專利名稱：層合到玻璃基底上的oled光提取膜的制作方法
層合到玻璃基底上的OLED光提取膜
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管(OLED)裝置包括夾在陰極與陽極之間的電致發(fā)光有機材料薄膜，并且這些電極中的一者或兩者均為透明導體。當在裝置兩端施加電壓時，電子和空穴從它們各自的電極注入，并通過中間形成發(fā)光激子而在電致發(fā)光有機材料中復合。在OLED裝置中，所產(chǎn)生的光通常由于裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)的工藝而損耗掉70%以上。折射率較高的有機層和銦錫氧化物(ITO)層與折射率較低的基底層之間的界面處的陷光是提取效率低下的主要原因。只有相對少量的發(fā)射光作為“可用”光穿過透明電極。大部分光會發(fā)生內(nèi)反射，這導致這些光從裝置邊緣發(fā)出，或陷在裝置內(nèi)并在反復穿行之后最終因吸收到裝置內(nèi)而損耗掉。 由于柔性和剛性基底均用于OLED裝置中，因此光提取膜需要既與柔性基底相容，又要與剛性基底相容。

發(fā)明內(nèi)容
符合本發(fā)明的光提取膜包括大體透明的柔性膜；施加到所述膜上的低折射率納米結(jié)構(gòu)化層；以及施加到所述納米結(jié)構(gòu)化層上的高折射率平面化回填層。在與所述納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上將玻璃基底層合到所述大體透明的柔性膜上，且在所述膜與所述玻璃基底之間包括超超低折射率區(qū)域。符合本發(fā)明的制備光提取膜的方法包括提供大體透明的柔性膜；將低折射率納米結(jié)構(gòu)化層施加到所述膜；以及將高折射率平面化回填膜施加到所述納米結(jié)構(gòu)化層上。所述方法還包括在與所述納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上將玻璃基底層合到所述大體透明的柔性膜上；以及在所述膜與所述玻璃基底之間提供超低折射率區(qū)域。


附圖包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，并且它們結(jié)合具體實施方式
闡明本發(fā)明的優(yōu)點和原理。在這些附圖中，圖I是具有納米結(jié)構(gòu)的光提取膜的示意圖；圖2是具有納米粒子的光提取I吳的不意圖；圖3是OLED裝置的示意圖，所述OLED裝置具有通過粘合劑和空隙層合到玻璃基底上的光提取Ii旲；圖4是OLED裝置的示意圖，所述OLED裝置具有通過結(jié)構(gòu)化粘合劑層合到玻璃基底上的光提取膜；以及圖5是OLED裝置的示意圖，所述OLED裝置具有通過超低折射率材料層合到玻璃基底上的光提取膜。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及光提取膜以及它們對OLED裝置的使用。光提取膜的實例在美國專利申請公開No. 2009/001575和No. 2009/0015142中有所描述。圖I是具有納米結(jié)構(gòu)的光提取膜10的構(gòu)造示意圖。光提取膜10包括大體透明的柔性膜基底18 ;低折射率納米結(jié)構(gòu)化層16 ;高折射率平面化回填層14 ;以及可選的保護層12。納米結(jié)構(gòu)化層16包括納米結(jié)構(gòu)，即，具有小于2微米，優(yōu)選小于I微米的至少一個維度的結(jié)構(gòu)。所述納米結(jié)構(gòu)化層可具有周期性、準周期性或無規(guī)則的光學納米結(jié)構(gòu)分布或圖案，包括光子晶體結(jié)構(gòu)或直線光柵。術(shù)語光子晶體結(jié)構(gòu)是指散布著這樣的材料的周期性或準周期性光學納米結(jié)構(gòu)該材料具有足夠不同的折射率，使得該結(jié)構(gòu)能夠在材料的允許電磁模式的光譜內(nèi)產(chǎn)生能隙。納米結(jié)構(gòu)可以是一維的，即，具有小于2微米的至少一個維度，例如寬度。一維納米結(jié)構(gòu)包括(例如)連續(xù)或細長的棱柱或脊。納米結(jié)構(gòu)可以是二維的，即，具有小于2微米的至少兩個維度，例如兩個面內(nèi)方向。二維納米結(jié)構(gòu)包括(例如)圓形或方形的柱子。平面化回填層14施加在納米結(jié)構(gòu)化層16上，以使該層平面化并用于形成折射率對比。具有高折射率回填層14的低折射率納米結(jié)構(gòu)化層16意味著，回填層14具有高于納 米結(jié)構(gòu)化層16的折射率，且回填層14與納米結(jié)構(gòu)化層16之間的折射率差值足夠大，以增強與光提取膜10光學通信的OLED裝置的光提取。