包括光提取亚结构的OLED以及包括它的显示设备制造技术

提供一种有机发光二极管，其包括光提取亚结构和偶极超结构。所述光提取亚结构包括分布在离散的光提取波导元件和玻璃基片的波导表面上的驱光矩阵。驱光矩阵在不同厚度分布，以增加光提取亚结构的接合偶极超结构的侧面的平坦度，以及在离散的光提取波导元件的波导元件终止点处提供驱光位点。操作时，源自偶极超结构的有机发光半导体材料的光与光提取亚结构的离散的波导元件耦合，作为各自的耦合模式，其由近似耦合长度表征，该耦合长度定义为待耦合的光模式从超结构波导到光提取亚结构的一个离散的波导元件所需的传播距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括光提取亚结构的OLED以及包括它的显示设备相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119要求2012年10月1日提交的美国临时申请系列第61/708,196号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。领域本专利技术涉及有机发光二极管(OLED)包括它的显示设备。例如,设想的显示设备包括，但不限于：光源、图像显示器、视觉指示器或利用一个或多个光源来满足它的功能的任何其它设备。背景有机发光二极管(OLED)通常对于显示器应用而言是吸引人的。已提出了多种OLED构造来增加操作效率和提高OLED的其它性能参数，包括，但不限于：美国专利号7,834,539,7,824,541,和7,432,649以及公开的美国预授权公开号2012/0155093,2012/0112225,和2007/0252155所述的那些。在LED和特别是OLED领域的持续挑战是优化从设备的光提取。本专利技术的技术引入一种通过新颖的光提取系统来增强OLED性能的方式。简述专利技术人认识到，虽然可在OLED设备中有效地产生光，但许多产生的光仍然被卡在设备中。实际上，在许多设备中，只有约25％的产生的光逃逸到环境，留下约45％卡在设备的有机材料中，以及约30％卡在设备的玻璃层中。根据本专利技术的主题，提供了光提取亚结构，其增强从OLED设备的有机材料的光提取，并降低在设备的玻璃层中的截留。建议的亚结构可包括化学强化的玻璃，例如诸如离子交换的玻璃。此外，建议的亚结构的玻璃可使用例如熔化下拉法大量制造。在本专利技术的一种实施方式中,提供有机发光二极管，其包括光提取亚结构和偶极超结构。所述光提取亚结构包括玻璃基片，分布在玻璃基片的波导表面上的多个离散的光提取波导元件,以及分布在离散的光提取波导元件上和玻璃基片的波导表面上的驱光矩阵。离散的光提取波导元件在波导元件终止点之间延伸。驱光矩阵在不同厚度分布，以增加光提取亚结构的接合偶极超结构的侧面的平坦度，以及在离散的光提取波导元件的波导元件终止点处提供驱光位点。构造超结构波导和光提取亚结构，从而操作时，源自偶极超结构的有机发光半导体材料的光与光提取亚结构的离散的波导元件耦合，作为各自的耦合模式，其由近似耦合长度(LC)表征，该耦合长度定义为待耦合的光模式从超结构波导到光提取亚结构的一个离散的波导元件所需的传播距离。离散的光提取波导元件或者至少它们中的大多数具有长度LT,为约LC≤LT≤5LC。在本专利技术的另一种实施方式中，提供了有机发光二极管，其中大多数离散的光提取波导元件沿着由超结构波导限定的光传播方向在波导元件终止点之间延伸小于约20微米。驱光矩阵的折射率η(P)至少比超结构波导的有效折射率η有效(O)和离散的光提取波导元件的有效折射率η有效(WG)小约0.2。此外，超结构波导η有效(O)和离散的光提取波导元件η有效(WG)各自的有效折射率相差约0.2或更小。此外，超结构波导的厚度x(O)以及离散的光提取波导元件和驱光矩阵的总厚度x(WG+P)相差小于约1.5微米，以及将超结构波导与离散的光提取波导元件分离小于约1.5微米。附图说明当结合以下附图阅读下面对本专利技术的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示。图1是根据本专利技术的一种实施方式的OLED的层状结构的示意图。图2显示了扫描电子显微镜拍摄的光提取亚结构的约30微米×20微米的表面部分的图像。图3显示了图2所示的一部分表面的图像。图4显示了设想的根据本专利技术的OLED的折射率分布。图5显示了在设想的根据本专利技术的OLED中，离散的光提取波导元件和超结构波导之间分离距离x影响隧穿(tunneling)振幅的方式。