專利名稱：用于從平面光源提取光的光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源，更具體地涉及用于從平面光源提取光的光源。
背景技術(shù)：
高效光源正在不斷地開發(fā)，以與傳統(tǒng)的區(qū)域光源(area lighting sources)如熒光照明競爭。例如，盡管發(fā)光二極管傳統(tǒng)上用作指示器照明設(shè)備和數(shù)字顯示器，但發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展是將這種技術(shù)用于區(qū)域照明。發(fā)光二極管(LEDs)和有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)為將電能轉(zhuǎn)換為光的固態(tài)半導(dǎo)體器件。LEDs采用無機(jī)半導(dǎo)體層將電能轉(zhuǎn)換成光，而OLEDs則采用有機(jī)半導(dǎo)體層將電能轉(zhuǎn)換成光。一般地，OLEDs是通過在兩個導(dǎo)體或電極之間沉積多層有機(jī)薄膜而制備的。當(dāng)電流施加到電極上時，有機(jī)層就會發(fā)光。與傳統(tǒng)的LEDs不同，OLEDs可以采用低成本、大面積薄膜沉積工藝來加工。OLEDs技術(shù)適于制造超薄的發(fā)光顯示器，該顯示器可以低于LEDs的電壓工作。在利用OLEDs提供普通的區(qū)域照明設(shè)備方面已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展。
然而，盡管效率較低(例如3-4流明/瓦特)的傳統(tǒng)OLEDs能夠以低電壓實(shí)現(xiàn)足夠的區(qū)域照明亮度，但是OLED的工作壽命會因?yàn)槠骷母吖β仕胶洼^低的效率所產(chǎn)生的熱量而受到限制。為了提供商業(yè)上可行的采用OLEDs的光源，可以提高器件的效率，以便在足以提供一般照明亮度的情況下工作時降低熱量產(chǎn)生。此外，為了提高作為普通光源的OLED的效率，可以使光損失機(jī)制最小化，以便提高由電能轉(zhuǎn)換而來的可使用的環(huán)境光的量。
常規(guī)的OLEDs一般發(fā)射出OLED的有機(jī)層內(nèi)所產(chǎn)生的光的大約17-33％。OLED內(nèi)所產(chǎn)生的光降低至發(fā)射到周圍環(huán)境中的光，一般是由OLED內(nèi)的損失機(jī)制(loss mechanism)造成的。在OLEDs中存在很多光損失機(jī)制，這將在下文中將進(jìn)一步討論。用于一般照明的高效光源的制備建議使光源內(nèi)的光損失機(jī)制最小化。在平板(flat panel)電致發(fā)光器件(即，將能量轉(zhuǎn)換成光的器件)中，光通常是在電介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的。所產(chǎn)生的光有很大部分(例如大于40％)不能耦合到周圍環(huán)境中，而是由于內(nèi)反射(internal reflection)而損失。另外，根據(jù)其上布置了有機(jī)半導(dǎo)體和電極的基材(substrate)的厚度，又有相當(dāng)一部分光(例如大于10％)可能從器件的側(cè)面射出，這部分光可能很少用于一般的照明目的。在大體積的照明應(yīng)用中，這種損失可能代表大量的浪費(fèi)的能耗。
為了降低OLEDs中光損失的量，已經(jīng)在常規(guī)的OLED器件中采用大量不同的技術(shù)。例如，可以用具有垂直反射面的器件實(shí)現(xiàn)散射顆粒(scattingparticles)。此外，還可以實(shí)現(xiàn)45度角的鏡面，以捕獲從基材上的像素(pixel)發(fā)射出來的光，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。再者，可以提供楔形(wedged)及脊形-楔形(ridged-wedge)的光導(dǎo)(light guides)。在這些實(shí)施過程中，光可以故意地從OLED的一個側(cè)面射入，以便提供一致的、均勻的照明。然而，這些技術(shù)通常用于小面積的背后照明(backlighting)。
