发光器件和物品技术领域
本发明包括涉及器件的实施例。更具体地，本发明包括涉及发光器件和制作该器件的方法的实施例。
背景技术
有机发光器件（OLED）可用于平板背光应用或用于一般照明。OLED通过激子在电激发有机分子上的辐射复合产生光。OLED可以用于显示和照明应用两者。典型地，OLED中的电极中的一个可具有透明和导电两个性质。这样的透明电极的常用材料是透明导电氧化物（TCO），例如氧化铟锡（ITO）或掺铝氧化锌（AZO）。当与金属比较时，TCO具有高得多的电阻率。与OLED是电流驱动的事实结合，TCO透明电极更高的电阻率可在大的OLED像素上引起显著的电压变化。当TCO电极在尺寸上大时，例如具有大约10厘米的长度和大约10厘米的宽度，电压变化可是显著的并且可在器件上引起光强度的显著变化。为了克服TCO透明电极的高电阻率并且仍然能够制作大的OLED像素，一个方式是将期望的大面积OLED器件分成串联整体连接的单独的更小发射像素。TCO电极可像素化成小尺寸（例如，在电流方向上1厘米）使得每个像素上的电压变化和因此光强度变化对于观察者来说不显著。由于串联电连接性质，像素之间的整体串联连接位于其中的区域可能不发射光。这些区域可以形成OLED表面上的黑区，从而形成发射光的区域（发射区）和黑区（非发射区）之间的对比。许多显示和照明应用可能要求当OLED通电时没有黑区被看见。
对于内部/外部装饰和标牌，可能希望获得期望的颜色输出。可能希望具有可以提供整个OLED上的高效光输出并且减小发射区和非发射区之间的对比的器件来提供均匀点亮的OLED器件。
发明内容
在一个实施例中，提供器件。该器件包括层，其包括光发射区和光非发射区。光提取特征设置在该光非发射区之上。
在另一个实施例中提供器件。该器件包括层和以彼此相距一定距离的方式设置在该层上的多个发光元件。该层限定多个光发射区和光非发射区。该层包括对应于多个发光元件的多个光发射区和对应于多个发光元件之间的距离的多个光非发射区。光提取特征设置在该层中的多个光非发射区中的一个或多个之上。
在再另一个实施例中提供方法。该方法包括提供支撑多个发光元件的层的步骤。多个发光元件可以设置在彼此相隔的预定距离处。这导致对应于该层上多个发光元件的多个光发射区的形成，以及对应于该层上发光元件之间的预定距离的多个光非发射区的形成。该方法进一步包括设置光提取特征以便与该层上的多个光非发射区对应的步骤。
附图说明
图1是示出OLED的示意侧视图。
图2是示出OLED的示意侧视图。
图3是根据一个实施例的显示器件的示意侧视图。
图4是根据一个实施例的显示器件的示意顶视图。
图5是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图6是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图7是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图8是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图9是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图10是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图11是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图12是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图13是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图14是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图15是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图16是根据一个实施例的显示器件的示意图。
图17是形成根据一个实施例的显示器件的方法的示意图。
图18是描绘在根据一个实施例的显示器件中产生的光的传播的各种模式的示意图。
具体实施方式
单数形式“一”和“该”包括复数个指代物，除非上下文清楚地另外指明。如在本文中在说明书和权利要求书中使用的近似语言可应用于修饰任何定量表示，其可以允许改变而不导致它与之有关的基本功能中的变化。因此，由例如“大约”等术语或多个术语修饰的值不限于规定的精确值。在一些实例中，该近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。相似地，“没有”可与术语结合使用，并且可包括非实质数目或痕量，同时仍然考虑没有该被修饰的术语。
如本文使用的，术语“固定到”或“设置在…之上”或“沉积在…之上”或“设置在…之间”指直接接触地和通过在其之间具有插入层而间接地固定或设置。“可操作耦合”是提供陈述的功能的列出部件之间的关系。没有另外的限定词，“透光的”意思是在可见波长范围中、在至少一个频率处光的大于约百分之50传导通过给定厚度的材料。该可见波长范围是大约400纳米至大约700纳米。一些材料基于光的波长传导或多或少的光。即，在一个频率是透光的材料可在另一个波长是或多或少透射的。
如在各种实施例中使用的术语“烷基”意在指代包括碳和氢原子的直链烷基、支链烷基、芳烷基、环烷基、双环烷基、三环烷基和多环烷基。烷基基团可为饱和或不饱和，并且可包括例如乙烯基或丙烯基。术语“烷基”还包含烷氧基团的烷基部分。在各种实施例中，正常和支链烷基是包含从1至大约32个碳原子的那些，并且作为说明性非限制性示例包括C1-C32烷基（可选地用从C1-C32烷基、C3-C15环烷基或芳基中选择的一个或多个基团取代）；以及可选地用从C1-C32烷基或芳基中选择的一个或多个基团取代的C3-C15环烷基。示例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。环烷基和双环烷基的一些说明性非限制性示例包括环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、环庚基、二环庚基和金刚烷基。在各种实施例中，芳烷基包括：包含从7至大约14个碳原子的那些基；包括苄基、苯丁基、苯丙基和苯乙基的这些基。
