Zaawansowane oprogramowanie do symulacji wyświetlaczy OLED.

1. Wprowadzenie

OghmaNano oferuje zaawansowane Platforma do symulacji wyświetlaczy OLED. do modelowania organicznych diod elektroluminescencyjnych z wykorzystaniem spójnego podejścia uwzględniającego wiele dziedzin fizyki. Symulator łączy w sobie transport ładunków, rekombinacja, optyczne sprzężenie światła oraz modelowanie emisji w ramach jednego modelu, co pozwala na szczegółową analizę wewnętrznego działania urządzeń OLED.

Zamiast traktować urządzenie jako „czarną skrzynkę”, OghmaNano umożliwia użytkownikom zrozumienie, w jaki sposób struktura warstw, właściwości energetyczne, bariery wstrzykiwania, równowaga ruchliwości, rekombinacja oraz interferencja optyczna cienkich warstw wpływają na ostateczne właściwości elektryczne i optyczne. Obejmuje to położenie obszaru emitującego, rozkład elektronów i dziur, widmo emisyjne, współczynnik efektywności kwantowej (EQE) oraz wynikowy kolor. Główny przebieg symulacji przedstawiono w Rysunek ??, natomiast samą strukturę OLED można edytować bezpośrednio za pomocą edytora warstw, który znajduje się w Rysunek ??.

Tego samego modelu można użyć do symulacji w stanach ustalonych, przejściowych oraz symulacji prądem zmiennym w geometriach 1D, 2D i 3D. Przewodnik krok po kroku jest dostępny w Rysunek ??, a pełna instrukcja znajduje się w Część A: Symulacja urządzenia OLED – spójna optyka cienkich warstw.

✨ Co możesz robić za pomocą OghmaNano?

• Symuluj pełne działanie wyświetlacza OLED: modeluj proces wstrzykiwania, transportu i rekombinacji ładunków oraz emisję światła w ramach jednej, spójnej symulacji urządzenia.
• Rozwiąż problem sprzężenia elektrooptycznego: wykorzystaj profil rekombinacji uzyskany z solvera elektrycznego jako źródło emisji w modelu optycznym.
• Oblicz efektywność wyprowadzania światła: przeanalizuj prawdopodobieństwo ucieczki fotonów, wpływ rezonatora oraz zależność emisji od długości fali, wykorzystując spójną optykę cienkich warstw.
• Analizuj widma i parametry EQE: symuluj bezpośrednio zależność luminancji, parametrów EQE i widm emisji od napięcia.
• Monitoruj stabilność kolorów: obliczaj współrzędne CIE i analizuj zmiany kolorów zależne od napięcia, spowodowane efektami wewnątrzstrukturalnymi i przemieszczaniem się stref rekombinacji.
• Analizuj konstrukcję urządzenia: zmieniaj grubość warstw, właściwości transportowe, efektywność emisji i miejsce rekombinacji, aby zrozumieć, co ogranicza jego wydajność.
• Porównaj wyniki bezpośrednio z danymi z eksperymentu: zinterpretuj krzywe I–V–L, pomiary EQE oraz dane spektralne, wykorzystując model oparty na zasadach fizyki, a nie jedynie na empirycznym dopasowywaniu.

2. Dlaczego symulacja działania diody OLED wymaga zastosowania modelu uwzględniającego wiele zjawisk fizycznych.

Wydajność paneli OLED zależy od silnej zależności między przewodzeniem elektrycznym a emisją światła. Sam prąd nie wystarczy: wewnętrzny rozkład nośników ładunku decyduje o tym, gdzie zachodzi rekombinacja, jak efektywnie generowane są fotony i jaka część tego światła wydostaje się z wielowarstwowej struktury. Nawet niewielkie zmiany w równowadze ruchliwości, wysokości barier wstrzykiwania, położeniu strefy rekombinacji lub grubości warstw mogą znacząco wpłynąć na wydajność i kolor.

Dlatego też, aby stworzyć fizycznie realistyczny model OLED, potrzebne jest coś więcej niż tylko proste opisanie go za pomocą równoważnego obwodu. OghmaNano bezpośrednio analizuje wewnętrzny stan urządzenia, co pozwala użytkownikom oddzielnie badać ograniczenia w transporcie ładunków, straty związane z rekombinacją, efektywność emisji oraz efekty optycznego sprzężenia, zamiast łączyć je w empiryczne parametry dopasowujące.

Wyniki obliczeń dotyczących optycznego wyprowadzania promieniowania można sprawdzić bezpośrednio, jak pokazano na Rysunek ??. Ta mapa ilustruje, w jaki sposób prawdopodobieństwo wydostawania się promieniowania zależy zarówno od długości fali, jak i od położenia wewnątrz urządzenia, dzięki czemu od razu widać wpływ efektów rezonansowych.

3. Połączona symulacja elektryczna i optyczna wyświetlaczy OLED.

W programie OghmaNano optyczny model OLED może być bezpośrednio połączony z symulacją elektryczną, uwzględniającą dryf i dyfuzję nośników. W tym procesie profil rekombinacji uzyskany w symulacji elektrycznej służy jako źródło emisji w obliczeniach optycznych, co umożliwia przewidywanie zarówno charakterystyki prądowo-napięciowej, jak i parametrów optycznych, i to wszystko w ramach jednej symulacji.

Otrzymane wyniki obejmują gęstość prądu, luminancję, współczynnik efektywności kwantowej (EQE), widma emisji i parametry związane z kolorem. Typowy zestaw wyników przedstawiono w Rysunek ??, gdzie połączona symulacja elektrooptyczna zapisuje odpowiednie pliki w przeglądarce wyników, umożliwiając dalszą analizę.

Dzięki temu można powiązać procesy zachodzące wewnątrz diody OLED – wstrzykiwanie, transport, nakładanie się nośników i rekombinacja – z wynikami pomiarów przeprowadzanych na zewnątrz urządzenia.

4. Widma, współczynnik efektywności kwantowej i kolor.

Jedną z najbardziej przydatnych cech symulacji OLED jest możliwość badania, w jaki sposób zmienia się widmo emitowane i efektywność kwantowa w zależności od napięcia. Wraz ze zmianą położenia strefy rekombinacji wewnątrz rezonatora optycznego, różne części widma emisji są emitowane z różną wydajnością, co może bezpośrednio prowadzić do zmian barw w zależności od napięcia.

To zachowanie można przeanalizować, badając obliczone spektrum EQE, które przedstawiono w Rysunek ??. W programie OghmaNano można połączyć te wyniki spektralne z obliczeniami CIE, aby śledzić zmiany chromatyczności w zależności od napięcia roboczego.

Przydatne kolejne kroki obejmują samouczek dotyczący technologii OLED (część A), samouczek dotyczący śledzenia promieni w technologii OLED (część B), obszerniejszy dział poświęcony teorii dryfu i dyfuzji oraz stany wzbudzone i procesy emisji.