外耦合器件和光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括像有機發(fā)光二極管那樣的光生成單元（2）以及用于在外耦合方向（4）上將光耦合出光生成單元的外耦合器件（3）的光源（1）。外耦合器件包括：第一區(qū)域（5），其用于面向光生成單元；第二區(qū)域（7），其具有比第一區(qū)域的折射率更小的折射率；以及結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域（6），其介于第一區(qū)域與第二區(qū)域之間。第一區(qū)域是光學均質(zhì)的并且具有在外耦合方向上大于光的相干長度的厚度，從而降低通?？赡艿囊蕾囉诓ㄩL的干擾效應，以及因而降低外耦合效率的相應劣化。因此，可以提高外耦合效率。
【專利說明】外耦合器件和光源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將光耦合出光生成單元的外耦合器件，并且涉及一種包括光生成單元和外耦合器件的光源。本發(fā)明進一步涉及一種用于產(chǎn)生外耦合器件的產(chǎn)生方法和
產(chǎn)生裝置。
【背景技術】
[0002]US 2010/0110551 Al公開了一種用于增強從自發(fā)射光源提取光的多功能光學膜。該多功能光學膜包括:柔性襯底；結(jié)構(gòu)化提取元件層，其具有第一折射率；以及回填層，其包括具有與第一折射率不同的第二折射率的材料。當光學膜靠著自發(fā)射光源定位時，提取元件的大部分與自發(fā)射光源的發(fā)光區(qū)域光通信?；靥顚釉谔崛≡戏叫纬善教够瘜?，其中結(jié)構(gòu)化層的折射率與回填層的折射率之差大于或等于0.3。
[0003]盡管該多功能光學膜增強從自發(fā)射光源提取光，但是光提取效率仍然相對較低。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種用于將光耦合出光生成單元的外耦合器件，其中可以提高外耦合效率，即光提取效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括光生成單元和外耦合器件的光源，以及一種用于產(chǎn)生外耦合器件的產(chǎn)生方法和產(chǎn)生裝置。
[0005]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于在外I禹合方向上將光I禹合出光生成單兀的外耦合器件，其中該外耦合器件包括:
-第一區(qū)域，其用于面向光生成單元，該第一區(qū)域是光學均質(zhì)的并且具有在外耦合方向上大于光的相干長度的厚度，
-第二區(qū)域，其具有比第一區(qū)域的折射率更小的折射率，以及 -中間區(qū)域，其介于第一區(qū)域與第二區(qū)域之間，該中間區(qū)域被結(jié)構(gòu)化。
[0006]生成的光通常不是完全單色的，而是包括若干波長。這些若干不同的波長可以導致生成的光在外耦合器件內(nèi)的波長相關干擾，這些干擾降低外耦合效率。然而，由于面向光生成單元的光學均質(zhì)的第一區(qū)域具有在外耦合方向上比生成的光的相干長度更大的厚度，這些干擾效應以及因而外耦合效率的相應劣化可以降低。這以及結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域提高了外耦合效率。
[0007]第一區(qū)域和第二區(qū)域優(yōu)選地為將中間區(qū)域夾在中間的層，所述中間區(qū)域優(yōu)選地為中間層。形成第一區(qū)域的第一層是光學均質(zhì)的，并且具有比生成的光的相干長度更大的厚度。形成第一區(qū)域的第一層在折射率和材料成分在第一層上保持恒定的情況下優(yōu)選地被認為是光學均質(zhì)的。
[0008]外耦合器件適于將光生成單元生成的光耦合出光生成單元進入具有更低折射率的第二區(qū)域中并且進入空氣中。
[0009]在一個優(yōu)選的實施例中，光生成單元為有機發(fā)光二極管(0LED)。特別地，光生成單兀為發(fā)射白色光的有機發(fā)光二極管。相應地，外I禹合器件優(yōu)選地適于將光I禹合出0LED。該OLED優(yōu)選地布置在外耦合器件的第一區(qū)域上，特別地布置在第一層上，以便將光耦合出該OLED。
[0010]OLED可以生成具有例如3-10Mm范圍內(nèi)的相干長度的光。第一區(qū)域在外耦合方向上的厚度因此例如大于10Mm。
[0011]在一個實施例中，外耦合器件適于將光耦合出0LED，其中該OLED包括陰極層、陽極層以及介于陰極層與陽極層之間的若干中間層，其中第一區(qū)域的折射率與這些中間層的折射率的平均值相似。換言之，第一區(qū)域的折射率優(yōu)選地與光生成單元的中間層的折射率的平均值匹配。