如在实施例中使用的术语“芳基”指代包括从6至20个环状碳原子的取代或未取代芳基。芳基的一些示例包括C6-C20芳基，其可选地用从C1-C32烷基、C3-C15环烷基、芳基和包括从周期表的族15、16和17选择的原子的功能基团中选择的一个或多个基团取代。芳基的示例包括取代或未取代苯基、联苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和双-萘基。
参照图1，提供变化的OLED配置的示意侧视图100。在第一实施例中，OLED 110包括阳极112、发射层114和阴极116。在第二实施例中，OLED 118包括阳极120、空穴注入层122、发射层124和阴极126。在第三实施例中，OLED 128包括阳极130、空穴注入层132、发射层134、电子注入层136和阴极138。典型地，OLED通过堆叠如上文提到的一系列层形成来提供期望的颜色和光强度。参照图2，其中示出具有第一单元210和第二单元212这两个单元的OLED 200的示意侧视图。该OLED 200可以包括衬底214，阳极216、第一单元210、第二单元212和阴极218设置在该衬底214上，发射的光220通过它们是可见的。该第一单元210可以包括空穴传输层222、第一发射层224和第一电子传输层226。该第二单元212可以包括第二空穴传输层228、第二发射层230和第二电子传输层232。
适合的阳极216可包括具有高功函数的材料；例如，功函数大于大约4.0电子伏特。在一个实施例中，阳极材料功函数可在从大约5电子伏特至大约6电子伏特，或从大约6电子伏特至大约7电子伏特的范围中。透明金属氧化物（例如氧化铟锡“ITO”等）或微细加工金属网格（例如金或银金属网格等）可用于该目的。ITO是透光的并且允许从有机发射层发射的光逃逸通过ITO阳极而没有严重衰减。适合用作阳极216的其他材料是氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化铟锌、氧化锌铟锡、氧化锑和其混合物。在一个实施例中，包括这样的导电氧化物的阳极216的厚度可大于大约10纳米。在一个实施例中，阳极216的厚度可在从大约10纳米至大约50纳米、从大约50纳米至大约100纳米或从大约100纳米至大约200纳米的范围中。
在一个实施例中，金属的薄透明层适合用于阳极216。透明金属层可具有小于或等于大约50纳米的厚度。在一个实施例中，金属厚度可在从大约50纳米至大约20纳米的范围中。用于阳极的适合的金属可包括例如银、铜、钨、镍、钴、铁、硒、锗、金、铂、铝或其混合物或其合金。阳极216可通过例如物理气相沉积、化学气相沉积或溅射等技术沉积在下方元件上。
阴极218将负电荷载流子或电子注入有机发射层并且可用具有低功函数的材料制成；例如，功函数小于大约4电子伏特。在各种实施例中，不是每个适合用作阴极的材料需要具有低功函数。适合用作阴极的材料可包括K、Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、In、Sn、Zn、Zr、Sc和Y。其他适合的材料可包括镧系的元素、其合金或其混合物。对于制造阴极层的适合的合金材料的示例可包括Ag-Mg、Al-Li、In-Mg和Al-Ca合金。可使用分层的非合金结构。这样的分层非合金结构可包括具有在从大约1纳米至大约50纳米的范围中的厚度的例如Ca等金属的薄层。其他这样的分层非合金结构可包括例如LiF、KF或NaF等非金属，其由一些其他金属的较厚层来顶盖（over-cap）。适合的其他金属可包括铝或银。阴极218可通过例如物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积在下方层上。
适合的OLED可包括发射层224、230，其可称为有机发射层、发射材料层、电致发光层或称为发光层。电致发光（EL）材料指有机荧光和/或磷光材料。电致发光材料在经受施加的偏压时发射光。电致发光材料可调整来发射在确定波长范围中的光。在一个实施例中，发射层224、230的厚度可大于大约40纳米。在一个实施例中，厚度可小于大约300纳米。
用于形成发射层224、230的电致发光材料可以是聚合物、共聚物或聚合物的混合物。适合的电致发光材料可包括聚N-乙烯基咔唑（PVK）和它的衍生物；聚芴和它的衍生物，例如聚烷基芴等，例如聚-9,9-二己基芴、聚二辛基芴或聚-9,9-双-3,6-二氧杂庚基-芴-2,7-二基；聚对位苯（poly paraphenylene）及其衍生物，例如聚-2-癸氧基-1,4-亚苯基（poly-2-decyloxy-1,4-phenylene）或聚-2,5-二庚基-1,4-亚苯基；聚对亚苯基亚乙烯基（polyp-phenylene vinylene）及其衍生物，例如二烷氧基取代的PPV（dialkoxy-substituted PPV）和氰基取代的PPV（cyano-substituted PPV）；聚噻吩（poly thiophene）及其衍生物，例如聚-3-烷基噻吩（poly-3-alkylthiophene）、聚-4,4'-二烷基-2,2'-二噻吩、聚-2,5-噻吩亚乙烯基；聚吡啶亚乙烯基及其衍生物；聚喹喔啉及其衍生物和聚喹啉及其衍生物。在一个实施例中，适合的电致发光材料是用N,N-双-4-甲基苯基-4-苯胺封端的聚-9,9-二辛基芴基-2,7-二基。可使用这些聚合物或基于这些聚合物中的一个或多个的共聚物的混合物。可用作电致发光材料的其他适合的材料是聚硅烷。聚硅烷是线形聚合物，其具有用烷基和/或芳基侧基团取代的硅主链。聚硅烷是准一维材料，其具有沿聚合物主链的离域西格玛（sigma）共轭电子。聚硅烷的示例包括聚二-n-丁基硅烷、聚二-n-戊基硅烷、聚二-n-己基硅烷、聚甲基苯基硅烷和聚二对丁基苯基硅烷。
