【每日一问】OLED照明器件为什么需要光提取结构？

在OLED器件中，注入发光层中的电子和空穴仅有部分可以结合成电子空穴对，这部分电子空穴对也只能部分地变成激子，并且这部分激子也只能部分地放出光子。我们把作为电子与空穴的注入平衡因子或结合率，把作为电子空穴对转变成激子的比率，把q作为激子放出光子的比率。内部量子效率是指注入多少的载流子产生了多少光子的比率，即；而外部量子效率是指注入多少的载流子与最后能射出器件多少光子的比率，即，其中为出光率。也就是说，外部量子效率就是内部量子效率再乘以一个出光率。

一般情况下，由于离子体模式（Plasmonic Mode)、波导模式（Waveguide Mode)和衬底模式(Substrate Mode)这三种模式的出光损失，导致出光率较小(不到20%左右)，大部分的光被浪费掉了。

（1）离子体模式：一部分光受到等离子吸收而损失，以及金属电极内的电子振动引发的等离子体耦合作用导致的光及收和光电磁场导致的光吸收。

（2）波等模式：一部分光在OLED有机材料层与玻璃层界处形成多重全反射而损失，无法从OLED器件内射出。

（3) 衬底模式：一部分光虽然从OLED有机材料层出射至玻璃层内，但是在玻璃层与大气层交界处形成多重全反射而损失，无法从玻璃内射出。

为了减少这些损失，可以通过光提取结构设计来增加出光率。下面我们简单介绍三种常用的OLED照明器件光提取结构，即微透镜结构、扩散结构、衍射结构。

如图1所示是微透镜阵列结构示意图。微透镜结构的原理是将原本入射角大于临界角的射线角度减小，从而使全反射减少，能够出射的光增多。若使用折射率较小的高分子材料制作微透镜，可以在与空气的界面处得到较大的临界角，同时可以改善视角。

扩散结构可以分为IES(Internal Extraction Structure,即内部提取结构)和EES(External Extraction Structure,即外部提取结构）扩散结构，它们都是一种光散射层。其中，IES扩散结构可以减少因波导模式效应损失的光，EES扩散结构可以减少因衬底模式效应损失的光。如图2所示是IES与EES扩散结构示意图。

如图3所示是IES与EES扩散结构的亮度对比示意图。在IES扩散结构下，波导模式中的光被提取出来，所以发光区域的亮度增高了。而在只有EES扩散结构下，由于波导模式引起的光损失，发光区域的亮度较低，大量的光在OLED器件中传播开来，所以发光区域周围变亮（其中有部分光被EES扩散结构提取至周围区域）。表1是IES与EES扩散结构的测试数据。