提高光输出的ＬＥＤ器件结构制造技术

一种发光器件，该发光器件包括：衬底（１０）；形成在衬底上方的ＬＥＤ元件（１１），该ＬＥＤ元件（１１）包括透明或半透明电极（１２）、反射电极（１６）以及形成在透明或半透明电极与反射电极之间的一个或更多个层（１４），所述一个或更多个层（１４）中的至少一个层发光，透明或半透明电极和反射电极限定单体可控发光区域（２２），其中，ＬＥＤ元件向由透明或半透明电极、反射电极以及一个或更多个层形成的波导（１３）中发射光；以及在单体可控发光区域内形成在衬底上方的一个或更多个第一形貌特征部（４０）和不同于第一形貌特征部的一个或更多个第二形貌特征部（４２），其中第一和第二形貌特征部阻碍光在单体可控发光区域中的波导传播以增加至少一个方向上的光发射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高发光器件(LED)的光输出。
技术介绍
有机和无机的平坦区域发光二极管器件是用于平板显示器和区域照明灯的一种 可靠技术。该技术依靠敷设在衬底上的一区域上的薄膜材料层。这种LED器件可以例如包 括诸如Tang等人的美国专利No. 4769292,VanSlyke等人的美国专利No. 5061569中描述的 有机发光二极管(OLED)材料，或者诸如Kahen的美国专利申请公布2007/0057263中描述 的多晶半导体矩阵中的量子点。然而，众所周知，从LED中的发光层输出的光中的大部分在器件内被吸收。因为薄 膜LED的发光往往是郎伯型的(Lambertian)，所以在全部方向上均等地发射光，使得一些 光直接从器件发射，一些光被发射到器件内而被反射回来或者被吸收，还有一些光被横向 发射、捕获而最终被器件中的各个高光学折射率层吸收。总体上，多达80%的光会因此而损失。已经提出了多种技术来改进光从薄膜发光器件的去耦合(out-coupling)。例 如，提出了使用衍射光栅通过诱发被横向弓丨导通过发光层的光发生布拉格散射，来控制薄 聚合物膜的光发射属性；参见“Modification of polymer light emission by lateral microstructurebySafonov et al. , Synthetic Metals 116,2001, pp. 145-148,以及 Braggscattering from periodically microstructured light emitting diodesby Luptonet al. , Applied Physics Letters, Vol.77, No.21, November 20,2000, PP. 3340-3342。在Chou等人的WO 0237568中描述了具有衍射属性的亮度增强膜以及表面 和体散射器。微腔和散射技术的使用也是已知的，例如参见Siarply directed emission in organic electroluminescent diodes with anoptical-microcavity structure，，by Tsutsui et al.，Applied Physics Letters 65，No. 15，October 10，1994，pp.1868—1870 以及Cok等人的共同转让的美国专利申请公布No. 2006/0186802。然而，这些方案在所提取 的捕获光量上受限，往往产生亮度或者颜色对角度的不可接受的依赖，或者扰乱入射光的 偏振使得圆偏振无效，因而牺牲了薄膜LED显示器的性能。Bulovic等人的美国专利No. 5834893描述了包围发光区域或者像素的反射结构， 并且描述了在每个像素的边缘使用带角度的或者倾斜的反射壁。类似地，Forrest等人的 美国专利No. 6091195中描述了具有倾斜壁的像素。这些方案使用位于发光区域的边缘的 反射器。然而，大量的光仍然由于光在单个像素或者发光区域中横向传播经过平行于衬底 的各层被吸收而损失。Cok的美国专利No. 6831407描述了在发光器件中使用单个类型的形貌 (topographical)特征部。然而，其中描述的设计容易导致具有频率和角度依赖性的光发 射，这对于例如在采用单个白光发射层的器件中采用的宽带发射器会带来问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种发光器件，该发光器件具有提高光输出、提供改进 的颜色并且降低器件的角度依赖性的结构。该目的是通过提供一种发光器件来实现的，该发光器件包括(a)衬底；(b)形成在所述衬底上方的LED元件，该LED元件包括透明或半透明电极、反射电 极以及形成在所述透明或半透明电极与所述反射电极之间的一个或更多个层，所述一个或 更多个层中的至少一个发光，所述透明或半透明电极和所述反射电极限定单体可控发光区 域，其中，所述LED元件向由所述透明或半透明电极、所述反射电极以及所述一个或更多个 层形成的波导中发射光；以及(c)在所述单体可控发光区域内形成在所述衬底上方的一个或更多个第一形貌特 征部以及不同于该第一形貌特征部的一个或更多个第二形貌特征部，其中，所述第一形貌 特征部和所述第二形貌特征部阻碍光在所述单体可控发光区域中的波导传播以增加至少 一个方向上的光发射。本专利技术具有的优点是增加薄膜LED器件的光输出，改善白光发射器的白点，并且 降低光输出的频率和角度依赖性。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方式的LED器件的部分截面图；图2A-2F是根据本专利技术各个实施方式的用于LED器件的各种形貌特征部排列的平 面图；图3是根据本专利技术另一实施方式的用于LED器件的形貌特征部的分布的平面图；图4A和图4B是根据本专利技术实施方式的被构造为凹进部的形貌特征部的截面图；图5A和图5B是根据本专利技术实施方式的被构造为突起部的形貌特征部的截面图；图6是根据本专利技术一个实施方式的具有多个发光区域的LED器件的部分截面图；图7是根据本专利技术的一个替换实施方式的具有多个发光区域的LED器件的部分截 面图；图8是例示从根据本专利技术的薄膜LED器件输出的光的角度颜色依赖性的图；图9是例示从根据本专利技术的薄膜LED器件输出的光的颜色的图；以及图10例示了各个形貌特征。