在一个实施例中，包括芳香族单元的具有小于大约5000的分子量的有机材料可用作电致发光材料来形成发射层224、230。这样的材料的示例是1,3,5-三N-4-二苯基氨基苯基苯基氨基苯（1,3,5-tris N -4- diphenyl amino phenyl phenyl amino benzene），其发射在从大约380纳米至大约500纳米的波长范围中的光。这些电致发光层有机材料可用例如苯基蒽、四芳基乙烯、香豆素、红荧烯、四苯基丁二烯、蒽、二萘嵌苯、六苯并苯或它们的衍生物等有机分子制备。这些材料可发射具有大约520纳米的最大波长的光。又其他适合的材料是低分子量金属有机络合物，例如铝-乙酰丙酮化物、镓-乙酰丙酮化物和铟-乙酰丙酮化物等（其发射在大约415纳米至大约457纳米的波长范围中的光）、铝-甲基吡啶甲基酮双-2,6-二丁基苯氧化物或镓-4-甲氧基吡啶甲基甲基酮-双乙酰基丙酮（其发射具有在从大约420纳米至大约433纳米的范围中的波长的光）。发射在可见波长范围中的其他适合的电致发光材料可包括8-羟基喹啉（8-hydroxyquinoline）的有机金属络合物，例如三-8-喹啉铝（tris-8-quinolinolato aluminum）和它的衍生物。
例如如在上文在图2中示出的OLED 200可进一步包括一个或多个层，例如空穴传输层222、228、电子传输层226、232和其它层（没有在图中示出），其它层包括空穴注入层、空穴注入增强层，电荷传输层、电子注入层、电子注入增强层、电子阻挡层、封装层和光外耦合（light out-coupling）层或其任何组合。本文论述的各种层可设置在阳极216和阴极218之间。
适合用作可包括在OLED 200中的电荷传输层的材料的非限制性示例可包括低到中分子量有机聚合物，例如具有如使用聚苯乙烯标准品确定的小于大约每摩尔200,000克的平均分子量Mw的有机聚合物，例如聚-3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）、聚-3,4-丙烯二氧噻吩（PProDOT）、聚苯乙烯磺酸酯（PSS）、聚乙烯基咔唑（PVK）和其他类似的材料。
适合用于空穴传输层222、228（其包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括三芳基二胺、四苯基二胺、芳香叔胺、腙衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、包括氨基的二唑衍生物、聚噻吩和类似的材料。适合用于空穴阻挡层（其包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括聚N-乙烯基咔唑和类似的材料。
适合用于空穴注入层（其包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括“p型掺杂”质子掺杂导电聚合物（例如质子掺杂的聚噻吩或聚苯胺等）和p型掺杂的有机半导体（例如四氟代四氰基醌二甲烷（F4-TCQN）等）、掺杂的有机和聚合半导体以及含三芳基胺的化合物和聚合物。电子注入材料的非限制性示例可包括聚芴及其衍生物、铝三-8-羟基喹啉（aluminum tris -8- hydroxyquinoline ）（Alq3）、用碱性的碱土金属n型掺杂的有机/聚合半导体。
适合用于空穴注入增强层（其可包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括基于亚芳香基的化合物，例如3,4,9,10-二萘嵌苯四羧基二酐、双-1,2,5-噻二唑-对-喹啉-双-1,3-二硫杂环戊二烯和类似的材料。
适合用于电子注入增强层（其可包括在OLED 200中）和电子传输层226、232的材料的非限制性示例可包括金属有机络合物，例如噁二唑衍生物、二萘嵌苯衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、联苯醌衍生物、硝基取代的芴衍生物和类似的材料。
适合用于电子阻挡层（其可包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括N,N'-二咔唑基-3,5-苯（在下文中是mCP）、4,4'-N,N'-二咔唑-二苯基（在下文中是CBP）、1,4-二咔唑-9-基-苯（在下文中是CCP）或1,3,5-三(N-咔唑基)苯（在下文中是TCB）。
适合用于封装层（其可包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括能够保护OLED器件免于被物理或化学损坏的材料。物理损坏包括刮擦、正碰、冲压及类似物。化学损坏包括由于水分、氧和其他活性组分而引起的OLED器件中的有机层的电化学降解。封装层可包含保护层和粘合层。在一个实施例中，该保护层可以是用阻气涂层涂覆的金属箔或聚合膜。在一个实施例中，该粘合层可包括热塑性粘合、热固性粘合（例如紫外光固化粘合）和压敏粘合中的一个或多个。
适合用于光外耦合层（其可包括在OLED 200中）的材料的非限制性示例可包括能够从OLED器件提取更多光的任何适合的材料。光外耦合层可包括具有大致上等于OLED的透光层（光耦合层与其附连）的折射率的材料。在光外耦合层中使用的光提取元件的形状和/或几何结构被设计以便增强来自器件的光的外耦合。
参考图3，提供显示器件300的示意侧视图。该器件300可以包括衬底310，其具有在衬底310上设置在距离318和320处的多个OLED 312、314和316。OLED 312、314和316中的每个可以包括阳极322、有机发射层324、326和阴极328。从有机发射层324和326发射的光330可以穿过透明的阳极层318和衬底310。衬底310上的光发射区332、334和336大致上对应于OLED 312、314和316。衬底上的光非发射区338和340大致上对应于距离318和320，在该距离处将OLED设置在衬底310上。参考图4，提供显示器件300的示意顶视图342。如在器件的顶视图342中示出的，光非发射区344可表现为光发射区348之间的黑区。
