[发明专利]具有使用增强导引模态耦合的改善的光提取的有机发光二极管

说明书

公开一种具有增强的光提取的有机发光二极管(OLED)器件。OLED器件包括：上部波导结构，所述上部波导结构具有有机层并且支持第一导引模态；以及下部波导结构，下部波导结构具有光提取波导，光提取波导支持第二导引模态，第二导引模态实质上匹配于第一导引模态。下部波导结构包括光提取波导，光提取波导介接光提取基质。光提取波导包括一或多个光重定向特征。上部波导结构和下部波导结构被配置为促进第一导引模态至第二导引模态的模态耦合，同时实质上避免了将第一导引模态耦合至表面等离极化激元。在第二导引模态下行进的光由光提取波导的光重定向特征重定向以离开OLED器件。

相关申请

本申请在专利法下要求2014年10月24日提交的美国临时申请序列号62/068,190的优先权的权益，该临时申请的内容关于2013年9月20日提交的专利申请序列号14/041,359，该申请的内容是本发明的基础并且全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及有机发光二极管(OLED)，并且具体地讲，涉及具有使用增强导引模态耦合的改善的光提取的OLED。

背景技术

OLED是依赖有机材料(膜)在经受来自布置在有机材料的任一侧上的电极的电流时的电致发光的发光二极管类型。因为OLED具有优异发光特性，对于作为从智能电话到大型户外用显示器的多种显示应用的光源来说，它们是有吸引力的。

就像其他类型LED那样，OLED一直面临的挑战是优化光提取。因此，已提出了多种OLED配置，包括'359申请中描述的那些，从而提高光提取效率并且增强OLED的其他性能参数。

然而，一直需要不断改善从OLED的光提取以进一步增强它们性能。

发明内容

本公开的一个方面为一种具有增强的光提取的OLED器件，包括：上部波导结构，所述上部波导结构支持第一导引模态并且包括阴极、具有下表面的阳极、以及有机发光半导体材料，有机发光半导体材料插置在阴极与阳极之间；下部波导结构，所述下部波导结构介接上部波导结构并且支持第二导引模态，第二导引模态实质上匹配于第一导引模态，下部波导结构包括具有上表面的基板、分布在基板的上表面上方的光提取波导、以及分布在光提取波导与基板的上表面上方的光提取基质；其中光提取基质包括粗糙上表面，粗糙上表面介接阳极的下表面，并且促进上部波导结构的第一导引模态至下部波导结构的第二导引模态的模态耦合，同时实质上避免了将第一导引模态耦合至表面等离极化激元；以及其中在下部波导结构的光提取波导中作为第二导引模态行进的光由下部波导结构的光重定向特征重定向以离开基板的下表面。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中光提取波导包括离散波导元件。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中第一导引模态中承载的光的不大于50％被耦合至表面等离极化激元(surface plasmon polariton)。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中粗糙上表面具有周期分量，周期分量具有峰谷振幅A和周期P，其中0.5μm≤P≤2μm，并且其中20nm≤A≤60nm。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中粗糙上表面具有随机分量，随机分量是由方均根(RMS)表面粗糙度σ₃₃限定，其中5nm≤σ₃₃≤25nm。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中光提取波导是由附聚纳米粒子涂层形成。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中附聚纳米粒子涂层包括以下至少一者：金红石型二氧化钛、锐钛矿、氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝、氧化锡、氧化铈、氧化锌、以及这些与二氧化硅的混合物。

本公开的另一方面为上述OLED器件，其中光提取波导包括连续波导元件，连续波导元件具有光重定向特征。