[0012]在一個實施例中，第一區(qū)域的折射率等于或大于1.7。進一步優(yōu)選的是，第一區(qū)域的折射率等于或大于1.8。在一個實施例中，第一區(qū)域的折射率處于1.7-2.1的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果第一區(qū)域的折射率處于該范圍內(nèi)，那么外耦合效率可以進一步提高。例如，第一區(qū)域的折射率可以為1.85 土 0.05。
[0013]在一個實施例中，陽極層以及可選地還有陰極層對于通過陽極層以及可選地陰極層的外耦合光是透明的。陽極層例如為氧化銦錫(ITO)層，并且陰極層可以為金屬層。中間層優(yōu)選地包括OLED的有機層。
[0014]第一材料優(yōu)選地為對于生成的光透明的無機材料。特別地，第一材料不吸收光生成單元生成的光。例如，第一區(qū)域可以包括第一層，該第一層為SiOxNy層。第二區(qū)域優(yōu)選地包括玻璃。特別地，第二區(qū)域可以由玻璃襯底形成。
[0015]在一個優(yōu)選的實施例中，結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域包括成角度地定形的結(jié)構(gòu)和呈圓形地定形的結(jié)構(gòu)中的至少一種。例如，這些結(jié)構(gòu)可以呈錐形地定形或者呈半球形地定形。呈圓形地定形的結(jié)構(gòu)可以提供透鏡效應并且因而可以形成透鏡陣列。
[0016]第二區(qū)域可以包括第二材料，并且結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域可以包括由第二材料制成的結(jié)構(gòu)。特別地，第二區(qū)域可以為具有表面的第二層，該表面具有形成中間區(qū)域的結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)。例如，這些表面結(jié)構(gòu)可以是通過噴砂、研磨和/或蝕刻產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。在另一優(yōu)選的實施例中，中間區(qū)域包括用于對中間區(qū)域結(jié)構(gòu)化的顆粒。這些顆?？梢跃哂羞@樣的折射率，該折射率a)等于或小于第二區(qū)域的折射率，或者b)等于或大于第一區(qū)域的折射率。中間區(qū)域中的這些不同的結(jié)構(gòu)進一步提高了外耦合效率。
[0017]進一步優(yōu)選的是，外耦合器件可通過將第一材料沉積在襯底表面上的結(jié)構(gòu)上而產(chǎn)生，其中在沉積之后，第一區(qū)域包括光學均質(zhì)的第一材料的第一層，該第一層具有比所述光的相干長度更大的厚度并且具有比襯底的折射率更大的折射率，第二區(qū)域包括襯底的第二層，并且中間區(qū)域包括中間層，該中間層包括所述結(jié)構(gòu)和第一材料。沉積過程優(yōu)選地為化學氣相沉積(CVD)過程。通過執(zhí)行該沉積過程，第一層可以很好地適應襯底表面上的結(jié)構(gòu)。特別地，CVD不是一種“視線”的工藝，并且可以均勻地涂敷復雜的形狀。因此，它具有良好的“均鍍能力”。
[0018]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種光源，其中該光源包括用于生成光的光生成單元以及如權(quán)利要求1所限定的用于將光耦合出光生成單元的外耦合器件。
[0019]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于產(chǎn)生將光耦合出光生成單元的外耦合器件的產(chǎn)生方法，其中該產(chǎn)生方法包括:
-提供襯底，該襯底在襯底的表面上具有結(jié)構(gòu)，-在具有結(jié)構(gòu)的表面上提供具有比襯底的折射率更大的折射率的第一材料，使得在所述結(jié)構(gòu)之上生成光學均質(zhì)的第一層，該第一層具有比光的相干長度更大的厚度。
[0020]優(yōu)選地，執(zhí)行沉積過程，使得由襯底表面上的結(jié)構(gòu)限定的凹槽被填充，并且這些結(jié)構(gòu)之上所生成的第一層是均勻的。
[0021]進一步優(yōu)選的是，第一材料通過像CVD過程那樣的沉積過程提供。特別地，以小于I的CVD數(shù)執(zhí)行該沉積。這允許有效地填滿由襯底表面上的結(jié)構(gòu)所限定的凹槽。在提供第一材料之后，可以對第一層的表面進行平滑。例如，可以執(zhí)行熱平滑處理或者拋光處理以便使第一層平滑。第一層的表面，即面向光生成單元的表面的平滑處理進一步改善了外耦合器件的外耦合效率。