在一个实施例中，提供器件，例如显示器件500（参考图5中的）。该器件500可以包括层510，其限定光发射区526、528、530和光非发射区532、534。例如，该层510可以包括衬底512，其具有在该衬底512上设置在距离520和522处的OLED 514、516和518。例如，可如在图1和/或2中示出的那样配置OLED 514、516、518。从OLED 514、516和518发射的光524可以穿过衬底512。在层510上限定的光发射区526、528和530大致上对应于OLED 514、516和518。在层510上限定的光非发射区532和534大致上对应于距离520和522，在该距离处将OLED 514、516和518设置在衬底512上。光提取特征536和538可以设置在光非发射区532和534中的一些或全部之上。光提取特征536和538可起到从层510提取光540的作用。在某些实施例中，光提取特征536和538可以另外设置在光发射区526、528和530中的一些或全部之上，使得不同类型的光提取特征可以设置在光非发射区和光发射区之上。例如，在一个实施例中，在下文在图6中论述的光提取特征（其包括表面像差636、638）可设置光发射区之上并且在下文在图10中论述的光提取特征（其包括折射率匹配元件1036、1038）可设置在光非发射区之上。
如本文使用的，短语“光发射区”意思是这样的区域，其中发射材料层正经历在电激发的有机分子上的激子辐射复合并且将主动发射光。如本文使用的，短语“光非发射区”意思是没有激子的辐射复合发生并且将没有光发射的区域。
在一个实施例中，层510可包括多个设置在衬底512上的有机和无机层（例如，组成OLED 514、516、518的层）。在一个实施例中，衬底512可以包括透光元件（未示出）。衬底512可由透光材料构成。在一个实施例中该透光材料可以是透明的。在另一个实施例中，透光材料可以具有颜色、色调或诱导质量的光学效应（例如乳光或极化）。在一个实施例中，不考虑波长或厚度，透过衬底512的光的量在从大约百分之60至大约百分之70、从大约百分之70至大约百分之80或从大约百分之80至大约百分之90的光的范围中。在一个实施例中，不考虑透射百分比或厚度，透射的光可具有在从大约400纳米至大约500纳米、从大约500纳米至大约600纳米或从大约600纳米至大约700纳米的范围中的波长。在一个实施例中，在大约550纳米波长处的超出大约百分之50的光透过衬底，而不考虑厚度。上文论述的关于透射光的量和波长的实施例适用于光透射有机电子器件，由其制得的器件和物品。各种实施例的厚度在下文公开。
可从刚性衬底和柔性衬底的组中选择衬底512。这些刚性衬底包括但不限于玻璃、金属和塑料；并且这些柔性衬底包括弹性玻璃、金属箔和塑料膜。玻璃的非限制性示例可包括石英玻璃和硼硅酸盐玻璃。塑料的非限制性示例可包括有机聚合物。适合的有机聚合物可包括从聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate）、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene naphthalate）、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚烯烃及类似物中选择的热塑性聚合物。
在一个实施例中，光发射区526、528、530可大致上对应于发光元件，例如OLED 514、516和518，其可设置在层510的预定部分处。在一个实施例中，光非发射区532、534可大致上对应于不包括发光元件的层的部分。
在一个实施例中，光提取特征536、538可包括设置在层510中的光非发射区之上的表面像差。如在本文中使用的，短语“表面像差”指在层510的表面512上限定的粗糙表面特征。例如，参考图2，表面像差可以通过物理地修整OLED器件200的透明层218的表面而形成。在一个实施例中，表面修整可以包括通过在对应于层的部分的表面上机械刮擦、产生凹痕和/或形成沟槽和/或通过采用化学过程（其导致层510的特定部分中的蚀刻、烧蚀和/或分解）而物理地改变对应于光发射区的表面。在一个实施例中，在图5中示出的表面像差536、538可包括凹痕、刮痕和沟槽，其起到破坏表面的连续性的作用。表面像差536、538的非限制性示例可包括雕刻进OLED的透明层的表面的表面特征。在一个实施例中，表面像差特征可以采用如在图7中示出的点特征的形式，例如凹痕或浅凹736、738。在各种实施例中，点特征可以包括三角形、半圆形、正方形、矩形、五边形或六边形横截面形状。在另一个实施例中，表面像差特征可以采用如在图6中示出的线特征的形式，例如刮痕（636和638，表面上细的浅切口或标记）或沟槽（未在图中示出，长的窄沟道或凹陷）。在各种实施例中，线特征可以是直线，或曲线。在各种实施例中，线表面像差特征可以包括三角形、半圆形、正方形、矩形、五边形或六边形横截面形状。线特征的横截面形状可以沿线特征是均匀的或可以沿线特征的长度而变化。在某些实施例中，表面像差特征可以是点特征和线特征两者的结合。
参考图6，提供显示器件600的示意图。该器件600可以包括层610。该层610可以包括衬底612，其具有在该衬底612上设置在距离620、622处的多个OLED 614、616和618。从OLED 614、616和618发射的光624可以穿过衬底612。在层610上限定的光发射区626、628和630大致上对应于OLED 614、616和618。在层610上限定的光非发射区632和634大致上对应于距离620和622，在该距离处将OLED 614、616和618设置在衬底612上。光提取特征（例如，刮痕636和638）可以设置在光非发射区632和634中的一些或全部之上。刮痕636和638可以起到增强从层610提取光640的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件600。使用刮痕636和638从非发射区提取的光640中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层610内传播的波导模式。
