OLED散射光提取技術(shù)發(fā)展分析

舒露鋒

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心 湖北省 武漢市 4300470）

摘 要：有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）在通信、信息、顯示和照明等領(lǐng)域均顯現(xiàn)出巨大的商業(yè)應(yīng)用前景，十幾年來一直是光電信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 但是，OLED 的外量子效率遠(yuǎn)低于內(nèi)量子效率，極大程度地制約了其發(fā)展和應(yīng)用。本文對(duì)有機(jī)發(fā)光二極管散射光提取技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行了分析，并對(duì)其專利技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，剖析了重要申請人韓國三星公司的相關(guān)專利技術(shù)發(fā)展情況，最后對(duì)我國相關(guān)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)在有機(jī)發(fā)光二極管散射光提取技術(shù)的研發(fā)方面給出了建議。

關(guān)鍵詞：有機(jī)電致發(fā)光器件；光提?。还馊〕鲂?；散射；韓國三星

1.引言

有機(jī)發(fā)光二極管（ organic light emitting diode，OLED） 因其重量輕、成本低、視角寬、響應(yīng)速度快、主動(dòng)發(fā)光和能實(shí)現(xiàn)全色顯示等優(yōu)點(diǎn)，備受科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的重視。OLED散射光提取技術(shù)是借助散射膜回收利用陷于基底波導(dǎo)模式中的光，通過改變光子隨機(jī)軌道使得在基底-空氣臨界面發(fā)生全反射的光可以改變方向重新從基底射出，從而提高總的光取出效率。

2.專利申請整體狀況分析

我們對(duì)DWPI和CNABS數(shù)據(jù)庫中OLED的散射光提取技術(shù)專利主要申請人進(jìn)行了排名和分析，如圖1所示。從圖中可以看出，國外申請人主要為三星集團(tuán)、半導(dǎo)體能源實(shí)驗(yàn)室、松下、LG、皇家飛利浦、歐司朗、夏普等公司；申請量靠前的申請人中韓國，日本的公司占比較重，并且均為顯示器領(lǐng)域的國際大公司，掌握著本領(lǐng)域的技術(shù)前沿。從以上數(shù)據(jù)分析可以看出，韓國三星集團(tuán)為本領(lǐng)域的最主要申請人，我們對(duì)該公司2000年以后的有關(guān)OLED的散射光提取技術(shù)專利申請量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖2所示。從圖中可以看出，三星集團(tuán)自2001年開始在OLED的光提取技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利布局，直到2008年才開始突破10的專利申請量并自2011年爆發(fā)式增長，在2013年達(dá)到頂峰。三星集團(tuán)不斷完善其專利產(chǎn)品，并在各個(gè)國家建立起強(qiáng)大的專利布局，使其在市場上搶占了優(yōu)勢地位。

3. OLED散射光提取技術(shù)演進(jìn)路線

最早將散射結(jié)構(gòu)用于光發(fā)射器件以提高其光提取效率的是美國通用電氣在2000年12月22日提出的US09/741961，在OLED器件外部增加一個(gè)包含散射顆粒的外部光耦合器，且外部光耦合器與OLED基底的折射系數(shù)相匹配，以降低內(nèi)部反射在器件/空氣界面臨界角的損失，增加光提取效率。

2002年10月1日 美國伊斯曼柯達(dá)公司提出的US10/261520通過提供一種具有將光線從器件散射出來的手段以改進(jìn)光線耦合效率。通過引入減少OLED器件內(nèi)部光吸收的手段，器件中捕獲光線的衰減可以減小而光線耦合效率可以改進(jìn)。散射光線的手段包括在器件結(jié)構(gòu)內(nèi)部關(guān)鍵位置使用光散射層。

2004年5月24日美國通用電氣公司提出的US10/850700為一種具有從大于0到0.99的范圍的光散射各項(xiàng)有異性參數(shù)的散射介質(zhì)的有機(jī)發(fā)光裝置，其光提取效率得到了有效的改善。

2007年7月27日日本旭硝子株式會(huì)社（AGC）提出的PCT/JP2008/063319包含對(duì)于OLED元件的發(fā)射光的波長中的至少一個(gè)波長具有第一折射率的基材、和位于基材內(nèi)部并且具有與基材不同的第二折射率的許多散射物質(zhì)；和在散射層上形成的、具有與第一折射率相同或者更低的第三折射率的透光性電極的散射層。

AGC也曾在2009年10月15日提出的JP2010/068094和2011年10月21日提出的JP2011/074358，以自主方法開發(fā)出了價(jià)格較低但具備高折射率和光散射功能的玻璃，提高了光提取效率。 2009年發(fā)布的是在玻璃中加入氣泡使光散射的技術(shù)；而2011年發(fā)布的技術(shù)，是用直徑約2μm的陶瓷粒子取代難以控制直徑的氣泡添加到玻璃中，從而大幅降低了散射效果對(duì)波長的依賴性。AGC表示，在光散射用粒子的粒徑小至數(shù)百nm時(shí)，可充分散射藍(lán)色光的“瑞利散射”占主導(dǎo)，而在粒徑為2μm左右時(shí)，對(duì)波長依賴性較小的“米氏散射”就會(huì)增強(qiáng)。

2013年9月12日海洋王照明科技股份有限公司CN201310416447提供一種有機(jī)電致發(fā)光裝置，光提取層包括多個(gè)設(shè)有不同納米微球尺寸及含量的透光層，多個(gè)設(shè)有不同納米微球含量的透光層按照基板至所述導(dǎo)電陽極方向?qū)盈B。由于不同尺寸及含量的納米微球的透光層具有不同的透光率，不同波長的發(fā)射光在光提取層中均能發(fā)生散射現(xiàn)象，從而改變?nèi)肷涔庠谄浔砻娴姆瓷浞较?，改變整體光出射的全反射臨界角，增加出光效率。

2014年富士膠片公司利用擠壓式涂布機(jī)在OLED 照明板的玻璃下涂一層能使光散射的材料，這樣可減少全反射，使光提取效率達(dá)到?jīng)]有光提取層的約2倍，即光提取率達(dá)到約40%或更高。該材料不僅可涂在玻璃上，還能涂在樹脂薄膜上。

4.結(jié)語

近年來，隨著OLED器件散射光提取技術(shù)的快速發(fā)展，其專利申請量也隨之增加。目前，我國已有30多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)從事OLED器件光提取技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，主要包括清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、吉林大學(xué)、海洋王照明科技有限公司等。通過不斷加大研發(fā)投入，推進(jìn)自主創(chuàng)新，研發(fā)核心專利，OLED光提取技術(shù)的研究將日臻完善。隨著OLED光提取技術(shù)的成熟發(fā)展，OLED有望大大降低制造成本。我們堅(jiān)信，OLED技術(shù)將成為平板顯示技術(shù)的下一代主流。

參考文獻(xiàn)

[1] 張杰軍， 楊鑄等. 全球OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀即趨勢[J]. 現(xiàn)代顯示， 2010，13：25-30.

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