利用Tracepro設(shè)計(jì)OLED微透鏡

摘要：有機(jī)電致發(fā)光從最初進(jìn)行的研究直到今天，在許多方面都有了很大的突破，但目前仍存在著一些困難，例如器件的壽命就是比較關(guān)鍵的問題。如果器件具有較高的發(fā)光效率，便可在出射光子數(shù)相同的情況下，減少電子數(shù)的注入，從而降低了器件的焦耳熱，提高了器件的壽命，所以提高OLED的量子效率是解決器件壽命問題的關(guān)鍵所在。利用微透鏡提高器件的外量子效率可以取得明顯的效果。本文探討了Tracepro在OLED微透鏡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Tracepro；外量子效率；微透鏡

1 介紹

有機(jī)電致發(fā)光（OLED）具有亮度高、材料選擇范圍寬、驅(qū)動(dòng)電壓低、全固化主動(dòng)發(fā)光等特性,同時(shí)擁有高清晰、廣視角、以及可順暢顯示動(dòng)畫的高速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，成為了最近十幾年來相當(dāng)熱門的研究領(lǐng)域。提高器件的外量子效率是提高器件性能的一個(gè)關(guān)鍵。近年來，科學(xué)家們對(duì)光輸出和逃逸過程的分析及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究工作開始增多。很多研究成果表明，利用微透鏡改變與空氣接觸的玻璃表面結(jié)構(gòu)會(huì)顯著提高器件的外量子效率。Tracepro是美國LAMBDA RESEARCH公司開發(fā)的一套用于照明系統(tǒng)、光學(xué)分析、輻射度分析及光度分析的光學(xué)仿真軟件。它是第一套以ACIS solid modeling kernel為基礎(chǔ)的光學(xué)軟件，可以直接進(jìn)行3D繪圖建模，并且兼容ProE、Zemax以及CodeV等軟件的模型文件，采用Non-Sequential和Monte Carlo法進(jìn)行光線仿真，對(duì)光線進(jìn)行有效和準(zhǔn)確地分析，能仿真所有類型的顯示系統(tǒng)（從背光系統(tǒng)到光管、光纖、顯示面板和LCD投影系統(tǒng)）。比起傳統(tǒng)的方法，Tracepro在建立顯示系統(tǒng)的原型時(shí)，時(shí)間上和成本上要大大減少。本文中的OLED器件及其微透鏡均使用Tracepro軟件繪制，并利用該軟件人為設(shè)置光線接收表面的方法獲取相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

2 原理

3.3 利用Tacepro進(jìn)行微透鏡設(shè)計(jì)

以球微透鏡為例，對(duì)利用Tacepro進(jìn)行微透鏡設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。在微透鏡設(shè)計(jì)中主要考慮微透鏡本身的形狀和填充因子。利用Tracepro的Reptile可進(jìn)行微透鏡的尺寸和排列的設(shè)計(jì)。如圖3所示：

圖3. Reptile的效果圖

先設(shè)計(jì)三種周期相同但徑高比不同的球微透鏡來進(jìn)行比較:球微透鏡一（球冠直徑20μm，高7μm），球微透鏡二（球冠直徑20μm，高5μm）球微透鏡二（球冠直徑20μm，高3μm）。對(duì)三種模型進(jìn)行仿真，得到外量子效率分別：23.2%，21.6%，20.3%。

圖4.優(yōu)化后的結(jié)果

以微透鏡二為例，來考慮填充因子對(duì)外量子效率的影響。同樣制作三種周期不同的微透鏡二進(jìn)行比較:周期為30μm，周期為25μm，周期為22μm�？傻玫酵饬孔有�率分別為:21.6%，23.3%，24.1%�？梢娢⑼哥R對(duì)外量子效率的影響很重要，對(duì)于周期為22μm的微透鏡一，外量子效率高達(dá)24.1% 。

以上主要是對(duì)利用Tacepro對(duì)OLED微透鏡的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索，實(shí)際制作中還要結(jié)合制作工藝對(duì)微透鏡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，比如用光刻膠熱熔法制作微透鏡會(huì)對(duì)微透鏡的高度有一定限制。

4 結(jié)論

OLED微透鏡設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)是如何定量分析微透鏡尺寸及其形狀對(duì)外量子效率的影響。雖然通過Tacepm進(jìn)行設(shè)計(jì)并不能得到全部所需的性能數(shù)據(jù)，但正如本文所述,在局部設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，仿真技術(shù)可以為設(shè)計(jì)者提供有效的分析平臺(tái)，在研發(fā)階段就能預(yù)知其最終的顯示效果，以降低風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約時(shí)間和資金。通過仿真，可以對(duì)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)有所幫助。在設(shè)計(jì)器件時(shí)根據(jù)需要預(yù)先對(duì)所設(shè)計(jì)的器件進(jìn)行光輸出的仿真，從而驗(yàn)證器件結(jié)構(gòu)的合理性。這樣不僅使設(shè)計(jì)的器件更精確,而且還節(jié)約了材料，避免了不必要的浪費(fèi)。