[0022]優(yōu)選地，所述產(chǎn)生方法進一步包括提供像OLED那樣的用于在第一層上生成光的光生成單元。特別地，將ITO層沉積在第一層上，并且然后在ITO層上提供OLED的另外的層，以便產(chǎn)生包括OLED和外耦合器件的光源。
[0023]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于產(chǎn)生將光耦合出光生成單元的外耦合器件的產(chǎn)生裝置，其中該產(chǎn)生裝置包括:
-襯底提供單元，其用于提供襯底，該襯底在襯底的表面上具有結(jié)構(gòu)，
-第一材料提供單元，其用于在具有結(jié)構(gòu)的表面上提供具有比襯底的折射率更大的折射率的第一材料，使得在所述結(jié)構(gòu)之上生成光學均質(zhì)的第一層，該第一層具有比光的相干長度更大的厚度。
[0024]應當理解的是，權(quán)利要求1的外耦合器件、權(quán)利要求10的光源、權(quán)利要求11的產(chǎn)生方法和權(quán)利要求15的產(chǎn)生裝置具有如從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同優(yōu)選實施例。
[0025]應當理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權(quán)利要求和對應的獨立權(quán)利要求的任意組合。
[0026]本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實施例將是清楚明白的，并且將參照這些實施例進行闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在下面的附圖中:
圖1-4示意性且示例性地示出了包括外耦合器件的光源的不同實施例，
圖5示出了示例性地圖示出用于產(chǎn)生具有外耦合器件的光源的產(chǎn)生方法的實施例的流程圖，
圖6示意性且示例性地示出了用于產(chǎn)生具有外耦合器件的光源的產(chǎn)生裝置的實施例，
以及
圖?示例性地示出了依賴于沉積溫度倒數(shù)的CVD沉積速率。
【具體實施方式】
[0028]圖1示意性地示出了光源I的一個實例，該光源包括用于生成光的光生成單元2以及用于在外耦合方向4上將光耦合出光生成單元2的外耦合器件3。
[0029]光生成單元2為0LED，其包括陰極層8、陽極層10以及介于陰極層8與陽極層10之間的若干中間層9。在該實施例中，陰極層8為包括例如銅或銀的不透明金屬層，并且陽極層10為ITO層。中間層9可以為例如兩個或更多層，并且包括已知的有機層，其被配置成使得在電壓經(jīng)由圖1中示意性地示出的電壓源23施加到陰極層8和陽極層10的情況下，光由中間層9生成。中間層9內(nèi)生成的光可以在外耦合方向4上通過陽極層10離開光生成單元2。圖1中所示的光源I因此在底部方向上發(fā)射生成的光。在另一個實施例中，此夕卜，陰極層8可以是透明的，使得生成的光也可以通過陰極層8離開OLED 2。因此，該OLED可以是如圖1中所示的底部發(fā)射器，或者底部和頂部發(fā)射器。
[0030]外耦合設備3包括面向光生成單元2的第一區(qū)域5、第二區(qū)域7以及介于第一區(qū)域5與第二區(qū)域7之間的中間區(qū)域6。第一區(qū)域5是光學均質(zhì)的第一層，其具有在外耦合方向4上比生成的光的相干長度更大的厚度。由OLED生成的光通常具有3Mm與7Mm之間的相干長度。均勻且未結(jié)構(gòu)化的光學均質(zhì)的第一層5的厚度因此優(yōu)選地為大約IOMffl或者更大。
[0031]第一層5的折射率優(yōu)選地與中間層9的折射率的平均值相似，即第一層5的折射率優(yōu)選地與光生成單元2的中間層9的折射率的平均值匹配。在該實施例中，中間層9具有大約1.8的平均折射率。第一層的折射率因此也為大約1.8。在其他實施例中，第一層的折射率可以具有另一個值，其中通常該折射率等于或大于1.7。第一層優(yōu)選地由對于OLED2生成的光透明的無機材料制成。特別地，第一層5不吸收OLED 2生成的光。在一個實施例中，第一層由SiOxNy制成。
[0032]第二區(qū)域7為第二層，具有比第一層5的折射率更小的折射率。第二層7優(yōu)選地為均質(zhì)的玻璃襯底。中間區(qū)域6為通過錐體陣列結(jié)構(gòu)化的中間層。在該實施例中，錐體具有大約IMffl的高度。然而，這些錐體也可以具有另一高度。優(yōu)選地，如果結(jié)構(gòu)11具有更大的高度，那么中間層6和第一層5的總厚度也更大，特別地，結(jié)構(gòu)11之上的中間層6的部分的厚度更大。例如，如果結(jié)構(gòu)11具有例如50Mm的高度，那么中間層6和第一層5 —起的厚度可以為大約250Mm。緊靠結(jié)構(gòu)11上方的中間層6的部分包括彎曲的生長線，這些生長線在產(chǎn)生外耦合器件3的同時通過將第一層的材料沉積在結(jié)構(gòu)11上而造成。這些生長線導致結(jié)構(gòu)11上方的中間區(qū)域6的光學非均質(zhì)部分。隨著在高度方向上到結(jié)構(gòu)11的距離的增力口，彎曲的生長線消失，并且沉積的第一材料變成光學均質(zhì)的。結(jié)構(gòu)11上方的該光學均質(zhì)的第一材料限定第一層5。