图6显示了根据图1所示的方案制备的设备(图6A)获得的强度，但没有平滑或平坦化层。设备的左侧包括在OLED上的纳米颗粒，而右侧则包括OLED。图片(图6B)显示了存在散射位点时增加的强度(3.4倍)的强度差。图7显示了具有散射层和平坦化层的玻璃的SEM。图7A显示了～2微米的总厚度，图7B显示了3.7微米的厚度。在两个图片中，散射层作为在下方界面处的白色颗粒出现，而平坦化层是散射层上面的粗糙表面。具体描述图1是根据本专利技术的一种实施方式的OLED100的层状结构的示意图。所示的有机发光二极管100包括偶极超结构10和光提取亚结构20。偶极超结构10包括阳极12,阴极14,和有机发光半导体材料16，该有机发光半导体材料16设置在阳极12和阴极14之间以共同限定超结构波导15。光提取亚结构20包括玻璃基片22，分布在玻璃基片22的波导表面26上的多个离散的光提取波导元件(LT)24,和分布在离散的光提取波导元件24和玻璃基片22的波导表面26上的驱光矩阵30。OLED100还可包括包封层40。图2显示了扫描电子显微镜拍摄的设想的光提取亚结构20的约30微米×20微米的表面部分的图像，且图3更详细的显示了图2的部分表面图像。如图1-3所示,离散的光提取波导元件(LT)24在波导元件终止点24A,24B之间沿着光传播的方向延伸，其基本上沿着Z轴运行，如由超结构波导15所限定。在一些情况下,光提取波导元件在由Y和Z限定的区域中占据的总空间量可为约35％-约65％，即,如图2所示的表面区域包括约35-65％光提取波导元件。驱光矩阵30在不同厚度分布，以增加光提取亚结构20的接合偶极超结构的侧面25的平坦度，以及在离散的光提取波导元件24的波导元件终止点24A,24B处提供驱光位点35,耦合的光可从这里散射到环境中。构造超结构波导15和光提取亚结构20，从而操作时，源自偶极超结构10的有机发光半导体材料16的光与光提取亚结构20的离散的波导元件(LT)24耦合，作为各自的耦合模式，其由近似耦合长度(LC)表征，该耦合长度定义为待耦合的光模式从超结构波导15到光提取亚结构20的一个离散的波导元件24所需的传播距离。如下文所更加详细描述，耦合长度由波导几何、波导指数、波长以及耦合的波导模式的有效折射率之间的不匹配决定。在本专利技术的一些实施方式中，足以确保大多数的或基本上全部的离散的光提取波导元件在波导元件终止点之间的线性长度(LT)具有等于约耦合长度-约5倍耦合长度的长度,或者LC≤LT≤5LC。在其他实施方式中,足以确保大多数的或基本上全部的离散的光提取波导元件在波导元件终止点24A,24B之间延伸小于约20微米。在任一情况下，如果离散的波导元件24远离超结构波导15微米或亚微米以及如果含离散的波导元件24的光提取亚结构20具有类似于超结构波导15的有效折射率和尺寸，都可大大增强从超结构波导15的光提取。参考图3,设想了离散的光提取波导元件可沿着垂直于光学传播方向的维度以约0.4微米与超结构波导分离。在任意情况下，近似耦合长度通常是10微米或更小，以及离散的光提取波导元件24在波导元件终止点24A,24B之间的长度为10微米或更小。当离散的光提取波导元件24以约0.3微米与超结构波导分离时,近似耦合长度通常为5微米或更小，以及离散的光提取波导元件的长度是5微米或更小。在大多数情况下，大多数的或基本上全部的离散的光提取波导元件24在波导元件终止点24A,24B之间延伸约1微米-约20微米的长度。图2和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机发光二极管，其包括光提取亚结构和偶极超结构，其特征在于：所述偶极超结构包括阳极,阴极,和有机发光半导体材料，该有机发光半导体材料设置在阳极和阴极之间以共同限定超结构波导；所述光提取亚结构包括玻璃基片，分布在玻璃基片的波导表面上的多个离散的光提取波导元件,以及分布在离散的光提取波导元件上和玻璃基片的波导表面上的驱光矩阵；所述离散的光提取波导元件沿着由超结构波导限定的光传播方向在波导元件终止点之间延伸；所述驱光矩阵在不同厚度分布，以增加光提取亚结构的接合偶极超结构的侧面的平坦度，以及在离散的光提取波导元件的波导元件终止点处提供驱光位点；构造超结构波导和光提取亚结构，从而操作时，源自偶极超结构的有机发光半导体材料的光与光提取亚结构的离散的波导元件耦合，作为各自的耦合模式，其由近似耦合长度表征，该耦合长度定义为待耦合的光模式从超结构波导到光提取亚结构的一个离散的波导元件所需的传播距离；和大多数的离散的光提取波导元件在波导元件终止点之间的线性长度不超过5倍的耦合长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.01 US 61/708,1961.