此外，已經(jīng)應(yīng)用于顯示用途的OLED器件一般保留著基本的OLED空間結(jié)構(gòu)。也就是說，OLED顯示器的用戶通?？梢躁P(guān)心的是不僅可以看見“像素”而且還可以知道其精確的空間輪廓。相反地，在照明應(yīng)用中，幾乎不保留OLED構(gòu)圖(OLED patterning)中所包含的空間信息的散射區(qū)域照明可能不是重要的，且在一些應(yīng)用中，可能優(yōu)選無散射結(jié)構(gòu)(diffuses structure-less)的光源。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，提供一種光源，該光源包括前表面；凹進(jìn)部分，包括具有第一寬度(W1)一般在位于凹進(jìn)部分底部的第一平面中延伸的界面，所述界面一般與前表面平行，其中該凹進(jìn)部分具有一定的形狀，以便接受有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)；及多個彼此相鄰的側(cè)面，其至少部分圍繞所述凹進(jìn)部分，并在界面與前表面之間以與界面成銳角(σ)延伸，每個側(cè)面具有一定長度，其中該側(cè)面的長度在第二平面中的投影具有第二寬度(W2)，所述第二平面一般平行于所述界面的第一平面，且其中成一定角度的側(cè)面具有一定的形狀，以將從凹進(jìn)部分發(fā)射出來的光反射到前表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，提供一種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，該有機(jī)發(fā)光二極管包括第一電極；一層或多層沉積在第一電極上且設(shè)定成發(fā)射可見光的有機(jī)層；沉積在該一層或多層有機(jī)層上并具有第一寬度(W1)的第二電極；及沉積在第二電極上的透明基材，其中該基材包括前表面；與第二電極光學(xué)耦合且寬度等于第一寬度(W1)的界面，其中該界面通常平行于前表面；及多個彼此相鄰的側(cè)面，該側(cè)面至少部分圍繞所述的界面，并于該界面與前表面之間以與該界面成銳角(σ)延伸，每個側(cè)面具有一定的長度，其中該側(cè)面長度在通常平行于所述界面的平面中的投影具有第二寬度(W2)，且其中成一定角度的側(cè)面設(shè)定成將從一層或多層有機(jī)層發(fā)射出來的可見光朝向所述的前表面反射。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種陣列(array)，該陣列包括前表面；多個凹進(jìn)部分，該多個凹進(jìn)部分的每一個包括具有第一寬度(W1)的界面，該界面通常在位于凹進(jìn)部分底部的第一平面中延伸，該界面通常與前表面平行，其中多個凹進(jìn)部分的每一個設(shè)定成接受各自的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)；及多個側(cè)面，該側(cè)面至少部分圍繞每個凹進(jìn)部分，并且在所述界面與前表面之間以與界面成銳角(σ)延伸，每個側(cè)面具有一定的長度，其中該側(cè)面長度在通常平行于界面的第一平面的第二平面中的投影具有第二寬度(W2)，且其中成一定角度的側(cè)面設(shè)定成將從凹進(jìn)部分傳輸?shù)墓獬蚯氨砻娣瓷洹?br> 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種區(qū)域照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括透明的基材，該透明基材包括前表面；多個凹進(jìn)部分，該多個凹進(jìn)部分的每一個包括具有第一寬度(W1)的界面，該界面通常在位于凹進(jìn)部分底部的第一平面中延伸，該界面通常與前表面平行；以及多個側(cè)面，該側(cè)面至少部分圍繞每個凹進(jìn)部分，并且在所述界面與前表面之間以與界面成銳角(σ)延伸，每個側(cè)面具有一定的長度，其中該側(cè)面長度在通常平行于界面的第一平面的第二平面中的投影具有第二寬度(W2)，且其中成一定角度的側(cè)面設(shè)定成將從凹進(jìn)部分傳輸?shù)墓獬蚯氨砻娣瓷?；及多個有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，該多個有機(jī)發(fā)光二極管中的每一個均放置在多個凹進(jìn)部分中的各自的一個中，并且包括與界面光學(xué)耦合(optically coupled)的第一電極；一層或多層置于第一電極上并設(shè)定成發(fā)射可見光的有機(jī)層；及放置在一層或多層有機(jī)層上的第二電極。


通過閱讀下面的詳細(xì)說明并參照附圖，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征將會顯而易見，在附圖中圖1是有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的橫截面視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)制備的光源的橫截面視圖；
