提高OLED发光效率的方法

虽然最近几年有机发光二极管(OrganicLightEmissionDiode，OLED)显示器已经商品化，不过OLED显示器不论是发光效率、使用寿命，或是改用无晶硅基大型面板等问题仍有待改善。

目前已商品化OLED显示器，可分为小分子OLED(SM-OLED)搭配荧光体与被动式矩阵(PassiveMatrix)基板;高分子 (polymer)+被动式矩阵基板：以及主动式小分子OLED构成的小型OLED显示器等等。上述OLED显示器主要是应用在移动电话与数字相机、 PDA等领域。

由于OLED显示器的发光效率(亦即功率效率)，几乎与LCD背光模块相同甚至更低，这意味着OLED发光效率仍有很大的改善空间，一般认为提高OLED 发光效率，并大幅降低OLED制作成本，未来OLED才有机会取代LCD，并且在市场上占有一席之地。尤其是试量产阶段的主动式矩阵OLED显示器，由于 产量性与良品率偏低，因此制作成本是同等级LCD的两倍。

功率效率(Powerefficiency)

关功率效率可以根据下式求得：

所谓功率效率值主要是指量子效率(quantumefficiency)，除上操作电压后获得的百分比。根据上式可知即使有高的量子效率，功率效率值则会 随着高操作电压而减少，亦即增大操作电压，其结果只是补偿注入与传输carrier时的损失(因各层有限的传导率)，对功率效率并无实质助益。

理论上电能转换成光线的热力极限，以绿光而言大约是2.5V。Novaled已经证实在carrier传输层内，必需整合稳定扩散的氧化还原掺杂物 (redox-dopants)。需注意是单纯的掺杂(doping)，只会减少组件的量子效率，因此正确的device设计也非常重要。

实验证明发光层或是各堆栈层，保持电子和电洞的平衡，可使载荷子的平衡系数(chargecarrierbalancefactor)接近1，在此同时设计device时，必须确定上述变量不会受到改善其它动作而减少。

长期激发加速衰减

Triplet/Singlet系数主要是表示发光材料的发射状态。若以Triplet状态的发射效率而言，理论上几乎可达到100%;如果采用荧光体 (或Singlet)的话，Triplet/Singlet系数会受到限制，大约只有25%左右(Triplet状态在此无法产生光)。

由于Triplet发射方式，使得device长期处于激发状态，因此会有无辐射性的衰减现象，最后造成device的设计变得更加困难。虽然采用 Singlet发光材料的OLED，使用寿命比较长，不过使用Triplet发光材料的OLED正迎头赶上中，一般认为不久的将来可望进入商品化阶段。 photoluminescencequantumyield主要是取决于材料，值得一提的是合成材料的纯度、洁净度、存放、处理与接口设备，都会使该值 从接近100%遽降至50%。

OLEDdevice产生的光线被局限在device内，并且被平行地引导至基板，或是有机的表面以及有电层。简单的概算是假设ITO的折射指数在1.8 左右时，可以获得光学上的out-coupling系数是20%，这表示有80%的光被传导到组件的侧边，无法被取出应用，虽然理论上该现象可以进行大幅 改善，然而设计者必须考量一个复杂的out-coupling，如此一来，结构上的改变会使device成本大幅上升，同时可能会降低其它效率的系数。

此外device内可使光线反射的电极，由于本身自重特性质会强烈影响光学的out-coupling效率，此时若适度增加传输层的厚度，对out-coupling效率具有相当程度的助益，不过它涉及到低导电层的动作特性，因此操作电压和量子效率也会随着变化。

根据实验结果显示，65cd/A与80lm/W(在100cd/m2,2.6V)的绿色磷光OLED，经过doping后的载电荷子传输层(如下图所 示)，它的内部量子效率(quantumefficiency)可以达到接近100%(相较之下Out-coupling系数只有20%)，而且可以获得 较佳的亮度，运作电压更接近热力极限。

OLED发展动向

为改善上述三项缺点，同时使OLED主动显示器作高发光效率，因此必需提高发光效率(大部分的光线被非透明的驱动硅电路遮蔽)，因为适合的接点材质受限于 无机半导体，使得下层ITO和与上层金属电触的一般OLED结构无法正确运作，因此利用掺杂(doping)技术增加注入电荷，产生载电荷子传输层，可以 使适用材料发挥最大功率效益。

除此之外，提高OLED显示器产量也是不可或缺的条件之一。目前OLEDdevice常用超薄载电荷子传输膜层，虽然这样的结构可以降低高操作电压带来的负面效应，不过如此一来device却有短路之虞，根本对策是改用较厚的载电荷子传输层，藉此增加OLED的稳定性。

次世代OLED的应用除了家用与工业用照明之外，更将目标锁定在平均亮度1000cd/m2、80lm/W的白光市场。要达到这个目标，首先是所有其它的参数接近其100%极限时，out-coupling系数必需超过至20%以上。

久以来照明设备业者莫不殷切期盼，获得轻巧可折迭的光源环境，事实上这也是OLED未来发展目标。