参见图7，提供显示器件700的示意图示。该器件700可以包括层710。该层710可以包括衬底712，其具有在该衬底712上设置在距离720和722处的OLED 714、716和718。从OLED 714、716和718发射的光724可以穿过衬底712。在层710上限定的光发射区726、728和730大致上对应于OLED 714、716和718。在层710上限定的光非发射区732和734大致上对应于距离720和722，在该距离处将OLED 714、716和718设置在衬底712上。光提取特征（例如，凹痕736和738）可以设置在光非发射区732和734中的一些或全部之上。在一个实施例中，凹痕736、738可以具有小于或等于100微米的深度和间距。凹痕736和738可以起到从层710提取光740的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件700。使用凹痕736和738从非发射区提取的光740中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层710内传播的波导模式742。
衬底波导模式742（在图7中示出的）可具有某个场分布（如在下文在图18中示出的）。因为凹陷区736、738中的光强度增加，深的凹痕736、738可更强烈地破坏衬底波导模式742。因此，可期望更高的光提取效率。在一个实施例中，可修改凹痕736、738的深度以从衬底波导模式742获得不同的提取效率。在一个实施例中，凹痕736、738的深度可以用于在光发射区和光非发射区之间实现均衡亮度并且可能提供更均匀点亮的显示器件700。
在一个实施例中，凹痕深度830（如在图8中示出的）和凹痕到凹痕间距930（如在图9中示出的）可在小于大约100微米的范围中。在各种实施例中，凹痕的深度、宽度和形状可变化来提高光提取效率。此外，凹痕928之间的间距930还可变化来提高光提取效率。在各种实施例中，间距和深度可能无法肉眼辨别。
参考图8，提供显示器件800的示意图。该器件800可以包括层810。该层810可以包括衬底，其具有在该衬底812上设置在距离818处的OLED 814和816。从OLED 814和816发射的光820可以穿过衬底812。在层810上限定的光发射区822、824大致上对应于OLED 814、816。在层810上限定的光非发射区826大致上对应于距离818，在该距离处将OLED 814、816设置在衬底812上。具有变化的深度830和固定间距832的凹痕828可以设置在光非发射区826之上。
参考图9，提供显示器件900的示意图。该器件900可以包括层910。该层910可以包括衬底，其具有在该衬底912上设置在距离918处的OLED 914和916。从OLED 914和916发射的光920可以穿过衬底912。在层910上限定的光发射区922、924大致上对应于OLED 914、916。在层910上限定的光非发射区926大致上对应于距离918，在该距离处将OLED 914、916设置在衬底912上。具有凹痕之后变化的间距930和固定深度932的凹痕928可以设置在光非发射区926之上。
参考图5和10，在一个实施例中，光提取特征534、536可以包括折射率匹配元件1036、1038，其设置在层1010中的光非发射区1032、1034之上。在各种实施例中，折射率匹配元件1036、1038可由于折射率匹配元件1036、1038与层1010（折射率匹配元件1036、1038设置在其上）之间的界面处发生的菲涅耳反射而减少光提取损失。
在一个实施例中，折射率匹配元件1036、1038可以包括球体。在一个实施例中，具有与显示器件1000的层1010相同的折射率的类半球特征1036、1038可有助于提高显示器件1000的光提取效率。参考图11，在一个实施例中，折射率匹配元件包括微球体1136、1138。微球体1136、1138可包括二维阵列的球体，其具有在几微米至几十微米范围中的直径。该微球体阵列1136、1138可以是有序或无序的（随机的）。所有微球体可以具有相同或相似的直径或微球体可以具有不同的直径的范围。参考图11，在一个实施例中，折射率匹配元件包括微透镜1236、1238。微透镜特征1236、1238可以包括采用任何形状（例如，球体、半球体或椎体）或采用可以提高从层1210提取光的效率的任何特征形状的微透镜二维阵列。在一个实施例中，微透镜特征可由具有大致上与在下文描述的显示器件1200的层1210的折射率相等的折射率的材料制成。微透镜特征可由具有对从器件1200的层1210发射的光的低吸收的材料制成。
参考图10，提供显示器件1000的示意图。该器件1000可以包括层1010。该层1010可以包括衬底1012，其具有在该衬底1012上设置在距离1020和1022处的OLED 1014、1016和1018。从OLED 1014、1016和1018发射的光1024可以穿过衬底1012。在层1010上限定的光发射区1026、1028和1030大致上对应于OLED 1014、1016和1018。在层1010上限定的光非发射区1032和1034大致上对应于距离1020和1022，在该距离处将OLED 1014、1016和1018设置在衬底1012上。光提取特征（例如，折射率匹配球体1036和1038）可以设置在光非发射区1030和1032中的一些或全部之上。折射率匹配球体1036和1038可以起到从层1010提取光1040的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1000。使用折射率匹配球体1036和1038从非发射区提取的光1040中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层1010内传播的波导模式。
参考图11，提供显示器件1100的示意图。该器件1100可以包括层1110。该层1110可以包括衬底1112，其具有在该衬底1112上设置在距离1120和1122处的OLED 1114、1116和1118。从OLED 1114、1116和1118发射的光1124可以穿过衬底1112。在层1110上限定的光发射区1126、1128和1130大致上对应于OLED 1114、1116和1118。在层1110上限定的光非发射区1132和1134大致上对应于距离1120和1122，在该距离处将OLED 1114、1116和1118设置在衬底1112上。光提取特征（例如，折射率匹配微球体1136和1138）可以设置在光非发射区1132和1134中的一些或全部之上。折射率匹配微球体1136和1138可以起到从层1110提取光1140的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1100。使用折射率匹配微球体1136和1138从非发射区提取的光1140中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层1110内传播的波导模式。