圖3是耦合到本發(fā)明的光源上的OLED的橫截面視圖；圖4是與本發(fā)明的OLED耦合的光源的俯視圖；圖5是耦合到本發(fā)明的多個OLED器件上的光源陣列的俯視圖；及圖6是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)制備的光源陣列的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1給出了示例性的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)10。從中可以看出，OLED10一般包括有機(jī)層12，其布置在第一電極或陽極14與第二電極或陰極16之間。例如，有機(jī)層12可以包括多個有機(jī)聚合物層。例如，有機(jī)層12可以通過旋轉(zhuǎn)流延(casting)工藝以大約100nm的厚度設(shè)置。構(gòu)成有機(jī)層12的各個聚合物層的數(shù)目、類型和厚度可以根據(jù)應(yīng)用而變化，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。例如，可以采用不同的有機(jī)材料組合，以提供不同色彩的光發(fā)射，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。第一電極或陽極14可以包括透明的導(dǎo)電氧化物(TCO)層，如銦錫氧化物(ITO)。例如，陽極14的厚度可以為大約100nm。陽極14可以設(shè)置在透明的基材18上。基材18可以包含聚二甲基硅氧烷(PMDS)，聚二苯基硅氧烷，聚碳酸酯，聚丙烯酸酯及其衍生物，或者氧化硅基玻璃。在一個示例性的實(shí)施方案中，基材18的厚度可以為大約1mm。第二電極或陰極16可以包括任何適宜的金屬，例如鋁或鎂，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的?？梢蕴峁┓庋b層20，以將OLED 10密封。此外，OLED 10還可以沿器件的側(cè)面封裝(未示出)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)跨越陽極14和陰極16施加電壓時，光從有機(jī)層12發(fā)出并通過透明的陽極14和透明的基材18傳輸?shù)絆LED 10外部的周圍環(huán)境中。
如前所述，OLED器件，如OLED 10，通常遭受很多損失機(jī)制，該機(jī)制降低OLED器件所產(chǎn)生的光的量。例如，一旦有機(jī)層12產(chǎn)生光，優(yōu)選其被金屬陰極16反射，使得光能夠透過基材18進(jìn)行傳播。然而，金屬陰極16可以不提供全反射體，因?yàn)椴牧系慕殡姵?shù)是有限的。因而，有機(jī)層12所產(chǎn)生的光的一部分可能不利地在陰極16與有機(jī)層12之間的界面22處被第二電極16所吸收。此外，接近金屬陰極16表面的光發(fā)射會因?yàn)榕紭O子耦合和QM隧道(tunneling)而衰減。
此外，相當(dāng)一部分由有機(jī)層12內(nèi)產(chǎn)生的光截留在OLED10的有機(jī)層12、陽極14(例如ITO)，及基材18中。在有機(jī)層12內(nèi)產(chǎn)生的光可以截留在陽極14與有機(jī)層12之間的界面24處，也可以截留在基材18與外部空氣之間的界面26處。光可以由于由高指數(shù)介質(zhì)到低指數(shù)介質(zhì)中的光傳播而被截留在OLED 10中。應(yīng)當(dāng)理解，以大于界面臨界角的角度發(fā)射的光完全被反射，因而不會從OLED中發(fā)射出來。因此，僅僅是以一定范圍的角度(即，小于OLED內(nèi)各層間所有界面的臨界角)由有機(jī)層12發(fā)出的光才會傳輸?shù)酵獠凯h(huán)境。此外，對于區(qū)域照明，由OLED發(fā)出的所有光均能傳輸通過基材18的表面(界面26)可能是有利的。然而，在OLED 10的正常工作期間，一些光可能通過基材18的側(cè)面逃逸，其大體上可以提供較少的環(huán)境光。
