高折射率波导层是如何与透明顶发光OLED器件底层的粗糙电介质漫反射层一起

密歇根大学的研究人员之前一直在改进他们以前开发的基于微透镜的光提取效率提升方法，而现在，他们正在研究放弃这种微透镜阵列法。他们通过另一种实施更简单的方案——增加电介质漫反射层，展示了更高的OLED光提取效率。

他们在ACS Photonics期刊上发表了题为“有机发光器件（OLED）使用光散射介质层实现光束的高效外耦合”的论文。这篇论文详细介绍了高折射率波导层是如何与透明顶发光OLED器件底层的粗糙电介质漫反射层一起，在不改变光束对波长和视角依赖性的前提下消除等离子体模式（Plasmonic mode）、波导模式（Waveguide mode）和衬底模式（Substrate mode）的光损失。

图示：堆叠在漫反射层顶部的PHOLED（磷光OLED），将光反射回到观察方向（红色区域示意遵循朗伯分布的漫反射光束）；发射锥中的光束被反射回观察方向（绿色锥形区域示意）

在这项研究中，作者用蒸镀在聚四氟乙烯（PTFE，铁氟龙）漫反射层上的一层240um厚的透明氧化铟锡（ITO）取代传统顶发光OLED底部的金属电极，铁氟龙散射层本身由20μm厚的Al镜面支撑。平坦化的高折射率（折射率 = 1.8）聚合物平板波导（Planarization Layer）覆盖在上述粗糙的漫反射层上，以便在其上形成光滑表面以制造OLED，同时这层高折射率聚合物还能帮助光束最大化耦合到散射层中。

与类似使用金属镜面的OLED器件相比，这种新的方法被证明可以将外部量子效率从15±2％提高到37±4％，提升幅度达250％。

OLED发光层发出的光或者从顶部表面直接向观察者方向射出，或者向下进入到波导层并在其中传播，直到被粗糙的漫反射面反射，进而形成满足朗伯分布的反向（观察者反向）光束。这些反射回朗伯分布的光束中，并满足其光需求；处于发射锥外的部分不会进入观察方向被看到，而是以大于聚合物——空气界面处的全反射的角度返回回漫反射层中，并进行另一轮散射。

在运行模拟程序时，作者还声称可以进一步优化这种对波长和视角独立的光束外耦合结构，从而实现使用传统的金属镜面3.4倍的光提取效率。