文 献 综 述

1. 绪论

随着信息技术的飞速发展，人们对显示性能的要求越来越苛刻。他们要求显示器件同时具备高亮度、高对比度、高分辨率、全彩色、薄型化、重量轻、低能耗、低价格等特性。但目前还没有一种平板显示器（FPD）能够满足所有这些要求。为此，许多研究机构开始研发OLED平板显示器。有机发光二极管（OLED）技术以极其迅猛的速度发展，并已取得巨大的成功。然而它的光学模型并不理想，而且国内在这方面的研究工作也显得相对滞后。由于大多数光进入并停留在多层薄膜结构或玻璃衬底而导致OLED外量子效率偏低，因此，本文将研究在玻璃基底与ITO层之间，引入纳米散射层，通过FDTD软件模拟纳米散射层不同性质对于OLED出光率的影响。

2. 有机电激发光器件的原理

近年来，在电激发光领域，有机电激发光发展迅速。一般认为，有机电激发光过程由以下5个步骤:

(l)载流子的注入。在外加电场的作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜层注入。电子从阴极注入到有机物的最低未占据分子轨道 (lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)，而空穴从阳极注入到有机物的最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital，HOMO)。

(2)载流子的迁移。注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。

(3)载流子的复合。电子和空穴结合产生激子。

(4)激子的迁移。激子在有机固体薄膜中不断地作自由扩散运动，并以辐射或无辐射的方式失活。

(5)电激发光。当激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态，就可以观察到电激发光现象，发射光的颜色是由激发态到基态的能级差所决定的。

3.出光率

OLED 的发光原理是，当施加正向直流电压于两电极时，电子和空穴分别从阴极和阳极注入有机薄膜，在电场作用下，载流子在有机半导体材料中相向迁移，相遇后产生激子，激子在发光区域复合发光。发出的光随机向各个方向射出，在传播过程由于全反射(total internal reflection，TIR) 的作用，形成了外部模式(光从基底表面射出)、基底波导模式和ITO /有机层波导模式[1-3]。图1是典型的OLED器件以及光波导示意图。根据经典的射线光学理论，由于玻璃基底以及ITO /有机材料在折射率等方面的差异，导致产生的光只有少部分能从基底出射，而其余的大部分光或以波导模式陷于玻璃基底和器件中，或从OLED 器件的边缘出射。据理论推导，从基底出射的、陷于基底中的及陷于ITO /有机层中的各部分光所占比例依次可由以下公式计算得到[4]:

其中，norg为有机材料的折射率，θorg，c1，θorg，c2分别为有机-空气界面及有机层-基底界面之间的临界角。根据经典射线光学理论计算[4-9]，传统经典OLED 器件中外部模式、基底波导模式以及ITO /有机层波导模式的比例分别为20% ，30% 和50%。从基底表面发出的光(外部模式)仅有20%，这远远无法满足照明以及显示应用的需要。从计算结果可以看出，激子复合产生的光大部分无法从基底出射成为了限制OLED发光效率最主要的因素。因此许多研究者将关注焦点转移到探索提高光取出效率的方法上来。