本發(fā)明的技術(shù)提供一種有效的手段，用于收集OLED 10以大于臨界角的角度于基材18的頂面(界面26)上發(fā)出的光，進(jìn)而提高OLED 10的光發(fā)射。此外，本發(fā)明還提供一種機(jī)構(gòu)，用于收集從基材18的側(cè)面發(fā)出的光，使其改變方向通過基材18的頂面(界面26)，以進(jìn)一步提高OLED 10的光發(fā)射。應(yīng)當(dāng)理解，在OLED 10(如前所述)內(nèi)沒有吸收損失的情況下，采用與OLED10具有光學(xué)接觸的光散射材料，將會導(dǎo)致所產(chǎn)生的光完全外部耦合(即從活性有機(jī)層12發(fā)射到基材18中的所有的光均耦合到周圍的環(huán)境中)。然而，底部陰極16的反射率則可能受到客觀需要的約束，使之還與構(gòu)成有機(jī)層12的有機(jī)材料的功函(work function)相匹配，并且還可能受到這些材料中殘存的吸收的約束。因而，陰極16的反射率可以明顯地小于1(unity)，并且在發(fā)射波長下通常為60-80％。有利的是，本發(fā)明的技術(shù)引導(dǎo)光遠(yuǎn)離低反射率的區(qū)域，如陰極16。引導(dǎo)光使之直接耦合到周圍環(huán)境中，或者經(jīng)一次或多次高反射面回彈(bounce)之后耦合到陽極14中，見下文的進(jìn)一步描述。因此，OLED器件的總的光輸出相對于常規(guī)的OLED，如圖1中所示的OLED 10及涂有散射顆粒層的OLED得到提高。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的光源28的實(shí)施方案之一的橫截面圖。本文中所使用的術(shù)語“光源(luminaire)”是指一種聚集并引導(dǎo)光，使之能夠沿所需方向傳輸?shù)钠骷９庠?8包括近乎平面的界面30，其設(shè)定成與常規(guī)OLED器件的基材的頂面光耦合，例如與圖1所示OLED10的基材18的頂面(界面26)光耦合。本文中所使用的“適于”、“設(shè)定成(configured to)”等是指元件的尺寸、排列或制造能夠形成規(guī)定的結(jié)構(gòu)或者達(dá)到規(guī)定的結(jié)果。如圖2所示，光源28形成倒置的截棱錐(truncated pyramid)結(jié)構(gòu)，具有凹進(jìn)部分，其設(shè)定成接受OLED器件，如參照圖3所進(jìn)行的進(jìn)一步圖示和說明的那樣。在本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案中，界面30通常定位于凹進(jìn)部分的底部。光源28設(shè)定成提高OLED器件的總的光輸出。
例如，光源28包括固態(tài)透明的材料32，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)或者無機(jī)玻璃。選取透明材料32，使之具有類似于基材18的光學(xué)折射指數(shù)。在本實(shí)施方案中，透明材料傳輸至少80％、優(yōu)選大于90％的可見光。光源28的透明材料32可以通過例如模制、機(jī)械加工或壓花技術(shù)來制備。光源28包括成一定角度的側(cè)面34，其以較淺的銳角延伸。成一定角度的側(cè)面34涂有高反射材料36，如高反射金屬，如銀。作為選擇，反射材料36可以包括反射性的有機(jī)介電薄膜(例如3M DFA-42-72薄膜)，無機(jī)介電薄膜或者厚層的反射散射顆粒，如氧化鈦(TiO2)。此外，反射材料36可以包括顆粒與反射金屬或薄膜的組合。例如，反射材料36可以具有大于95％的漫反射系數(shù)。光源28的頂面可以包括散射層38，如氧化鋯(ZrO2)，以進(jìn)一步提高光源28的光輸出。此外，散射層38可包含例如小的磷光體顆粒。應(yīng)當(dāng)理解，散射層38中的顆粒反射以小于臨界角的角度產(chǎn)生的光。對于以小于臨界角的角度產(chǎn)生的光來說，光被散射層38反射到涂布成一定角度的側(cè)面34的反射材料36上，并在那里被改變方向通過光源28的前面。
應(yīng)當(dāng)理解，光源28的尺寸可以根據(jù)可利用的空間及OLED10的設(shè)計尺寸而變化。例如，光源28具有范圍大約為0.5-10.0mm的厚度T。光源28的凹進(jìn)部分具有例如范圍大約為25-150mm的寬度W1。使寬度W1設(shè)定成等于OLED 10的寬度，如參照圖3進(jìn)行進(jìn)一步圖示的那樣。此外，凹進(jìn)區(qū)域的深度D大約等于基材18的厚度，該厚度范圍可以為例如大約0.025-5.0mm。可供選擇的是，可以構(gòu)建沒有凹進(jìn)區(qū)域(即深度D＝0mm)的光源28。根據(jù)該實(shí)施方案，光源28包括沒有凹進(jìn)區(qū)域的倒置截棱錐。
光源28各側(cè)面上的寬度W2的范圍可以為例如大約5.0-110.0mm。該寬度(W2)可以定義為側(cè)面34在通常平行于內(nèi)表面30和散射層38的平面中的投影，如圖2所示。最后，光源28的側(cè)面34的銳角σ，由光源28的總器件厚度T除以光源28從基材18延伸的寬度W2的反正切來定義(如圖3所示)，其范圍可以為例如大約15-35°。換言之，σ＝arctan(T/W2)。側(cè)面34的淺角度允許提高光聚集，如下文中所進(jìn)一步說明的那樣。
