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Micro-OLED CF结构的视角色偏仿真探究

 山蟹居 2023-09-02 发布于上海

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建模俯视图如下,R、G、B发光效率一致,像素面积36平方微米(wB+wG)×(wB+wR)。

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建模截面图如下,透明电极厚度5nm,空穴传输层140nm,发光层60nm,电子传输层50nm,Al电极100nm,平坦层1um,CF层2um。

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如上图所示,EML层的部分光会从邻近子像素的CF层穿过,导致色偏现象。以此猜想,随着wBG(G像素的CF与B像素的EML距离)越小,色偏现象会变得更加明显,并且发光点靠近PDL可以增大进入临近CF的光学传输距离。

本文将探究色偏与OLED发光光谱和CF透过率的定量关系。

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式中kB和kG分别是B-CF和G-CF的光谱折射率虚部,dB和dG分别是光在B-和G-CF中的光学传输距离,TCF代表光通过B-和G-CF的透过率。光学传输距离对色偏有着举足轻重的影响。由于OLED出射光非相干,需要对wB整个区域进行光谱积分。

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式中xi和yi代表发光偶极子的位置,EL代表场致发光,PL代表光致发光,Pout代表特定波长处的出射率,AB(wB×wB)代表蓝色子像素有效发光区面积。

在OLED中,电子和空穴主要在EML层配对产生激子。激子的衰减辐射可以通过OLED中偶极子光源来仿真,光的传播可以通过层状结构的非相干震荡偶极子的麦克斯韦方程来描述。因此可以通过多个在发光层处的偶极子光源和CF层上方的探测器来模拟OLED的输出功率。偶极子方向是随机的,方向在xyz方向上均匀分布。

整体色偏的优化步骤如下图。首先需要制备没有CF层的白色OLED结构,再去研究添加CF层的色偏情况。

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如下图。PL光谱在随着视角的变化没有峰位的移动,Pout由于受到微腔效应的影响,峰位随着角度逐渐发生偏移。

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当PL峰位置比Poout峰位置偏左,EL的色偏会更加明显,当PL峰位置比Poout峰位置偏右,EL基本没有色偏,如下图。

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WOLED无CF结构和添加CF结构的色偏优化到在30°时低于0.02时是可以被接受的。如下图。

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下表列出变量,wBG、tB代表CF层厚度、tRegin代表Regin层厚度。

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在wBG=0.3um,tRegin=1um时,CF厚度分别设计为1.5um 2um 2.5um,在tB=2.5um时色偏最严重,这是由于其具有较大的光学传输距离。另外,厚的CF结构也会造成EL强度的减弱。如下图。

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在tB=2um时,Regin layer厚度分别为0.5 1 1.5um,色偏小于0.02时对应的视角分别是37.8,29.8,25.6。厚的Reginlayer可以使得光更深入的进入临近子像素的CF中,造成更严重的色偏。如下图。

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在tB=1.5um,tRegin=1um,wBG分别为0,0.3,0.6um时,PDL宽度必需要小于CF和Regin的厚度以此满足Micro- OLED的像素微小发光面的要求,但更狭窄的PDL会带来更大的色偏。如下图。

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色偏=0.02时,wBG=0,0.3,0.6um所对应的角度分别是21.5,29.8,39.9。在三个变量中PDL的宽度对色偏的影响灵敏度最高。


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