[发明专利]发光器件

说明书

本申请是申请日为2009年5月22日、申请号为200980119680.6（国际申请号为PCT/US2009/003153）、发明名称为“提高光输出的LED器件结构”的原案申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及提高发光器件（LED）的光输出。

背景技术

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引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 lateralmicrostructure”by Safonov et al.,Synthetic Metals116,2001,pp.145-148，以及“Braggscattering from periodically microstructured light emitting diodes”by Lupton et al.,Applied Physics Letters,Vol.77,No.21,November20,2000,pp.3340-3342。在Chou等人的WO0237568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“Sharply directed emission in organicelectroluminescent diodes with an optical-microcavity structure”by Tsutsui et al.,AppliedPhysics Letters65,No.15,October10,1994,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。

发明内容

本发明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