OLED散射光提取技术发展分析

舒露锋

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 湖北省 武汉市 4300470）

摘 要：有机发光二极管（OLED）在通信、信息、显示和照明等领域均显现出巨大的商业应用前景，十几年来一直是光电信息领域的研究热点之一。 但是，OLED 的外量子效率远低于内量子效率，极大程度地制约了其发展和应用。本文对有机发光二极管散射光提取技术的发展历程进行了分析，并对其专利技术发展路线进行了梳理，剖析了重要申请人韩国三星公司的相关专利技术发展情况，最后对我国相关企业及研发机构在有机发光二极管散射光提取技术的研发方面给出了建议。

关键词：有机电致发光器件；光提取；光取出效率；散射；韩国三星

1.引言

有机发光二极管（ organic light emitting diode，OLED） 因其重量轻、成本低、视角宽、响应速度快、主动发光和能实现全色显示等优点，备受科学界和产业界的重视。OLED散射光提取技术是借助散射膜回收利用陷于基底波导模式中的光，通过改变光子随机轨道使得在基底-空气临界面发生全反射的光可以改变方向重新从基底射出，从而提高总的光取出效率。

2.专利申请整体状况分析

我们对DWPI和CNABS数据库中OLED的散射光提取技术专利主要申请人进行了排名和分析，如图1所示。从图中可以看出，国外申请人主要为三星集团、半导体能源实验室、松下、LG、皇家飞利浦、欧司朗、夏普等公司；申请量靠前的申请人中韩国，日本的公司占比较重，并且均為显示器领域的国际大公司，掌握着本领域的技术前沿。从以上数据分析可以看出，韩国三星集团为本领域的最主要申请人，我们对该公司2000年以后的有关OLED的散射光提取技术专利申请量进行了统计，如图2所示。从图中可以看出，三星集团自2001年开始在OLED的光提取技术领域进行专利布局，直到2008年才开始突破10的专利申请量并自2011年爆发式增长，在2013年达到顶峰。三星集团不断完善其专利产品，并在各个国家建立起强大的专利布局，使其在市场上抢占了优势地位。

3. OLED散射光提取技术演进路线

最早将散射结构用于光发射器件以提高其光提取效率的是美国通用电气在2000年12月22日提出的US09/741961，在OLED器件外部增加一个包含散射颗粒的外部光耦合器，且外部光耦合器与OLED基底的折射系数相匹配，以降低内部反射在器件/空气界面临界角的损失，增加光提取效率。

2002年10月1日 美国伊斯曼柯达公司提出的US10/261520通过提供一种具有将光线从器件散射出来的手段以改进光线耦合效率。通过引入减少OLED器件内部光吸收的手段，器件中捕获光线的衰减可以减小而光线耦合效率可以改进。散射光线的手段包括在器件结构内部关键位置使用光散射层。

2004年5月24日美国通用电气公司提出的US10/850700为一种具有从大于0到0.99的范围的光散射各项有异性参数的散射介质的有机发光装置，其光提取效率得到了有效的改善。

2007年7月27日日本旭硝子株式会社（AGC）提出的PCT/JP2008/063319包含对于OLED元件的发射光的波长中的至少一个波长具有第一折射率的基材、和位于基材内部并且具有与基材不同的第二折射率的许多散射物质；和在散射层上形成的、具有与第一折射率相同或者更低的第三折射率的透光性电极的散射层。

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，以自主方法开发出了价格较低但具备高折射率和光散射功能的玻璃，提高了光提取效率。 2009年发布的是在玻璃中加入气泡使光散射的技术；而2011年发布的技术，是用直径约2μm的陶瓷粒子取代难以控制直径的气泡添加到玻璃中，从而大幅降低了散射效果对波长的依赖性。AGC表示，在光散射用粒子的粒径小至数百nm时，可充分散射蓝色光的“瑞利散射”占主导，而在粒径为2μm左右时，对波长依赖性较小的“米氏散射”就会增强。

2013年9月12日海洋王照明科技股份有限公司CN201310416447提供一种有机电致发光装置，光提取层包括多个设有不同纳米微球尺寸及含量的透光层，多个设有不同纳米微球含量的透光层按照基板至所述导电阳极方向层叠。由于不同尺寸及含量的纳米微球的透光层具有不同的透光率，不同波长的发射光在光提取层中均能发生散射现象，从而改变入射光在其表面的反射方向，改变整体光出射的全反射临界角，增加出光效率。

2014年富士胶片公司利用挤压式涂布机在OLED 照明板的玻璃下涂一层能使光散射的材料，这样可减少全反射，使光提取效率达到没有光提取层的约2倍，即光提取率达到约40%或更高。该材料不仅可涂在玻璃上，还能涂在树脂薄膜上。

4.结语

近年来，随着OLED器件散射光提取技术的快速发展，其专利申请量也随之增加。目前，我国已有30多家科研机构和企业从事OLED器件光提取技术的研发和产业化工作，主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、海洋王照明科技有限公司等。通过不断加大研发投入，推进自主创新，研发核心专利，OLED光提取技术的研究将日臻完善。随着OLED光提取技术的成熟发展，OLED有望大大降低制造成本。我们坚信，OLED技术将成为平板显示技术的下一代主流。

参考文献

[1] 张杰军， 杨铸等. 全球OLED产业发展现状即趋势[J]. 现代显示， 2010，13：25-30.

[2] 王瑞. 富士胶片自主开发OLED光提取技术[J]. Information Recording Materials： 201415（1）：61-61.