低折射率納米結(jié)構(gòu)化層16通常具有在I. 4到I. 6范圍內(nèi)的折射率，但可以使用不同的范圍。用于光提取膜的高折射率回填層的實例在2008年10月31日提交的美國專利申請No. 12/262393中有所描述。圖2是具有納米粒子的光提取膜20的示意圖。光提取膜20包括大體透明的柔性膜基底28 ;低折射率納米結(jié)構(gòu)化層26 ;高折射率平面化回填層24 ;以及可選的保護層22。納米結(jié)構(gòu)化層26包括納米粒子，即，具有小于2微米，優(yōu)選小于I微米的至少一個維度的粒子。納米粒子可由有機材料或其他材料構(gòu)成，且它們可具有任何規(guī)則或不規(guī)則的粒子形狀?；蛘撸{米粒子可以多孔粒子來實施。納米結(jié)構(gòu)的分布也可以具有變化的間距和特征尺寸。納米粒子的至少一部分優(yōu)選地與柔性基底接觸，且納米粒子下方可具有空隙。納米粒子層可以用納米粒子單層(具有團聚的納米粒子層)或者納米粒子多層來實施。納米粒子可在不使用粘結(jié)劑的情況下進行涂覆，這可以致使納米粒子團聚。此外，納米粒子優(yōu)選地進行涂覆，或以表面層方式施加到所述柔性基底。用于光提取膜的納米粒子的實例在2008年12月17日提交的美國專利申請No. 12/336889中有所描述。平面化回填層24施加在納米結(jié)構(gòu)化層26上，以使該層平面化并用于形成折射率對比。具有高折射率回填層24的低折射率納米結(jié)構(gòu)化層26意味著，回填層24具有高于納米結(jié)構(gòu)化層26中的納米粒子的折射率，且回填層24與納米結(jié)構(gòu)化層26中的納米粒子之間的折射率差值足夠大，以增強與光提取膜20光學通信的OLED裝置的光提取。用于光提取膜10和20的基底、低折射率層、高折射率層以及可選的保護層的材料在上文提及的公開專利申請中提供。用于制備光提取膜10和20的工藝也在上文提及的公開專利申請中提供。圖3是OLED裝置30的示意圖，所述OLED裝置具有通過粘合劑34以及含有空氣或惰性氣體(例如，氮氣或氬氣)的空隙40層合到玻璃基底36上的光提取膜32。光提取膜32通過粘合劑34和空隙40在與納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上層合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜32與玻璃基底36之間形成超低折射率區(qū)域。超低折射率區(qū)域用于確保不會因玻璃基底36發(fā)生光損耗，或者此類光損耗可忽略不計?？障?0的寬度受到控制，以形成超低折射率區(qū)域。粘合劑34可布置在玻璃基底36的周邊周圍以形成空隙40，或者粘合劑34可在玻璃基底36上圖案化，例如成條狀或方形圖案，以形成多個空隙或凹坑。圖4是OLED裝置42的示意圖，所述OLED裝置具有通過結(jié)構(gòu)化粘合劑46層合到玻璃基底48上的光提取膜44。光提取膜44通過粘合劑46在與納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上層合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜44與玻璃基底48之間形成超低折射率區(qū)域。所述超低折射率區(qū)域用于增強通過玻璃基底48從OLED裝置42的光提取。粘合劑46的結(jié)構(gòu)化用于在光提取膜44與玻璃基底48之間捕集空氣，且所收集的空氣形成超低折射率區(qū)域。粘合劑46能夠以多種方式結(jié)構(gòu)化，例如通過使用具有待賦予粘合劑46的結(jié)構(gòu)化圖案的工具來在層合過程中形成氣阱。作為使用結(jié)構(gòu)化粘合劑的替代形式，超低折射率區(qū)域可包括抗反射(AR)結(jié)構(gòu)化表面，AR結(jié)構(gòu)化表面的實例在2008年12月30日提交的美國臨時專利申請No. 61/141517中有所描述。類似于結(jié)構(gòu)化粘合劑，所述AR結(jié)構(gòu)化表 面用于捕集空氣以形成超低折射率區(qū)域。圖5是OLED裝置50的示意圖，所述OLED裝置具有通過超低折射率材料54層合到玻璃基底56上的光提取膜52。光提取膜52通過超低折射率材料54在與納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上層合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜52與玻璃基底56之間形成超低折射率區(qū)域。所述超低折射率區(qū)域用于增強通過玻璃基底56從OLED裝置50的光提取。超低折射率材料的實例在美國專利申請No. 