提取光的耦合波导制造技术

一种光源包括第一波导。第一波导包括具有第一折射系数的发光材料，且至少一个层置于发光材料上。该至少一个层具有第二折射系数，且第一折射系数大于第二折射系数。光源还包括耦合于第一波导的第二波导。发光器件还包括光提取结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提取光的耦合波导
技术介绍
显示器件用于各种不同应用。例如，电视、计算机、电话和个人数字助理(PDA) 都具有显示器。在某些显示应用中，提供较大观看区域是有益的，而在另一些应用 中提供较小观看区域是有益的。在许多应用中，期望显示器相对较薄。对照明结构 也有类似要求。例如，液晶显示器(LCD)中的许多光源较薄，从而有利于形成较 薄的LCD器件。存在可用于显示器和照明应用的各种光源技术。在显示器和照明行业中引起 关注的一种光源技术是有机发光器件/二极管(OLED)。 OLED通常由电致发光聚 合物和小分子结构制成。基本的OLED结构包括置于阳极和阴极之间的有机发光材料，其中阳极和阴 极通常置于该材料的相对两侧。当对有机发光材料施加电流时，光通过由来自阴极 的电子和来自阳极的空穴的复合所形成的激子的辐射衰减而发射出来。容易理解的 是从OLED发射的光可用于照明(例如背光)和显示器件应用。为了形成显示器件，多个阳极和阴极可由薄膜晶体管(TFT)电路驱动。阳极 和阴极形成阵列，进而提供由OLED材料形成的图像元素(像素)阵列。然后显 示图像可通过选择性地施加流过由TFT电路驱动的阳极和阴极的电流而形成。照明应用也可基于通过阴极和阳极驱动OLED。当然，电流的选择性施加以 及实现显示器中的像素所需的由阴极和阳极构成的阵列结构已经成为历史。相反， 可使用不太复杂的阳极和阴极结构。虽然基于OLED的显示器和光源是已知显示和照明技术的可行替代，但是已 知的基于OLED结构存在缺点。例如，已知OLED结构不利于有效的光输出(亮 度)。实际上，在许多已知OLED结构中，由OLED发射的光能中的多达80。/。被陷 获在器件中。为了改进从器件发射的光的量，有必要以相对较高的电流电平驱动 OLED。然而，这些相对较高的驱动电流对OLED的寿命具有有害影响。也就是说， 驱动电流的单位增加将造成器件寿命的单位指数降低。存在许多能对从OLED向外部环境(例如显示器的观看表面)传输光的量产生不良影响的因素。 一个这样的因素是全内反射(TIR)。如众所周知的，OLED中 使用的许多有机材料具有相对较高的折射系数(nOTg)。例如rwg〉1.8。这样，有机 材料(以及包围有机层的其它层)形成波导，该波导可陷获由OLED产生的光的 大部分。显然这些光不会传输到外部环境。为说明起见，如果有机层与空气交界， 则所发射光的典型限制是l/(2n。rg)2。这样，OLED材料所发射光中仅有约17%进 入空气。虽然已对减小内部反射进行了某些尝试，但是只取得了混杂的结果。这样， 依然需要改进OLED的光输出效率，并进而增加这种器件的寿命。
技术实现思路
根据一示例实施方式，光源包括第一波导。该第一波导包括具有第一折射系 数的发光材料以及置于该材料上的至少一个层。该至少一个层具有第二折射系数且 第一折射系数大于第二折射系数。光源还包括第二波导，耦合于第一波导；以及光提取结构，适于传导来自光源的光并基本上将其导入自由空间。根据一示例实施方式，有机发光器件(OLED)包括第一波导，该第一波导包 括具有第一折射系数的有机发光材料以及阴极和阳极。OLED还包括置于该材料上 的至少一个层，其中该至少一个层具有第二折射系数且第一折射系数大于第二折射 系数。此外，OLED包括第二波导，耦合于第一波导；以及光提取结构。附图说明在阅读附图时从以下详细描述中可获得对各示例实施方式的最佳理解。要强 调的是，各个构件不必按比例绘制。为了清晰说明起见，可任意增加和减小尺寸。图1是根据一示例实施方式的包括有机发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。图2是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。图3a是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。图3b是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。图4是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部分横截面图。图5是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。图6是根据一示例实施方式的耦合波导的部分横截面图。 图7是根据一示例实施方式的耦合波导的部分横截面图。图8a和8b是根据示例实施方式的光功率相对于耦合波导传播长度的曲线图。 图9a和9b是根据示例实施方式的光功率相对于耦合波导传播长度的曲线图。 