参考图12，提供显示器件1200的示意图。该器件1200可以包括层1210。该层1210可以包括衬底1212，其具有在该衬底1212上设置在距离1220和1222处的OLED 1214、1216和1218。从OLED 1214、1216和1218发射的光1224可以穿过衬底1212。在层1210上限定的光发射区1226、1228和1230大致上对应于OLED 1214、1216和1218。在层1210上限定的光非发射区1232和1234大致上对应于距离1220和1122，在该距离处将OLED 1214、1216和1218设置在衬底1212上。光提取特征（例如，折射率匹配微透镜1236和1238）可以设置在光非发射区1232和1234中的一些或全部之上。折射率匹配微透镜1236和1238可以起到从层1210提取光1240的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1200。使用折射率匹配微透镜1236和1238从非发射区提取的光1240中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层1210内传播的波导模式。
参考图5和13，在一个实施例中，光提取特征536、538可以包括二维光子晶体特征1336、1338，其设置在层1310中的光非发射区1332、1334之上。二维光子晶体可由周期性介电或金属介电纳米结构组成，其可以采用与半导体晶体中的周期电势通过限定允许和禁止的电子能带而影响电子运动相似的方式来影响电磁波（EM）的传播。光子晶体可包含高和低介电常数的有规律重复的内部区域。二维光子晶体可有效地控制OLED中光传播的横向模式。
参考图13，提供显示器件1300的示意图。该器件1300可以包括层1310。该层1310可以包括衬底1312，其具有在该衬底1312上设置在距离1320和1322处的OLED 1314、1316和1318。从OLED 1314、1316和1318发射的光1324可以穿过衬底1312。在层1310上限定的光发射区1326、1328和1330大致上对应于OLED 1314、1316和1318。在层1310上限定的光非发射区1332和1334大致上对应于距离1320和1322，在该距离处将OLED 1314、1316和1318设置在衬底1312上。光提取特征（例如，二维光子晶体1336和1338）可以设置在光非发射区1332和1334中的一些或全部之上。二维光子晶体1336和1338可以起到从层1310提取光1340的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1300。使用二维光子晶体1336和1338从非发射区1332和1334提取的光1340中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在层1310内传播的波导模式。
在一个实施例中，显示器件1400（如在下文在图14中示出的）可以包括在层1410的边缘处的反射涂层1442、1444。在层1410的边缘周围添加反射涂层1442、1444可阻挡边缘处的光泄漏，并且因此，光子在层1410中再循环多次并且最终在设置在非发射区1432、1434之上的设计特征1436、1438处被提取出。在一个实施例中，反射涂层1442、1444可提供高效率的光提取，即使在光提取特征具有低的提取效率的情况下。在一个实施例中，反射涂层1442、1444可与如在上文参考图5至图13论述的非发射区中的所有不同的特征结合。反射涂层1442、1444的非限制性示例可以包括例如Ag、Al、Cu、Au、Ba、Ca和包括前述中的至少两个的合金的金属层。
参考图14，提供OLED器件1400的示意图。该器件1400可以包括层1410。该层1410可以包括衬底1412，其具有在该衬底1412上设置在距离1420和1422处的OLED 1414、1416和1418。从OLED 1414、1416和1418发射的光1424可以穿过衬底1412。在层1410上的光发射区1426、1428和1430大致上对应于OLED 1414、1416和1418。在层1410上限定的光非发射区1432和1434大致上对应于距离1420和1422，在该距离处将OLED 1414、1416和1418设置在衬底1412上。光提取特征1436和1438可以设置在光非发射区1432和1434中的一些或全部之上。光提取特征1436和1438可以起到从层1410提取光1440的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1400。使用光提取特征1436和1438从非发射区提取的光1440中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在衬底1412内传播的波导模式。另外，反射涂层1442和1444设置在OLED器件的边缘上。该反射涂层可有助于阻挡在器件边缘处的光泄漏。
参考图15，在一个实施例中，显示器件1500可进一步包括折射率匹配特征1552、1554和1556，其设置在在OLED 1514、1516、1518中存在的透明导电氧化物层1540、1544和1548与衬底1512之间。该透明导电氧化物层可以在OLED中形成阳极。折射率匹配特征可起到提取这样的光的作用，该光将以别的方式经历在衬底1510与透明导电氧化物层1540、1544和1548之间传播的波导模式。