[0033]錐體陣列結(jié)構(gòu)11可以通過復制技術制備，并且因此可以在I微米或者僅僅數(shù)微米的小尺寸下制備。結(jié)構(gòu)11 (即錐體)由第二層7的材料制成。錐體11之間的空間由第一材料填滿，該第一材料也形成第一層5。在圖1中，錐體相對于第二層7為正，即,錐體存在于第二層7的表面24上并且從該表面突出。在另一個實施例中，錐體也可以相對于第二層7為負，即正錐體可以通過利用形成第一層5的第一材料填滿第二層的表面中的負錐體孔而形成。這些錐體于是不由具有相對較低的折射率的第二材料制成，而是由具有相對較大的折射率的第一材料制成。
[0034]盡管在上面參照圖1描述的實施例中，中間層6包括錐體結(jié)構(gòu)11，但是在其他實施例中，結(jié)構(gòu)化的中間層6也可以包括其他結(jié)構(gòu)，比如其他成角度地定形或者呈圓形地定形的結(jié)構(gòu)。在下文中，將參照圖2-4示例性地描述中間區(qū)域的不同結(jié)構(gòu)，其中在這些圖中并且在圖1中，尺寸未按比例。
[0035]圖2作為實例示意性示出了光源101的另一實施例，該光源包括:光生成單元2，其類似于上面參照圖1所描述的光生成單元；以及外耦合器件103，其除了中間層106之外類似于上面參照圖1所描述的外耦合器件3。中間層106包括形成微透鏡陣列的呈半球形地定形的結(jié)構(gòu)111。在該實施例中，半球111具有大約5Mm的半徑,并且中間層106和第一層5 —起具有例如30-50Mm的范圍內(nèi)的厚度。為了制備包括半球111的襯底7的結(jié)構(gòu)化表面，也可以使用復制技術。
[0036]圖3作為實例示意性示出了光源201的另一實施例，該光源包括:光生成單元2，其類似于上面參照圖1所描述的光生成單元；以及外耦合器件203。外耦合器件203除了中間層206之外類似于上面參照圖1所描述的外耦合器件3。中間層206包括由與第二層7相同的材料制成的隨機結(jié)構(gòu)211，其中這些隨機結(jié)構(gòu)211之間的空間由具有相對較大的折射率的第一材料填充。隨機結(jié)構(gòu)211可以通過對襯底7的相應表面噴砂而產(chǎn)生。在該實施例中，隨機結(jié)構(gòu)211具有大約數(shù)微米的高度，并且中間層206和第一層5的總厚度處于大約30-50Mm的范圍內(nèi)。
[0037]圖4作為實例示意性示出了光源的另一實施例。該光源301包括:光生成單元2，其類似于上面參照圖1所描述的光生成單元2 ;以及外耦合器件303，其除了結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域306之外也類似于上面參照圖1所描述的外耦合器件3。中間區(qū)域306包括用于對中間區(qū)域結(jié)構(gòu)化，即用于對中間層306結(jié)構(gòu)化的顆粒311。這些顆粒306可以具有這樣的折射率，該折射率a)等于或小于第二層7的相對較低的折射率,或者b)等于或大于第一層5的相對較大的折射率。這些顆粒分布于，尤其是均質(zhì)地分布于第二層7的表面324上，并且嵌入到形成第一層5的第一材料中。顆粒311的直徑優(yōu)選地大于200nm。第一材料通過使用下面將更詳細地描述的沉積技術而施加到具有顆粒311的第二層7。
[0038]在下文中，將參照圖5中所示的流程圖描述用于產(chǎn)生包括外耦合器件的光源的產(chǎn)生方法的一個實例。
[0039]在步驟401中，提供襯底7，其在襯底7的表面上具有結(jié)構(gòu)。特別地，可以提供玻璃襯底7，其形成第二層并且如圖1-3中所示在襯底的表面上具有結(jié)構(gòu)。在另一個實施例中，可以提供襯底，其如圖4中所示在平坦表面上具有顆粒。
[0040]在步驟402中，將具有比襯底7的折射率更大的折射率的第一材料沉積在具有結(jié)構(gòu)的表面上，使得在所述結(jié)構(gòu)之上生成光學均質(zhì)的第一層。該沉積過程優(yōu)選地通過使用尤其是具有小于I的CVD數(shù)的CVD來執(zhí)行。執(zhí)行該沉積過程，使得得到的光學均質(zhì)的第一層具有比在步驟404中提供的光生成單元的光的相干長度更大的厚度。