61/294600和No. 61/294577中有所描述，這兩個申請均與2010年I月13日提交。光提取膜32、44和52可用(例如)上述光提取膜10和20或其他膜實施，以增強從OLED裝置的光提取。超低折射率區(qū)域通常具有在I. O到I. 5范圍內(nèi)的折射率，但可以使用其他范圍。光提取膜可以使用任何膜層合方法來層合到玻璃基底上。用于層合膠粘體的方法在美國專利申請No. 2008/0196822中有所描述。將光提取膜層合到玻璃基底上使得它們與使用或需要剛性基底的OLED裝置相容。此外，使用超低反射率區(qū)域可通過幫助減小在OLED裝置直接層合到玻璃基底上時產(chǎn)生的損耗來增強從OLED裝置的光提取。SM實例IOLED裝置按照上文提及的美國專利申請No. 12/262393中的實例5構(gòu)造，不同的是銦錫氧化物(ITO)層的厚度是lOOnm。大約為2. 54cm X2. 54cm (I英寸X I英寸)的方形是使用剃刀刀片精確切割的OCA 8171 (可得自美國明尼蘇達州圣保羅市(St.Paul)的3M公司(3M Company)的光學粘合劑)。OLED裝置使用精確切割OCA 8171膜層合到玻璃上，維持受控寬度的空隙。在該裝置中，空隙通過在OLED裝置的活性區(qū)中在膜與玻璃之間留有氣阱來形成。使用PR650適光相機(可得自美國加利福尼亞州查茲沃斯(Chatsworth)的照片研究公司(Photo Research, Inc.))以及 Keithley 2400Sourcemeter (可得自美國俄亥俄州克利夫蘭(Cleveland)的吉時利儀器公司(Keithley Instruments, Inc.))來記錄所述裝置在O到20mA/cm2電流密度范圍內(nèi)的同軸亮度-電流-電壓(LIV)特性。該LIV測量顯示，層合的OLED裝置在1000尼特下具有35Cd / A的峰值效率，與該裝置在層合之前的峰值效率，即1000尼特下的36Cd / A極為類似。IOmA / m2下的同軸亮度在層合之前是5221Cd /m2，在層合之后是5729Cd / m2。IOmA / m2下的累積強度在層合之前是10460流明/ m2，在層合之后是11192流明/ m2。實例2 (比較例)OLED裝置按照美國專利申請No. 12/262393中的實例5構(gòu)造，不同的是ITO層的厚度是lOOnm。OLED裝置使用OCA 8171膜的連續(xù)層層合到玻璃上。對層合的OLED裝置的LIV測量顯示，與未層合的裝置相比，外在效率顯著下降。LIV測量顯示，層合的OLED裝置在1000尼特下具有36Cd / A的峰值效率，遠小于該裝置在層合之前的峰值效率，即1000尼特下的42Cd / A。實例 3OLED裝置的構(gòu)造類似于實例I中的裝置，不同的是該裝置的構(gòu)造方法是首先將回填的500nm間距光子晶體納米結(jié)構(gòu)化膜層合到玻璃上，然后沉積ITO層，再沉積OLED層。
為了將光子晶體層合到玻璃上，如實例I中所述制備精確切割0CA8171膜。通過將光子晶體膜與精確切割0CA8171層合，在玻璃與OLED裝置的活性區(qū)之間形成受控寬度的空隙。為了進行比較，構(gòu)造該裝置的未將光子晶體膜層合到玻璃上的復制品。如實例I所述執(zhí)行LIV測量。所述LIV測量顯示，層合的OLED裝置在1000尼特下具有45Cd / A的峰值效率，與未層合裝置的峰值效率相同。IOmA / m2下的同軸亮度在未層合情況下是4282Cd / m2,在層合情況下是5428Cd / m2。IOmA / m2下的累積強度在未層合情況下是8261流明/ m2，在層合情況下是10626流明/ m2。實例4 (比較例)裝置的構(gòu)造類似于實例3中的裝置，不同的是使用OCA 8171的連續(xù)層來進行層
八
口 ο如實例I所述執(zhí)行LIV測量。所述LIV測量顯示，層合的OLED裝置在1000尼特下具有32Cd / A的峰值效率，遠小于裝置在未層合情況下的峰值效率，該峰值效率被確定為1000尼特下的42Cd / A。IOmA / m2下的同軸亮度在未層合情況下是5215Cd / m2，在層合情況下是3802Cd / m2。IOmA / m2下的累積強度在未層合情況下是10573流明/ m2，在層合情況下是8573流明/ m2。
權(quán)利要求