圖3示出了與OLED器件(如圖1所示的OLED 10)耦合的光源28。光源28利用例如層壓膠帶(laminating tape)、指數(shù)匹配(index matching)的環(huán)氧樹脂或硅氧烷與基材18光耦合(未示出)。例如，在一個實(shí)施方案中，光源28采用厚度約0.4mm且具有0.3％重量的亞微米顆粒的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膠帶與基材耦合。該膠帶或膠粘劑可以施加到光源28的平坦表面30上，并通過例如施加機(jī)械壓力耦合在基材18的頂面(界面26)上。應(yīng)當(dāng)理解，膠粘劑可以包括設(shè)定成對從OLED 10發(fā)射的光進(jìn)行色彩轉(zhuǎn)換的顆粒，如下文中所述的那樣。
如圖3所示，光源28的凹進(jìn)部分的深度D設(shè)定成相當(dāng)于基材18的厚度。此外，凹進(jìn)部分的寬度W1設(shè)定成相當(dāng)于OLED 10的寬度。光源28可以由OLED 10單獨(dú)制備，并與上述的OLED光學(xué)耦合。作為選擇，OLED 10可以直接在光源28的平坦表面30上制備。在又一實(shí)施方案中，光源28的透明材料32可以構(gòu)成OLED 10的基材18。在該實(shí)施方案中，陽極14可以直接布置在平坦界面表面30上，且OLED 10的其它層可以設(shè)置在陽極14的頂部，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。
圖4示出了光源28及沒有散射層38的OLED 10的俯視圖，并示出一些基本的結(jié)構(gòu)，且是沿圖3的切割線4-4取圖的。如前所述，光源28的凹進(jìn)部分具有與基材18的寬度相當(dāng)?shù)牡谝粚挾萕1，及限定光源28的側(cè)面34的延伸寬度的第二寬度W2。應(yīng)當(dāng)理解，OLED 10的“活性區(qū)域(activearea)”40，即具有有機(jī)層12的OLED 10的區(qū)域，可以具有寬度W3，該寬度略小于基材18的寬度W1。由基材的寬度W1所定義的區(qū)域的剩余部分包括“非活性區(qū)域”42。如前所述，光源28的側(cè)面涂有高反射材料36，其可以從圖4所示的俯視圖中看出。
作為實(shí)例，表1提供了采用商業(yè)上可得到的光線-跟蹤軟件(如A.S.A.P，7.1版)計算出來的模擬結(jié)果，其相當(dāng)于光源28的示例性實(shí)施方案，在該實(shí)施方案中改變厚度(T)和寬度(W2)來說明來自光源28的光發(fā)射。表1可以通過參照下列說明，以及圖1-4的說明來理解。應(yīng)當(dāng)明白，提供表1的目的僅在于證實(shí)本發(fā)明器件的實(shí)施方案之一的具體模擬結(jié)果，并不意味著對本發(fā)明范圍的限制。對表1來說，基材18包括光學(xué)指數(shù)為1.5的玻璃。光源28的厚度T在0.5mm與6.5mm之間變化。光源28的寬度W2在0cm和50cm之間變化。測量所發(fā)射的光的量，并表示成從光源28發(fā)射出的一部分光的量作為注入光源28的光的量的百分比。在該示例性實(shí)施方案中，將光散射層28設(shè)置在光源28的頂部。在本實(shí)施方案中的散射層38具有0.4mm的厚度。假設(shè)散射層28的散射顆粒相位函數(shù)(g)符合Henyey-Greenstein形式，并且具有g(shù)＝0.85的值，則濃度為大約1.3×1010顆粒/cc，且顆粒半徑＝0.3微米。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，所選擇的相位函數(shù)g僅用于說明，也可以采用其它可供選擇的相位函數(shù)(phase function)g與顆粒含量的組合?；?8的寬度W1大約為15cm且活性區(qū)域的寬度W3大約為14cm?；钚詤^(qū)域40的反射率(即有機(jī)層12的反射率)大約為0.79，其是構(gòu)建的不包含磷光體層的藍(lán)色發(fā)光的OLED的實(shí)驗(yàn)測量值，所述藍(lán)色發(fā)光OLED的結(jié)構(gòu)中，陰極16包含厚度大約為4nm的NaF層及厚度大約為200nm的另外的鋁層(NaF/Al)，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。在發(fā)光的計算中，假設(shè)活性區(qū)域40(即有機(jī)層12)各向同性地發(fā)光。如下面表1的結(jié)果所示，隨著光源28的厚度T1和寬度W2的增加，光源28的發(fā)光分?jǐn)?shù)增加。此外，光源28的側(cè)面34的角度σ越淺，光發(fā)射越好，所述角度σ是由光源28的厚度T與寬度W2的反正切確定的。