一种有机发光二极管，其包括光提取亚结构和偶极超结构，其特征在于：所述偶极超结构包括阳极,阴极,和有机发光半导体材料，该有机发光半导体材料设置在阳极和阴极之间以共同限定超结构波导；所述光提取亚结构包括玻璃基片，分布在玻璃基片的波导表面上的多个离散的光提取波导元件,以及分布在离散的光提取波导元件上和玻璃基片的波导表面上的驱光矩阵；所述离散的光提取波导元件沿着由超结构波导限定的光传播方向在波导元件终止点之间延伸；所述驱光矩阵在不同厚度分布，以增加光提取亚结构的接合偶极超结构的侧面的平坦度，以及在离散的光提取波导元件的波导元件终止点处提供驱光位点；构造超结构波导和光提取亚结构，从而操作时，源自偶极超结构的有机发光半导体材料的光与光提取亚结构的离散的波导元件耦合，作为各自的耦合模式，其由近似耦合长度表征，该近似耦合长度定义为待耦合的光模式从超结构波导到光提取亚结构的一个离散的波导元件所需的传播距离；和离散的光提取波导元件在波导元件终止点之间的线性长度不超过5倍的近似耦合长度。2.如权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，离散的光提取波导元件在波导元件终止点之间延伸小于20微米；驱光矩阵的折射率η(P)至少比超结构波导的有效折射率η有效(O)和离散的光提取波导元件的有效折射率η有效(WG)小0.2；沿着垂直于光学传播方向的维度，超结构波导的厚度x(O)以及离散的光提取波导元件和驱光矩阵的总厚度x(WG+P)之间的差异小于1.5微米；和沿着垂直于光学传播方向的维度，超结构波导与离散的光提取波导元件分离小于1.5微米。3.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，超结构波导的有效折射率η有效(O),离散的光提取波导元件的有效折射率η有效(WG),和驱光矩阵的折射率η(P)满足下述关系:1.6≥η(P)≥1.32.0≥η有效(O)≥1.7η有效(WG)>1.7│η有效(O)-η有效(WG)│≤0.3η有效(O)-η(P)≥0.2。4.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，超结构波导的有效折射率η有效(O),离散的光提取波导元件的有效折射率η有效(WG),和驱光矩阵的折射率η(P)满足下述关系:1.6≥η(P)≥1.32.0≥η有效(O)≥1.7η有效(WG)≥1.75│η有效(O)-η有效(WG)│≤0.2η有效(O)-η(P)≥0.25。5.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，超结构波导的有效折射率η有效(O),离散的光提取波导元件的有效折射率η有效(WG),驱光矩阵的折射率η(P)，和玻璃基片的折射率η(G)满足下述关系:1.6≥η(P)≥1.32.0≥η有效(O)≥1.7η有效(WG)>1.71.6≥η(G)≥1.4│η(P)-η(G)│<0.2│η有效(O)-η有效(WG)│≤0.3η有效(O)-η(P)≥0.2。6.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，沿着垂直于光学传播方向的维度，离散的光提取波导元件和驱光矩阵的总厚度x(WG+P)为1.5微米或更小。7.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，沿着垂直于光学传播方向的维度，超结构波导的厚度x(O)是1.0微米或更小。8.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，基本上全部的离散的光提取波导元件沿着由超结构波导限定的光传播方向在波导元件终止点之间延伸小于20微米。9.如权利要求2所述的有机发光二极管，其特征在于，所述驱光矩阵厚到足以使光提取亚结构的接合偶极超结构的侧面的特征是RM...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·贝克，D·A·诺兰，M·A·凯斯达，W·塞钠拉特纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US