1.一種層合到有機發(fā)光二極管裝置玻璃基底的光提取膜，所述光提取膜包括 大體透明的柔性膜； 低折射率納米結(jié)構(gòu)化層，所述低折射率納米結(jié)構(gòu)化層施加到所述大體透明的柔性膜上； 高折射率平面化回填層，所述高折射率平面化回填層施加到所述納米結(jié)構(gòu)化層上； 玻璃基底，所述玻璃基底在與所述納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上層合到所述大體透明的柔性膜上；以及 超低折射率區(qū)域，所述區(qū)域在所述大體透明的柔性膜與所述玻璃基底之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率區(qū)域包括一個或多個空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率區(qū)域包括氬氣或氮氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率區(qū)域包括結(jié)構(gòu)化粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率區(qū)域包括抗反射結(jié)構(gòu)化表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率區(qū)域包括超低折射率材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述低折射率納米結(jié)構(gòu)化層包括納米粒子，所述納米粒子以表面層方式施加到所述大體透明的柔性膜上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，其中所述低折射率納米結(jié)構(gòu)化層包括光子晶體結(jié)構(gòu)或直線光柵。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光提取膜，還包括保護層，所述保護層施加到所述回填層上。
10.一種制備層合到有機發(fā)光二極管裝置玻璃基底的光提取膜的方法， 所述方法包括 提供大體透明的柔性膜； 將低折射率納米結(jié)構(gòu)化層施加到所述大體透明的柔性膜上； 將高折射率平面化回填層施加到所述納米結(jié)構(gòu)化層上；以及 在與所述納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上將玻璃基底層合到所述大體透明的柔性膜上，其中所述層合步驟包括在所述大體透明的柔性膜與所述玻璃基底之間提供超低折射率區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述超低折射率區(qū)域包括一個或多個空隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述超低折射率區(qū)域包括氬氣或氮氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述超低折射率區(qū)域包括結(jié)構(gòu)化粘合劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述超低折射率區(qū)域包括抗反射結(jié)構(gòu)化表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述超低折射率區(qū)域包括超低折射率材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述低折射率納米結(jié)構(gòu)化層包括納米粒子，所述納米粒子以表面層方式施加到所述大體透明的柔性膜上。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述低折射率納米結(jié)構(gòu)化層包括光子晶體結(jié)構(gòu)或直線光柵。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將保護層施加到所述回填層上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層和到有機發(fā)光二極管(OLED)裝置玻璃基底的光提取膜。所述光提取膜包括大體透明的柔性膜；施加到所述膜上的低折射率納米結(jié)構(gòu)化層；以及施加到所述納米結(jié)構(gòu)化層上的高折射率平面化回填層。在與所述納米結(jié)構(gòu)化層相背的一側(cè)上將玻璃基底層合到所述大體透明的柔性膜上，且在所述膜與所述玻璃基底之間包括超低折射率區(qū)域。所述超低折射率區(qū)域用于減小因所述玻璃基底產(chǎn)生的光損耗。
文檔編號H05B33/02GK102844685SQ201180019709
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者哈·T·勒, 張俊穎, 謝爾蓋·A·拉曼斯基, 斯科特·M·塔皮奧, 郝恩才, 戴維·B·斯特格爾, 塞雷娜·L·莫倫豪爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司