[0041 ] 在將第一材料沉積在襯底的結(jié)構(gòu)化表面上從而產(chǎn)生具有相對較大的折射率的光學均質(zhì)的第一層之后，在步驟403中，對要在其上布置光生成單元的第一層的表面進行平滑。例如，可以執(zhí)行熱平滑處理或者拋光處理以便使第一層的該表面平滑。
[0042]在步驟404中，在第一層上提供用于生成光的光生成單元以便產(chǎn)生光源。特別地，通過使用用于在第一層上產(chǎn)生OLED的已知過程在第一層上提供優(yōu)選地為ITO層的陽極層、若干有機層和陰極層。得到的光源包括像例如OLED那樣的光生成單元以及用于將光耦合出OLED的外耦合器件，其中外耦合器件包括具有結(jié)構(gòu)的襯底以及第一層。襯底形成例如第二層7，在結(jié)構(gòu)之間的空間中具有沉積的第一材料的結(jié)構(gòu)形成例如中間層，并且結(jié)構(gòu)之上的優(yōu)選地均勻的光學均質(zhì)的第一層形成例如第一層，如圖1-4中所示。
[0043]圖6作為實例示意性地示出了用于依照上面描述的產(chǎn)生方法產(chǎn)生具有外耦合器件的光源的產(chǎn)生裝置30的一個實施例。
[0044]該產(chǎn)生裝置30包括襯底提供單元20，該襯底提供單元用于提供襯底，該襯底在襯底的表面上具有結(jié)構(gòu)。例如，襯底提供單元20可以適于例如通過噴砂或者通過在襯底的平面上提供顆粒而在襯底上創(chuàng)建結(jié)構(gòu)。在圖6中，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)之前的襯底通過附圖標記31表示，并且具有結(jié)構(gòu)的襯底，即在襯底表面上創(chuàng)建結(jié)構(gòu)之后，通過附圖標記32表示。
[0045]產(chǎn)生裝置30進一步包括第一材料提供單元21，該第一材料提供單元為沉積單元，其用于在具有結(jié)構(gòu)的表面上沉積具有比襯底的折射率更大的折射率的第一材料，使得在所述結(jié)構(gòu)之上生成光學均質(zhì)的第一層，該第一層具有比由將在后面的產(chǎn)生步驟中提供的光生成單元生成的光的相干長度更大的厚度。然后，通過平滑單元22對得到的具有結(jié)構(gòu)和光學均質(zhì)的第一層的襯底33進行平滑，即對將在其上布置光生成單元的第一層的表面進行平滑。平滑單元22適于執(zhí)行例如加熱平滑過程或者拋光平滑過程。例如，平滑過程可以在沉積第一層之后在惰性或者包含氧或N2的氣氛中通過附加的熱處理執(zhí)行。
[0046]然后，向得到的具有平滑的第一層的襯底34提供用于生成光的光生成單元2，以便產(chǎn)生光源。光生成單元由光生成單元提供單元35提供，該光生成單元提供單元可以適于例如將OLED的不同層施加到第一層上以便產(chǎn)生光源。
[0047]所述產(chǎn)生方法和裝置可以適于使得在通過例如物理氣相沉積(PVD)蒸發(fā)或者濺射，尤其是電子束PVD蒸發(fā)或濺射沉積ITO層之前，在結(jié)構(gòu)化或者粗糙界面納米顆粒層頂部提供透明無機材料的化學惰性共形CVD間層?；瘜W惰性共形CVD間層形成第一區(qū)域，即面向ITO層的第一層，其具有相對較大的折射率并且其具有在外耦合方向上比OLED生成的光的相干長度更大的厚度。
[0048]優(yōu)選地，如下面所描述的適當?shù)卣{(diào)節(jié)CVD參數(shù)以便提供作為用于ITO層的基底的間層表面，該ITO層形成OLED的陽極層。間層表面，即在其上提供ITO層的第一層的表面，具有與由優(yōu)選地為玻璃襯底的第二層的表面上的結(jié)構(gòu)造成的粗糙度相比強烈降低的表面粗糙度。CVD參數(shù)可以根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的形態(tài)進行調(diào)節(jié)，使得有可能填滿這些結(jié)構(gòu)之間的凹槽。
[0049]在一個實施例中，為了提供第一層，尤其是為了填滿第二層上的結(jié)構(gòu)之間的凹槽，如 C.V.d.Breke 等人的論文“ Interface Morphology in Chemical Vapour Depositionon Profiled Substrates”， Journal of Crystal Growth, 43, pages 488 ff.(1978)中所公開的那樣使用CVD參數(shù)，該文獻通過引用合并于此。特別地，優(yōu)選地對CVD工藝進行表面控制，這意味著無量綱CVD數(shù)優(yōu)選地小于I。而且，沉積速率和沉積溫度優(yōu)選地處于較低的范圍內(nèi)。例如，沉積速率可以為每秒若干納米，例如每秒2納米，并且沉積溫度可以處于200-400°C的范圍內(nèi)。