表1

<p>表1

表2

此外，采用具有較高折射指數(shù)的基材18和光源28可能是有利的。例如，將基材/光源組合的折射指數(shù)從1.5增加至1.6，將發(fā)射到周圍環(huán)境中的分?jǐn)?shù)從0.75增加至0.78。光線跟蹤計算表明，對于上述的器件幾何結(jié)構(gòu)，光散射層的存在可能僅小量地改變總的光輸出(即＜1％)。因而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以設(shè)計光源28，以確保色彩(其部分取決于散射層38中存在的光散射的量)和光輸出均可單獨(dú)地最優(yōu)化。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案中，可以實(shí)現(xiàn)由PDMS制備的光源28，其具有大約等于3.8cm的活性區(qū)域?qū)挾萕3，1.2cm的側(cè)壁寬度W2，及大約0.6cm的厚度T。在該示例性的實(shí)施方案中，OLED 10包括厚度約1.0mm的基材。因此，光源28的凹進(jìn)區(qū)域的深度D也為1.0mm?；钚詤^(qū)域40的反射率(即有機(jī)層12的反射率)為大約0.79-0.81，其構(gòu)建的不含磷光體層的藍(lán)色發(fā)光的OLED的實(shí)驗(yàn)測定值，陰極16包括厚度約4nm的NaF層及另外的厚度約200nm的鋁層(NaF/Al)，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。光源28可以利用光學(xué)環(huán)氧樹脂(如Norland 61)與OLED 10的基材18光學(xué)耦合，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。在實(shí)施本實(shí)施方案的實(shí)驗(yàn)中，測得沒有光源28的OLED 10的光輸出范圍為約1.32-1.40流明。有利的是，通過實(shí)施剛剛所述的光源28的實(shí)施方案，測得與光源28耦合的OLED 10的光輸出范圍為約1.75-1.80流明。應(yīng)當(dāng)理解，光輸出可以在例如積分球中測量。因而，光源28的作用可以有利地增加OLED 10的總的光輸出，并且可以有利地降低從OLED 10發(fā)出的光之間的空間差異。
除了上述示例性實(shí)施方案之外，在光源28上還可以實(shí)施附加的層。例如，可以在散射層38上設(shè)置色彩轉(zhuǎn)換層(color conversion layer)，以提供白光。應(yīng)當(dāng)理解，有機(jī)層12可以包含很多層，其聯(lián)合起來提供有色彩的光。為了提供區(qū)域照明設(shè)備，優(yōu)選在光源28的表面(或者在界面30，如前所述)提供附加的材料層，以便將有色彩的光轉(zhuǎn)換成白光。在一個示例性實(shí)施方案中，有機(jī)層12可以包含發(fā)藍(lán)光的聚合物如聚(3，4)-亞乙基二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT/PSS)。為了將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光以用于區(qū)域照明，可以在散射層38上布置一層或多層轉(zhuǎn)換層，其包含有機(jī)分子如二萘嵌苯(perylene)橙和二萘嵌苯紅以及無機(jī)磷光體顆粒，如鈰摻雜的釔鋁石榴石[Y(Gd)AG:Ce]]。作為選擇，轉(zhuǎn)換層可以直接設(shè)置在光源表面(即無需散射層38)。再者，散射層38可與轉(zhuǎn)換層一體化，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。作為選擇，色彩轉(zhuǎn)換層可以設(shè)置在基材18的頂面(界面26)上，使得光源28可以設(shè)置在基材18的色彩轉(zhuǎn)換層的頂部。
另外，光源28的上表面(即與其上圖示了散射層38的平坦界面30相對的表面)可以包括具有紋理(textured)的表面，以通過將散射光導(dǎo)向器件的高反射區(qū)(例如反射表面34)且遠(yuǎn)離低反射率的陰極16而進(jìn)一步地提高光輸出?？梢韵鄬ζ教贡砻?0和/或相對成一定角度的反射面34直接制備脊形表面(ridged surfaces)，以提供定向散射。紋理表面可以是微復(fù)制的，以包括多個脊形或鋸齒狀的特征，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。