仍参考图15，提供OLED器件1500的示意图。该器件1500可以包括层1510。该层1510可以包括衬底1512，其具有在该衬底1512上设置在距离1520和1522处的OLED 1514、1516和1518。从OLED 1514、1516和1518中的有机发射层1542、1546和1550发射的光1524可以穿过衬底1512。在层1510上限定的光发射区1526、1528和1530大致上对应于OLED 1514、1516和1518。在层1510上限定的光非发射区1532和1534大致上对应于距离1520和1522，在该距离处将OLED设置在衬底1512上。光提取特征1536和1538可以设置在光非发射区1532和1534中的一些或全部之上。光提取特征1536和1538可以起到从层1510提取光1540的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1500。使用光提取特征1536和1538从非发射区提取的光1540中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在衬底1512内传播的波导模式。在某些实施例中，如在图15中示出的，OLED 1514、1516和1518可以分别包括发射层1542、1546和1550，和透明导电氧化物层1540、1544和1548，其形成OLED中的阳极。折射率匹配特征1552、1554和1556可以设置在OLED 1514、1516和1518中的透明导电氧化物层1540、1544和1548与衬底1512之间。折射率匹配特征1552、1554和1556可以包括周期性亚波长结构，其包括棱柱或圆锥形状的结构。折射率匹配特征1552、1554和1556可以起到从层1510提取光1524、1540中的至少一部分的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1500。使用光提取特征1552、1554和1556分别从发射区和非发射区提取的光1524、1540中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在衬底1512与透明导电氧化物层1540、1544和1548之间传播的波导模式。
在一个实施例中，显示器件1500可进一步包括折射率匹配层1552，其设置在在OLED 1514、1516、1518中存在的透明导电氧化物层1540、1544和1548与衬底1512之间。该折射率匹配层可起到提取这样的光的作用，其将以别的方式经历在衬底1510与透明导电氧化物层1540、1544和1548之间传播的波导模式。
参考图16，提供OLED器件1600的示意图。该器件1600可以包括层1610。该层1610可以包括衬底1612，其具有在该衬底1612上设置在距离1620和1622处的OLED 1614、1616和1618。从OLED 1614、1616和1618中的有机发射层1642、1646和1650发射的光1624可以穿过衬底1612。在层1610上的光发射区1626、1628和1630大致上对应于OLED 1614、1616和1618。在层1610上的光非发射区1632和1634大致上对应于距离1620和1622，在该距离处将OLED设置在衬底1612上。光提取特征1636和1638可以设置在光非发射区1632和1634中的一些或全部之上。光提取特征1636和1638可以起到从层1610提取光1640的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1600。使用光提取特征1636和1638从非发射区提取的光1640中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在衬底1612内传播的波导模式。在某些实施例中，如在图16中示出的，OLED 1614、1616和1618可以分别包括发射层1642、1646和1650和透明导电氧化物层1640、1644和1648，其形成OLED中的阳极。折射率匹配层1652可以设置在OLED 1614、1616和1518中的透明导电氧化物层1640、1644和1648与衬底1612之间。折射率匹配层1652可以包括周期性亚波长结构，其包括棱柱或圆锥形状的结构。折射率匹配层1652可以起到从层1610提取光1624、1640中的至少一部分的作用，从而可能提供更均匀点亮的显示器件1600。使用光提取层1652分别从发射区和非发射区提取的光1624、1640中的至少一些可以是这样的光，其将以别的方式经历在衬底1612与透明导电氧化物层1640、1644和1648之间传播的波导模式。
再次参考图5，在另一个实施例中提供器件500。该器件500包括层1510和多个发光元件，例如OLED 514、516和518，其彼此相距距离520、522地设置在层上。层510可以限定多个光发射区526、528和530以及光非发射区532和534。层510可以包括对应于多个光发射514、516和518的多个光发射区526、528和530和多个光非发射区532、534，其大致上对应于多个光发射514、516和518之间的距离520、522。光提取特征536、538可以设置在层510中的多个光非发射区532、534中的一个或多个之上。
在一个实施例中，光发射元件514、516、518之间的距离520、522可以在从大约10微米至大约10毫米的范围中。在另一个实施例中，光发射元件514、516、518之间的距离在从大约100微米至大约5毫米的范围中。在再另一个实施例中，光发射元件514、516、518之间的距离在从大约500微米至大约3毫米的范围中。
参考图17，在其中提供代表用于生产根据上文的描述（例如，在图5中示出的显示器件500，还在下文参考其图）配置的显示器件的方法1700的流程图。该方法可以包括提供层510，其支撑多个发光元件514、516和518。这些多个发光元件514、516和518设置在彼此相距的预定距离520、522处。这导致在层510上形成对应于多个光发射元件514、516和518的光发射区526、528、530并且形成多个光非发射区532、534，其对应于层510中的光发射元件514、516和518之间的预定距离520、522。该方法1700进一步包括设置光提取特征536、538以便与层510上的多个光非发射区532、534一致。