图IO是根据示例实施方式的最大耦合效率相对于折射系数(Aneff)变化的曲 线图。图11是根据一示例实施方式的有源波导的有效折射系数相对于波长的曲线图。图12是根据一示例实施方式的截止(cutoff)厚度相对于基板折射系数的曲 线图。图13是根据一示例实施方式的有效折射系数相对于波导厚度的曲线图。 图14是根据一示例实施方式的包括活性层、耦合于另一波导的波导的部分横 截面图。图15是根据一示例实施方式的包括活性层、耦合于另一波导的波导的部分横 截面图。图16是根据一示例实施方式的包括活性发光层、耦合于另一波导的波导的部 分横截面图。具体实施方式在以下详细描述中，出于说明目的而非限制，阐述公开具体细节的示例实施 方式以提供对本专利技术的透彻理解。然而，对得益于本公开的本领域普通技术人员显 而易见的是本专利技术可通过与相关于示例实施方式公开的具体细节不同的其它实施 方式实施。此外，省略了公知器件、方法和材料的描述以避免混淆本专利技术的描述。在本文描述的示例实施方式中，对用于改进来自发光层(也称为活性层)的 光输出或亮度的耦合波导结构进行非常详细的描述。发光层具有大于相邻层的折射 系数。为说明起见，发光层是有机发光层。然而，要强调的是，示例实施方式一般 可适用于因TIR而遭受光陷获的光源。例如，示例实施方式一般可用于有机电致 发光(EL)光源以及无机EL光源。为说明起见，相关于示例实施方式描述的光源可用于显示和照明应用。光源 可用于许多类型的显示和微显示器件；且光源还可用于诸如逆光照明等许多类型的 照明应用。所提到的应用仅仅是说明性的而非对示例实施方式的限制。随着本专利技术描述的继续而变得更加清晰的是，活性层可以是耦合于无源波导 的有源波导的部件。除了其它因素之外，为了在波导之间达到适当的耦合，在波导 之间耦合的光学模式具有取决于耦合波导的材料和结构在预定范围内的有效折射 系数。在示例实施方式中，无源波导包括诸如体积散射层的光提取构件、微透镜或 微结构阵列、诸如光栅或光子晶体的周期性结构、诸如台式结构的偏转器或反射器、 或其组合。注意，示例实施方式的光提取构件将来自发光器件的光传导到自由空间。 例如，照明应用中的光提取构件将来自发光器件的光传导到周围的自由空间。为说 明起见，光提取构件在与入射到光提取构件的光传播方向正交的两个方向之一或两 者上传导光。此外，在电池导波分析中，电磁场通常作为空间变化复振幅乘以表示复相随 时间与传播距离两者的累积的相位项。对于在Z方向以光频率O)传播的模式，相位项被表示为exp(icot-i(3z)，其中I3称为传播常数。该公式将传播时相位的累积简 单地量化。定义由频率co归一化的归一化传播常数是有益的。该量((3/co)称为归 一化传播常数或有效折射系数(neff)，或者简称为有效系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：第一波导，包括具有第一折射系数的发光材料；置于所述发光材料上的至少一个层，其中所述至少一个层具有第二折射系数，且所述第一折射系数大于所述第二折射系数；第二波导，耦合于所述第一波导；以及光提取结构，适于传导来自所述光源的光并将其基本上传导到自由空间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-2-22 11/064,2361. 一种光源，包括第一波导，包括具有第一折射系数的发光材料；置于所述发光材料上的至少一个层，其中所述至少一个层具有第二折射系数，且所述第一折射系数大于所述第二折射系数；第二波导，耦合于所述第一波导；以及光提取结构，适于传导来自所述光源的光并将其基本上传导到自由空间。2. 如权利要求l所述的光源，其特征在于，所述发光材料是有机发光材料。3. 如权利要求l所述的光源，其特征在于，所述光源是显示器件的一个部件。4. 如权利要求l所述的光源，其特征在于，所述光源是照明结构的一个部件。5. 如权利要求2所述的光源，其特征在于，所述发光材料是无机发光材料。6. 如权利要求3所述的光源，其特征在于，在所述第一和第二波导之间耦合 具有耦合长度的模，且所述耦合长度小于所述显示器件的像素的宽度。7. 如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光提取结构包括多个微透镜。8. 如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光提取结构是光散射结构。9. 如权利要求8所述的光源，其特征在于，所述光散射结构包括多个光散射 区域。10. 如权利要求1所述的光源，其特征在于，还包括基板和所述基板与所述第 二波导之间的气隙。11. 如权利要求l所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA韦斯特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]