[0050]CVD數(shù)的定義是公知的，并且例如在等溫情況下，依照以下方程由質(zhì)量傳輸系數(shù)慫與氣相中的邊界層的厚度δ的乘積除以擴散系數(shù)&給出:
#(CVD) =kD δ /DT,
其中#(CVD)表示CVD數(shù)。 [0051]圖7示例性地示出了依賴于任意單位的沉積溫度倒數(shù)的CVD沉積速率的對數(shù)。在點41處，CVD數(shù)為I。沿著線40在該點41之下，CVD數(shù)小于I。沉積溫度優(yōu)選地被調(diào)節(jié)成使得沉積過程與點41之下的線40相應。小于I的CVD數(shù)限定了動力學控制的區(qū)域，其中所述結(jié)構(gòu)之間的凹槽可以很好地被填滿。
[0052]在另一實施例中，尤其是在所述結(jié)構(gòu)之間的較深的孔必須由第一材料填滿的情況下，依照所謂的化學氣相滲透(CVI)方法選擇CVD參數(shù)。相應的CVD參數(shù)例如在C.V.d.Brekel 的論文“Mass transport and morphology in CVD processes，，(第 33、42 和 43 頁，圖6和圖7), University of Nijmegen (1978)中公開,該文獻通過引用合并于此。
[0053]用于通過CVD提供第一層的第一材料優(yōu)選地包括氧化物，尤其是以下氧化物中的至少一種:GeO2 (1.7), Ga2O3 (1.77), HfO2 (1.79), Ta2O5 (2.08)，其中括號中的值表示對應的折射率。例如，如果第一層由GeO2制成，那么CVD反應可以通過以下化學方程定義=GeCl4+ O2- GeO2 + 2 Cl20然而，第一材料也可以包括像Si3N4 (2.05)那樣的氮化物。在一個實施例中，第一材料，即由第一材料制成的第一層，僅僅包括所提到的氧化物之一或者僅僅包括一種氮化物。如果平均OLED指數(shù)處于適當?shù)姆秶鷥?nèi)或者可以通過混合調(diào)節(jié)，那么另外的材料為 AlON= AlOxNy (1.71 -1.79) ,YAG (1.82), Sc2O3 (2.0)、Y203 (1.93) ,MgO (1.77)和Al2O3 (1.66- 1.77)。η的值可以取決于制備條件。最后，也可以沉積這些氧化物/氮化物的混合物。具有更高折射率的化合物可以用于嵌入/外涂敷(最終也CVD)的顆粒，例如Nb2O5 (2.38)、BaTiO3 (2，45)、ZrO2 (2.2)、TiO2 (2，37)。
[0054]第一層也可以通過使用另一種透明氧化物或者其他透明材料制成。例如，可以使用SiOxNy，其中X和y優(yōu)選地被選擇成使得SiOxNy的折射率為1.7或更大。在一個實施例中，X和y被選擇成使得該折射率為1.85 土 0.05。CVD反應于是可以通過以下化學方程定義=SiCl4 + x/2 O2 + y/2 N2 — SiOxNy+ 2 Cl2。
[0055]為了執(zhí)行上面提到的材料Ge02、Ga203、HfO2, Ta2O5, Si3N4的CVD，需要充分揮發(fā)的起始化合物。在上面的材料序列中，這些要求大部分通過對應的鹵化物(即GeCl4、GaCl3、HfCl4, TaF5或TaCl5、SiF4或SiCl4)實現(xiàn)。因此，例如，上面提到的材料之一優(yōu)選地與所提到的鹵化物之一一起使用以便執(zhí)行CVD過程。
[0056]在一個實施例中，尤其是在形成第二層(即第二區(qū)域)的襯底為硼硅玻璃的情況下，使用高達600 V溫度的熱CVD。在另一個實施例中，尤其是在歸因于特定的沉積條件，包括起始化合物的揮發(fā)性，熱CVD將需要更高的溫度的情況下，或者在出于諸如在例如400°C之上不穩(wěn)定的其他玻璃成分用作襯底之類的其他原因，基底溫度應當下降到該溫度的情況下，可以使用等離子體輔助CVD。等離子體輔助CVD可以為微波等離子體激活CVD，其可以在例如0.08毫巴(mbar)與0.33毫巴之間的壓力下執(zhí)行。
[0057]在一個實施例中，依照上面提到的化學反應方程的用于沉積SiOxNy的CVD工藝為等離子體激活CVD工藝，其使用例如遠程等離子體布置。例如，該用于沉積SiOxNy的等離子體激活CVD可以在80°C與600°C之間的溫度下執(zhí)行。
[0058]在其他實施例中，其他Si前體可以用于將作為第一層的SiOxNy層沉積在具有所述結(jié)構(gòu)的襯底上，其中優(yōu)選地可以使用小于例如800°C的相對較低的溫度以及可選地低于例如0.4毫巴的相對較低的壓力。