参考图6、7和17，在不同的实施例中，光提取特征可包括表面像差636、638、736和738。在一个实施例中，这些表面像差可包括刮痕636、638或凹痕736、738。在各种实施例中，这些刮痕或凹痕可使用硬质合金划刻工具、刀片、菱形网格（diamond grid）切割轮和本领域内技术人员已知的形成光学质量划痕或凹痕的其他方法而形成。
参考图10、11、12和17，在不同的实施例中，光提取特征可以包括折射率匹配特征1036、1038、1136、1138、1236和1238。在一个实施例中，特征包括球体1036、1038，微球体1136、1138或微透镜1236和1238。在各种实施例中，微球体或微透镜可以通过对例如光致抗蚀剂或UV固化环氧树脂等材料进行光刻以及熔融聚合物来形成多个透镜阵列而制造。其他实施例可以包括通过从主透镜阵列模塑或压花而制作微透镜或微球体的复制品。该主透镜阵列还可通过使用作为心轴的主透镜阵列生成电铸而复制。
参考图13和17，在一个实施例中，光提取特征包括二维光子晶体1336、1338。在各种实施例中，二维光子晶体可以使用与用于集成电路的那些相似的光刻和蚀刻技术而制造。形成二维光子晶体的备选的方法可以包括从胶体晶体长出光子晶体作为自组装结构。
OLED中的光产生机制可以是激子在OLED衬底的电激发有机分子上的复合。当产生这样的光时，它自发地在所有方向上从有机发射层辐射并且经由各种模式传播。这些各种模式包括与从OLED衬底逃逸的光关联的那些模式（称为“外部模式”）和/或与在OLED衬底内经历全内反射的光关联的那些模式（称为“波导模式”）。从衬底表面发射的光（即，经由外部模式传播的光）对于显示应用最有用，因为这表示光被显示器的观察者接收。然而，在一些情况下，大量产生的光可与波导模式关联，如在下文在图18中示出的（例如，截留在衬底和器件内部的，或从OLED器件的边缘发射出的），其中仅有限量的光到达OLED的观察者。例如，从衬底逃逸的一部分的产生的光可由以下估算：
其中是外部耦合效率并且是ITO/有机层的总数。在衬底中截留的光的部分和在ITO/有机层中截留的光的部分分别由以下给出：
其中和分别是有机层-空气与有机层-衬底之间的临界角。为了在一般照明和平板显示器中应用的目的，从衬底表面发射的光是最有用的，其只有来自显示器件（例如，在图3中所指的显示器件300）的总发射光的20%。
参考图18，在其中描绘在典型的OLED结构1800中产生的光的传播的各种模式。该OLED结构1800可以包括阴极层1810、电子传输层1812、发射层1814、空穴传输层1816、透明导电氧化物层1818和衬底层1820。由发射层1814发射的光可由于各种模式而损失。光可能未被发射以便由于折射1822、由于ITO/有机波导模式1824、由于衬底波导模式1826和由于衬底1828的边缘的逃逸而被观察者所接收。
根据上文的描述而配置的实施例可起到如下的作用：通过例如在衬底空气界面处的全内反射的减少来增加衬底模式逃逸和/或有机/ITO、衬底和逃逸模式的相对数量的修改，来使经受传播的波导模式的光的量减少。前面的过程可以通过例如衬底表面修整（例如使硅微球体或微透镜粗糙化或附连）而实现。后面的过程可以通过例如对发射区压纹、更改器件中的层的折射率和/或使器件图案化来产生光子晶体行为而实现。
申请人已经发现通过增加衬底-空气界面的表面粗糙度而增加输出耦合的一个方法。该方法可以使通常将被全内反射的光中的一些能够在不同的角度散射并且从而从表面逃逸。申请者还发现增加的散射还可以通过使用具有硅球体的表面的周期性图案化而实现。还已经测试技术，由该技术更改表面的几何结构来减少全内反射并且增强表面发射。使用附连到前表面的微透镜也已经成功。使用被设计使得在球体的中心发生发射的半球体意味着撞击玻璃空气界面的射线可处于垂直入射并且因此逃逸。通过使用这些和其他技术，波导模式（其通过将局限于衬底）可以在器件外高效耦合。可利用较小规模的图案化和使用微透镜和图案化台面而实现增强。
本文描述的实施例可解决指出的本领域的缺点。本文描述的光发射特征可提供从基于像素的显示器件中的光非发射区的改进的光提取机制。这些器件可以潜在地提供提高的效率和成本。因此，本文描述的实施例提供这样的器件，其包括层，该层包括光发射区和光非发射区。光提取特征设置在光非发射区上。光提取特征可起到修整显示器件的透明层的表面由此最小化由于波导模式而引起的光损失的作用。在一个实施例中，表面修整可包括通过在光非发射区处机械刮擦或压花、产生凹痕而物理地改变表面。在另一个实施例中，表面修整可包括使光提取元件附连，该光提取元件具有大致上等于在光非发射区处的显示器件的透明层的折射率。在各种实施例中，光提取元件可包括具有合适的折射率的球体、微透镜阵列、二维光子晶体结构、梯形形状或椎形形状的材料。
再次参考图5，在一个实施例中，显示器件500可包括附加层（未在图中示出），例如阻挡层、耐磨层、粘附层、耐化学腐蚀层、光致发光层、辐射吸收层、辐射反射层、平坦化层、光扩散层和光管理膜中的一个或多个。这些层还可在本文预想的其他实施例中存在。
固定或设置本文论述的层可使用例如旋涂、浸涂、逆向辊涂、线材卷绕或MAYER棒涂覆、直接和偏移凹版印刷涂覆、槽模涂覆、刮涂、热熔涂覆、帘式涂覆、辊衬刀（knife over roll）涂覆、挤出、气刀涂覆、喷涂、圆网涂覆、多层滑动涂覆、混合挤压、半月板涂覆、刮刀和微凹版涂覆、光刻工艺、朗缪尔(Langmuir)工艺和闪蒸、气相沉积、等离子体增强化学气相沉积“PECVD”、射频等离子体增强化学气相沉积“RFPECVD”、膨胀热等离子体增强化学气相沉积“ETPCVD”、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积“ECRPEVCD”、感应耦合等离子体增强化学气相沉积“ICPEVCD”和溅射技术（其包括反应溅射）等已知的技术实施。
本文描述的实施例是具有对应于权利要求中所列举的本发明的要素的要素的组成、结构、系统和方法的示例。本书面说明可使本领域内普通技术人员能够制造和使用实施例，其具有同样对应于权利要求中所列举的本发明的要素的备选要素。本发明的范围从而包括不与权利要求的书面语言不同的组成、结构、系统和方法，并且进一步包括具有与权利要求的书面语言无实质不同的其他结构、系统和方法。尽管本文只说明和描述某些特征和实施例，相关领域内普通技术人员可想到许多修改和改动。附上的权利要求涵盖所有这样的修改和改动。