光源28還可以硬涂布(hardcoated)，以便為光源28的上表面提供抗劃傷性和紫外線保護(hù)。例如，光源28可以用設(shè)置在底漆層上的硅樹脂硬涂層進(jìn)行硬涂布。硅樹脂硬涂層可以包含紫外光吸收劑以防止白光的泛黃，其厚度可以為例如約10微米。作為選擇，所制備的透明材料32可以浸漬于底漆中，然后浸漬于硅樹脂硬涂布材料中，使整個光源28全部硬涂布。反射層36可以在硬涂布處理之前或之后布置在側(cè)面34的成一定角度的表面上，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的?？梢詫τ餐繉舆M(jìn)行改性，以賦予如上所述的所需的色彩轉(zhuǎn)換或散射性能，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。光源28或者光源-OLED包裝(即與OLED 18耦合的光源28)上還可以涂布額外的阻擋涂層，以賦予防水性和抗氧化性。
此外，高反射封裝層可以圍繞自光源28延伸出來的OLED 10部分布置。也就是說，前述可以布置在陰極16上或者沿OLED 10側(cè)邊緣布置的封裝層20，可以包括高反射材料，如高反射金屬，例如銀。作為選擇，封裝層20可以包括反射性有機(jī)介電薄膜(例如3M DFA-42-72薄膜)，無機(jī)介電薄膜或者厚層的反射性散射顆粒，例如氧化鈦(TiO2)。此外，封裝層20可以包括例如顆粒與反射金屬或漫反射系數(shù)大于95％的薄膜的組合。應(yīng)當(dāng)理解，反射材料可以是封裝層20的一部分，或者布置于封裝層20之下。
應(yīng)當(dāng)理解，上述技術(shù)還可用于制造光源陣列，如圖5和6所示。圖5是陣列44部分的某些基本結(jié)構(gòu)的俯視圖，所述陣列44包括四個可以根據(jù)本發(fā)明的上述技術(shù)制備的光源28。如前所述，各光源28的基礎(chǔ)OLED 10包括具有寬度W3的活性區(qū)域40，及具有寬度W1的非活性區(qū)域42，所述寬度W1相當(dāng)于下面的基材18的寬度。圖6是光源28的陣列44的部分橫截面圖。該陣列包括多個凹進(jìn)部分，每個凹進(jìn)部分具有與基材18的寬度相等的寬度W1。陣列44可以獨(dú)立于OLED 10制備，然后再附著在OLED 10上，如前所述。作為選擇，OLED 10可以直接在陣列44中制備，使OLED 10的基材18在陣列44中各光源28的凹進(jìn)部分中形成。陣列44可以通過注?；蛘咄ㄟ^用材料填充模具來形成，所述材料具有與陣列44中要實(shí)現(xiàn)的OLED 10的各基材18相匹配的指數(shù)或相近的指數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，陣列44可以包括多個與之耦合以形成陣列44的單個光源28，如圖5和6所示。作為選擇，陣列44可以由單片材料制備，該單片材料具有多個凹進(jìn)部分和多個與各凹進(jìn)部分耦合的成一定角度的側(cè)面，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的。
盡管本發(fā)明易于作出各種修飾和替換，其具體實(shí)施方式
已經(jīng)通過附圖中的實(shí)施例示出并于本文中進(jìn)行了詳細(xì)說明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所公開的具體形式。相反地，本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思內(nèi)的所有修飾，等價物及替換。
元素明細(xì)表

權(quán)利要求
1.一種光源(28)，包括前表面；凹進(jìn)部分，包括具有第一寬度(W1)且一般在位于凹進(jìn)部分底部的第一平面中延伸的界面(30)，所述界面一般與前表面平行，其中該凹進(jìn)部分設(shè)定成接受有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)(10)；及多個彼此相鄰的側(cè)面(34)，其至少部分圍繞所述凹進(jìn)部分且在界面(30)與前表面之間以與界面(30)成銳角(σ)的方向延伸，每個側(cè)面(34)具有一定長度，其中該側(cè)面的長度在第二平面中的投影具有第二寬度(W2)，所述第二平面一般平行于所述界面的第一平面，且其中成一定角度的側(cè)面(34)設(shè)定成將從凹進(jìn)部分傳輸?shù)墓獬蚯氨砻娣瓷洹?