這種新型電極可以減少OLED所發(fā)光困在OLED的疊層中，讓OLED在較低功率情況下仍然保持高亮度。另一方面，這種新電極可以很好地融入現(xiàn)有的OLED顯示器和燈具等應用的制造工藝中。
 

“使用我們的方法，制造人員可以在同一個真空室中完成所有制造工藝，”密歇根大學電氣和計算機工程教授，同時也是該研究的通訊作者L. Jay Guo說道。

 

一般來說，在外界沒有做特殊處理時，OLED疊層中大約有80%光會抑制在器件內(nèi)部而不能夠被使用，這一問題的主要原因是一種稱為波導的效應。從理論上講，所有不是從垂直方向入射的光線都會部分地反射回OLED疊層，并在無數(shù)次反射后從器件側面?zhèn)鞒鲞M而損失。

 

實際上，損失光能中的大部分都發(fā)生在OLED發(fā)光器件兩側的電極之間。目前最大的問題之一是源自發(fā)光材料和玻璃基板之間的透明電極，該電極通常由氧化銦錫 (ITO) 制成。據(jù)研究人員所說，在實驗室環(huán)境中，他們看見光線不是從顯示器正面發(fā)出，而是從OLED器件的側面發(fā)出。

 

“如果不做特殊處理，這是OLED疊層中最強的波導層，”Guo說，“我們的研究就是想從根本上解決問題。”

 

Guo的團隊將原來的ITO電極換成僅5納米厚的銀層，并進一步將它沉積在銅層上。通過這一方案的實施，研究人員既保留了這些材料的電極功能，又完全消除了傳統(tǒng)OLED疊層中的波導問題。

 

“在和實驗室條件不同的工業(yè)生產(chǎn)制程中，OLED有機會釋放多達40%以上的光線，這其中大部分都是通過將傳統(tǒng)氧化銦錫電極換成納米級透明銀層實現(xiàn)的，”論文第一作者和博士生 Changyeong Jeong說道。

 

作為對比，實驗室的設備相對簡單，很難看到這一數(shù)量的性能提升。不過，即使光不再在OLED 疊層中因波導效應而傳輸，器件發(fā)出的光還是會被玻璃基板反射進而造成損失。在工業(yè)應用中，工程師有其他減少這種反射的方法——比如在玻璃基板表面上制作凸起結構，或者添加網(wǎng)格圖案或粒子讓光線散射到整個玻璃基板中。

 

“實際情況是，已經(jīng)有一些研究人員通過使用具有特殊發(fā)射方向或圖案結構的非常規(guī)材料提升OLED的光取出效率，這一數(shù)值提升達 34%，”Jeong說。

為了證明他們已經(jīng)消除了OLED發(fā)光材料中的光波導效應，Guo的團隊也不得不消除玻璃基板對光的捕獲。為此，他們使用一種與玻璃具有相同折射率的液體作實驗用，即所謂的折射率匹配流體——在該案例下是一種油。這種“折射率匹配”材料可以消除不同折射率材料之間的反射。

 

在這之后，研究人員繼續(xù)觀察實驗室條件下，OLED器件側面的發(fā)光情況。結果，他們發(fā)現(xiàn)發(fā)光層的側邊幾乎完全黑了，反過來透過玻璃的光亮了大約 20%。

 

這一成果發(fā)表于《科學進展》，題為“通過完全消除波導模式解決有機發(fā)光二極管中的光捕獲”。