利用Tracepro設計OLED微透鏡

摘要：有機電致發(fā)光從最初進行的研究直到今天，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微透鏡設計中的應用。

關鍵詞：Tracepro；外量子效率；微透鏡

1 介紹

有機電致發(fā)光（OLED）具有亮度高、材料選擇范圍寬、驅(qū)動電壓低、全固化主動發(fā)光等特性,同時擁有高清晰、廣視角、以及可順暢顯示動畫的高速響應等優(yōu)勢，成為了最近十幾年來相當熱門的研究領域。提高器件的外量子效率是提高器件性能的一個關鍵。近年來，科學家們對光輸出和逃逸過程的分析及在此基礎上進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構會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)、光學分析、輻射度分析及光度分析的光學仿真軟件。它是第一套以ACIS solid modeling kernel為基礎的光學軟件，可以直接進行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法進行光線仿真，對光線進行有效和準確地分析，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，時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置光線接收表面的方法獲取相關設計數(shù)據(jù)。

2 原理

3.3 利用Tacepro進行微透鏡設計

以球微透鏡為例，對利用Tacepro進行微透鏡設計進行說明。在微透鏡設計中主要考慮微透鏡本身的形狀和填充因子。利用Tracepro的Reptile可進行微透鏡的尺寸和排列的設計。如圖3所示：

圖3. Reptile的效果圖

先設計三種周期相同但徑高比不同的球微透鏡來進行比較: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）。對三種模型進行仿真，得到外量子效率分別：23.2%，21.6%，20.3%。

圖4.優(yōu)化后的結果

以微透鏡二為例，來考慮填充因子對外量子效率的影響。同樣制作三種周期不同的微透鏡二進行比較: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對外量子效率的影響很重要，對于周期為22μm的微透鏡一，外量子效率高達24.1% 。

以上主要是對利用Tacepro對OLED微透鏡的設計進行了探索，實際制作中還要結合制作工藝對微透鏡參數(shù)進行調(diào)整，比如用光刻膠熱熔法制作微透鏡會對微透鏡的高度有一定限制。

4 結論

OLED微透鏡設計的一大難點是如何定量分析微透鏡尺寸及其形狀對外量子效率的影響。雖然通過Tacepm進行設計并不能得到全部所需的性能數(shù)據(jù)，但正如本文所述,在局部設計環(huán)節(jié)，仿真技術可以為設計者提供有效的分析平臺，在研發(fā)階段就能預知其最終的顯示效果，以降低風險、節(jié)約時間和資金。通過仿真，可以對優(yōu)化器件結構有所幫助。在設計器件時根據(jù)需要預先對所設計的器件進行光輸出的仿真，從而驗證器件結構的合理性。這樣不僅使設計的器件更精確,而且還節(jié)約了材料，避免了不必要的浪費。