[0059]在一個實施例中，如F.Lebland 等人的論文 “Rapid Thermal Chemical VapourDeposition of SiOxNy Films”， Applied Surface Science, volume 54, pages 125 to129 (1992)中所描述的，可以應用用于沉積SiOxNy的CVD工藝，其使用SiH4、NH3和O2或N2O作為N2中稀釋的氣態(tài)起始化合物。通過使用N2O,折射率可以通過在單步驟工藝中調(diào)節(jié)N2O和NH3的相對量(即氣體流量)而在1.46與2.2之間連續(xù)地變化。特別地，N2O和NH3的相對量可以被調(diào)節(jié)成使得折射率大于1.7，尤其是等于大約1.8。N2O和NH3的相對量可以通過例如實驗確定，其中不同的層通過使用不同的相對量沉積，并且其中測量或者計算不同層的折射率。可替換地，SiOxNy可以由SiAlxNy或者AlON代替，由此SiAlxNy的折射率可以通過過渡到Al2O3而改變，并且AlON的折射率可以通過過渡到SiAlxOyNz而改變。
[0060]盡管在上面描述的實施例中光生成單元為0LED，但是光生成單元也可以為另一種光生成構(gòu)件。例如，光生成單元也可以為無機發(fā)光二極管，或者光生成單元可以為包括具有相對較高的折射率的區(qū)域的另一種光生成單元，所述相對較高的折射率例如大于1.7，其中在該高折射率區(qū)域中，生成可以由外耦合器件向外耦合的光。
[0061]盡管在上面描述的實施例中第一層通過使用CVD而沉積，但是在其他實施例中，其他的方法也可以用于產(chǎn)生具有第一區(qū)域、第二區(qū)域以及介于第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的中間區(qū)域的外耦合器件。例如，可以使用其他沉積方法或者濺射方法。例如，可以使用激光燒蝕沉積方法、玻璃熔化沉積方法或者溶膠-凝膠沉積方法。
[0062]盡管在上面描述的實施例中OLED以及因而外耦合器件具有平坦的形狀，即盡管在上面描述的實施例中它們包括平坦層，但是OLED和外耦合器件也可以具有三維彎曲形狀，其中OLED和外耦合器件的層可以三維彎曲。
[0063]盡管在上面描述的實施例中外耦合器件包括某些層，具體地，具有在外耦合方向上比要向外耦合的光的相干長度更大的厚度的光學均質(zhì)的第一層、具有比第一層的折射率更小的折射率的第二層以及介于第一層與第二層之間的中間區(qū)域，其中該中間區(qū)域被結(jié)構(gòu)化，但是在其他實施例中，外耦合器件可以進一步包括附加的層，這可以進一步增強外耦合效率。
[0064]盡管在上面參照圖1-4描述的實施例中外耦合器件與光生成單元光學連接，但是在其他實施例中，外耦合器件也可以為單獨的器件，其可以已經(jīng)在第一層上包括陽極層，尤其是ITO層，其中該單獨的外耦合器件可以提供給OLED生產(chǎn)商，該OLED生產(chǎn)商在外耦合器件上提供OLED層以便產(chǎn)生包括OLED和外耦合器件的光源。
[0065]盡管上面在一個實例中，第二區(qū)域包括硼硅玻璃，但是第二區(qū)域也可以包括另一種材料，例如像鈉鈣玻璃襯底那樣的另一種玻璃襯底。
[0066]本領域技術人員在實施要求保護的本發(fā)明時，根據(jù)對于所述附圖、本公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求書的研究，應當能夠理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變型。
[0067]在權(quán)利要求書中，措詞“包括”并沒有排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一”并沒有排除復數(shù)。
[0068]單個單元或器件可以實現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施這一事實并不意味著這些措施的組合不可以加以利用。
[0069]由一個或幾個單元或器件執(zhí)行的用于產(chǎn)生外耦合器件，尤其是用于產(chǎn)生具有外耦合器件的OLED的方法步驟可以由任何其他數(shù)量的單元或器件執(zhí)行。例如，步驟402和404可以由單個單元或者由任何其他數(shù)量的不同單元執(zhí)行。
[0070]權(quán)利要求書中的任何附圖標記都不應當被視為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在外耦合方向上將光耦合出光生成單元的外耦合器件，該外耦合器件(3 ；103 ；203 ；303)包括: -第一區(qū)域(5)，其用于面向光生成單元(2)，該第一區(qū)域(5)是光學均質(zhì)的并且具有在外耦合方向(4)上大于光的相干長度的厚度， -第二區(qū)域(7)，其具有比第一區(qū)域的折射率更小的折射率，以及 -中間區(qū)域(6)，其介于第一區(qū)域(5)與第二區(qū)域(7)之間，該中間區(qū)域(6)被結(jié)構(gòu)化。