应当理解，附图没有按比例绘制，因为单个层太薄，并且各个层的厚度差太大而不 能按比例描绘。具体实施例方式根据本专利技术，在诸如例如有机或者无机LED的薄膜平坦区域发光二极管器件中采 用具有不同结构的多个形貌特征部。如此处所用的，薄膜平坦区域发光二极管器件是这样 一种器件，该器件具有形成在衬底上的第一平坦电极、形成在第一平坦电极区域上的至少 一个发光层、以及形成在发光层上的第二平坦电极。当在电极之间施加合适的电压差时，电 流流过发光层以在电流流过的区域上发射光。CN 102047464 A说明书3/9页 本专利技术中的不同形貌特征部用于提取薄膜LED器件中的捕获光，结合改善光输出 的颜色，特别是针对白光发射，以及降低颜色和亮度随着角度的漂移。参照图1，在本专利技术的 一个底部发光型实施方式中，薄膜LED发光器件包括衬底10、形成在衬底10上的LED元件 11，该LED元件11包括透明或半透明电极12、反射电极16以及形成在透明或半透明电极12 和反射电极16之间的一个或更多个薄膜层14，所述一个或更多个薄膜层14中的至少一个 层发光。透明或半透明电极12和反射电极16限定单体可控发光区域22，其中LED元件11 向由透明或半透明电极12、反射电极16、一个或更多个层14以及可能地还有衬底10(或者 盖部20)限定的波导13中发射光。第一形貌特征部40和不同于第一形貌特征部40的第 二形貌特征部42在单体可控发光区域22内形成在衬底10上，使得第一形貌特征部40和 第二形貌特征部42阻碍光在单体可控发光区域22中的波导传播(wave-guiding)。这些特征部可以延伸到捕获光的一个或更多个层中。通常，基础层(例如衬底)、 平坦化层或者由诸如玻璃、二氧化硅、氮化硅或者树脂的至少部分透明材料制成的绝缘层 可以具有在该层内形成的结构。随后的薄膜层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，该发光器件包括：　　（ａ）衬底；　　（ｂ）形成在所述衬底上方的ＬＥＤ元件，该ＬＥＤ元件包括透明或半透明电极、反射电极以及形成在所述透明或半透明电极与所述反射电极之间的一个或更多个层，所述一个或更多个层中的至少一个层发光，所述透明或半透明电极和所述反射电极限定单体可控发光区域，其中，所述ＬＥＤ元件向由所述透明或半透明电极、所述反射电极以及所述一个或更多个层限定的波导中发射光；以及　　（ｃ）在所述单体可控发光区域内形成在所述衬底上方的一个或更多个第一形貌特征部以及不同于所述第一形貌特征部的一个或更多个第二形貌特征部，其中，所述第一形貌特征部和所述第二形貌特征部阻碍光在所述单体可控发光区域中的波导传播以增加至少一个方向上的光发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-29 12/128,7361.一种发光器件，该发光器件包括(a)衬底；(b)形成在所述衬底上方的LED元件，该LED元件包括透明或半透明电极、反射电极 以及形成在所述透明或半透明电极与所述反射电极之间的一个或更多个层，所述一个或更 多个层中的至少一个层发光，所述透明或半透明电极和所述反射电极限定单体可控发光区 域，其中，所述LED元件向由所述透明或半透明电极、所述反射电极以及所述一个或更多个 层限定的波导中发射光；以及(c)在所述单体可控发光区域内形成在所述衬底上方的一个或更多个第一形貌特征部 以及不同于所述第一形貌特征部的一个或更多个第二形貌特征部，其中，所述第一形貌特 征部和所述第二形貌特征部阻碍光在所述单体可控发光区域中的波导传播以增加至少一 个方向上的光发射。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述发光器件是具有多个可单独寻址发光 像素的显示器件，并且所述单体可控发光区域是子像素。3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述发光层包括一个或更多个有机发光层， 或者所述发光层中的一个或更多个发光层具有一个或更多个具有多晶半导体矩阵中的量 子点的无机层。4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述LED元件形成微腔。5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述单体可控发光区域被分为至少第一部 分和第二部分，所述第一形貌特征部形成在所述第一部分中，所述第二形貌特征部形成在 所述第二部分中。6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一形貌特征部和所述第二形貌特征 部在所述单体可控发光区域中混排。7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一形貌特征部和所述第二形貌特征 部具有相同形状但是在一区域上的分布不同，或者具有不同形状，或者具有不同形状且在 一区域上的分布不同。8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一形貌特征部或者所述第二形貌特 征部是形成在所述衬底中的凹进部或者形成在所述衬底上方的层。9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一形貌特征部或者所述第二形貌特 征部在所述可控发光区域的平面内圆对称，或者在所述可控发光区域的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德史蒂文科克，
申请(专利权)人：全球OLED科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]