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述凹進(jìn)部分包括厚度(D)，該厚度大約等于凹進(jìn)部分所接收的有機(jī)發(fā)光二極管(10)的透明基材(18)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光源(28)，其中所述深度(D)為約0.025-5.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述多個成一定角度的側(cè)面(34)的每一個均包含金屬層(36)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述多個成一定角度的側(cè)面(34)的每一個均包含反射層(36)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述多個成一定角度的側(cè)面(34)的每一個均包含散射顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述多個成一定角度的側(cè)面(34)的每一個均具有至少0.95的漫反射系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述前表面包括等于第一寬度(W1)加上兩倍第二寬度(W2)的總寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述光源(28)包含厚度(T)，且其中所述的角度(σ)等于該厚度(T)除以第二寬度(W2)的反正切值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述界面包括約25-150mm的第一寬度(W1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述成一定角度的側(cè)面(34)包括約5-110mm的第二寬度(W2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述銳角(σ)為15～35°。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述多個側(cè)面(34)包括四個形成所述前表面的通常為長方形的外周界的側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其包括沉積在所述前表面上的光散射層(38)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其包括沉積在所述前表面和界面(30)之一上的色彩轉(zhuǎn)換層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其中所述前表面包括具有紋理的表面，該表面具有多個鋸齒狀的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)定成對從凹進(jìn)部分傳輸?shù)墓馓峁┒ㄏ蛏⑸洹?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其包括沉積在前表面上并設(shè)定成抗刮傷的硬涂層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的光源(28)，其中所述硬涂層包含光散射顆粒。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光源(28)，其包含置于光源(28)整個表面四周的硬涂層。
全文摘要
一種從有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)(10)中聚集光的呈一定形狀的光提取光源(28)。具體地，本發(fā)明提供一種倒置的截棱錐結(jié)構(gòu)，其具有接收OLED(10)的凹面區(qū)域。光源(28)具有一定結(jié)構(gòu)，以通過收集通常由OLED(10)內(nèi)的吸收而損失的光發(fā)射來提高OLED(10)的光發(fā)射。光源(28)包括成一定角度的側(cè)面(34)，其上設(shè)置有反射材料(36)。光源(28)增加OLED(10)的光輸出，使其可以應(yīng)用于區(qū)域照明。此外，可以實(shí)現(xiàn)包含多個凹進(jìn)區(qū)域及多個用于每個凹進(jìn)區(qū)域的成一定角度的側(cè)面(34)的陣列(44)。
文檔編號F21V7/22GK1508890SQ200310101290
公開日2004年6月30日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者約瑟夫·J·希昂, 馬克·謝普肯斯, 拉里·G·特納, G 特納, 約瑟夫 J 希昂, 謝普肯斯 申請人:通用電氣公司