2.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中外耦合器件(3；103 ；203 ;303)適于將光耦合出有機發(fā)光二極管，其中該有機發(fā)光二極管(2)包括陰極層(8)、陽極層(10)以及介于陰極層(8)與陽極層(10)之間的若干中間層(9)，其中第一區(qū)域(5)的折射率與這些中間層(9)的折射率的平均值相似。
3.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中第一區(qū)域的折射率等于或大于1.7。
4.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中第一區(qū)域包括第一層，該第一層為SiOxNy層。
5.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中結(jié)構(gòu)化的中間區(qū)域(6)包括成角度地定形的結(jié)構(gòu)和呈圓形地定形的結(jié)構(gòu)(11)中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中第二區(qū)域(7)包括具有表面的第二層，該表面具有形成中間區(qū)域的結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)(11)。
7.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中中間區(qū)域(306)包括用于對中間區(qū)域結(jié)構(gòu)化的顆粒(311)。
8.如權(quán)利要求7所限定的外耦合器件，其中顆粒(306)具有這樣的折射率，該折射率a)等于或小于第二區(qū)域的折射率，或者b)等于或大于第一區(qū)域的折射率。
9.如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件，其中外耦合器件(3；103 ；203 ;303)可通過將第一材料沉積在襯底(7)表面上的結(jié)構(gòu)(11 ；111 ；211 ；311)上而產(chǎn)生,其中在沉積之后,第一區(qū)域(5)包括光學均質(zhì)的第一材料的第一層，該第一層具有比所述光的相干長度更大的厚度并且具有比襯底(7)的折射率更大的折射率，第二區(qū)域(7)包括襯底的第二層，并且中間區(qū)域(6 ；106 ；206 ;306)包括中間層，該中間層包括所述結(jié)構(gòu)(11 ；111 ；211 ;311)和第一材料。
10.一種光源,包括: -光生成單元(2)，其用于生成光，以及 -如權(quán)利要求1所限定的外耦合器件(3 ；103 ；203 ;303)，其用于將光耦合出光生成單J Li ο
11.一種用于產(chǎn)生將光耦合出光生成單元的外耦合器件的產(chǎn)生方法，該產(chǎn)生方法包括: -提供襯底(7)，該襯底在襯底(7)的表面上具有結(jié)構(gòu)(11 ；111 ；211 ;311)， -在具有結(jié)構(gòu)(11 ;111 ;211 ；311)的表面上提供具有比襯底(7)的折射率更大的折射率的第一材料，使得在所述結(jié)構(gòu)(11 ;111 ;211 ;311)之上生成光學均質(zhì)的第一層(10)，該第一層具有比光的相干長度更大的厚度。
12.如權(quán)利要求11所限定的產(chǎn)生方法，其中第一材料通過化學氣相沉積提供，該沉積以小于I的化學氣相沉積數(shù)執(zhí)行。
13.如權(quán)利要求11所限定的產(chǎn)生方法，其中在提供第一材料之后，對第一層(10)的表面進行平滑。
14.如權(quán)利要求11所限定的產(chǎn)生方法，該產(chǎn)生方法進一步包括提供用于在第一層(10)上生成光的光生成單元(2)。
15.一種用于產(chǎn)生將光耦合出光生成單元的外耦合器件的產(chǎn)生裝置，該產(chǎn)生裝置包括: -襯底提供單元(20)，其用于提供襯底(7)，該襯底在襯底(7)的表面上具有結(jié)構(gòu)(11 ；.111 ；211 ;311)， -第一材料提供單元(21)，其用于在具有結(jié)構(gòu)(11 ；111 ；211 ；311)的表面上提供具有比襯底(7)的折射率更大的折射率的第一材料，使得在所述結(jié)構(gòu)(11 ；111 ；211 ;311)之上生成光學均質(zhì)的第一層(10)，該第一層具有比光的相干長度更大的厚度。
【文檔編號】G02B5/02GK103765626SQ201280042428
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】G.F.格特納, H.格賴納, H-P.勒布爾, G.H.里特彥斯 申請人:皇家飛利浦有限公司