以嚴格耦合波分析法模擬含有一維光柵的有機發光二極體

Rigorous Electromagnetic Analysis of Organic Light-Emitting Diode Devices with One-Dimensional Gratings

張明維(Ming-Wei Chang)

指導教授 ： 邱奕鵬

國立臺灣大學/電機資訊學院/光電工程學研究所/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2012.01142

摘要

本論文對於上發射式有機發光二極體以及下發射式有機發光二極體的發光效率進行研究。在研究當中，我們利用嚴格耦合波分析法與轉移矩陣法進行模擬分析，此種方式利用傅立葉級數來展開不同階的繞射係數，不但能精確地模擬出光在各種模態的比例分佈，對於週期性結構以及多層平面結構，也可以較少的計算量、較短的運算時間得到結果。
在模擬當中，我們以綠光的有機發光二極體為例，發光頻譜的最大值波長為535nm，所以光源的波長就以535nm模擬。首先模擬最佳化的平板結構，得到上發射式有機發光二極體28.55%，以及下發射式有機發光二極體23.21%的出光效率做為比較基準。
為了提高有機發光二極體的出光效率，我們在結構中加入一層一維矩形/梯形週期性光柵，研究改變光柵的週期與厚度對於發光效率的影響，並且平移光源於三個位置在平均其結果，消除光源與光柵相對位置對發光效率的影響。最後與沒有加入光柵的平板結構比較，在上發射式有機發光二極體我們成功提升了約20%的發光效率，在下發射式有機發光二極體則提升了約12%(矩形光柵))/18%(梯形光柵)的發光效率。

關鍵字

有機發光二極體 ； 嚴格耦合波分析法 ； 轉移矩陣法 ； 一維光柵

並列摘要

In this thesis, we use rigorous coupled-wave analysis and transfer matrix method to simulate top emission organic light emitting diodes and bottom emission organic light emitting diodes. It is much more efficiency for periodic structure and multi-planar structure such as OLEDs.
Using green light OLED as sample, the wavelength of the peak in light spectrum is 535nm. The best extraction efficiency of planar top emission OLED is 28.55%, and of planar bottom emission OLED is 23.21%.
To improve the extraction efficiency, we add a one-dimensional rectangular / trapezoidal periodic grating layer in the structure. Finally, we successfully improve 20% extraction efficiency of top emission OLED and 12% (rectangular grating) / 18% (trapezoidal grating) of bottom emission OLED compared with planar OLED.

並列關鍵字

Organic Light-Emitting Diodes ； Rigorous Coupled-Wave Analysis ； Transfer Matrix Method ； One-Dimensional Gratings

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