一种新型的增亮散射膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的增亮散射膜，可以用于液晶、LED、OLED等显示装置和发光元件。本增亮散射膜包括：聚合物母体介质（1），嵌入母体内的散射介质（2）和非平坦的纹理化界面（3）。所述公开的薄膜在改善器件视角的同时，能够较高地提高器件的光取出效率，提高亮度，达到高功效与视觉均匀性相统一的目的，还能有效地节能降耗，具有广泛的应用前景。
【专利说明】一种新型的增亮散射膜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型的增亮散射薄膜，可以在改善器件视角的同时，能够较高地 提高器件的光取出效率，有效提高亮度，降低能耗。
【背景技术】
[0002] 散射膜已成为照明、光学显示、灯光设计等领域重要的功能材料，既可解决的视角 不对称性问题，还能使照明与显示系统达到高功效与视觉均匀性相统一的目的，为高效、低 损、高均匀性与完美视觉相结合的照明与显示设备提供了保证。
[0003] 视角大小是评价显示器件性能的重要参数之一。视线与显示器等的垂直方向所成 的角度，屏幕在所有方向上的反射是不同的，在水平方向离屏幕中心越远，亮度越低；当亮 度降到50%时的观看角度，定义为视角。视角也是液晶显示器的主要不足之一，当背光源通 过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕 中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚 至只能看到全白或全黑。因此，增大视角对提高器件性能有着积极作用。
[0004] 另外，各种发光器件都是多层材料的堆砌，由于各层之间(包括基板和空气）的折 射率差异和材料的吸光性，会使能从发光层发出的光不能完全射出器件。外量子效率就是 用来评价器件的这一性能，外量子效率越大，说明器件的效率越高，相同亮度情况下的能耗 就相对较低。因此，我们应该尽量提高器件的外量子效率。
[0005] 本发明中，利用新型散射增亮膜，散射介质可以改变光线的传播路线，同时使用纹 理化界面，改变其入射角，提高光取出效率的同时，改善了器件的视角，能够有效地提高器 件性能，具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种新型的增亮散射膜，其特征在于它由聚合物母体介质， 嵌入母体内的散射介质，和非平坦的纹理化界面组成。其中所述的聚合物母体介质材料为： PVA(聚乙烯醇），PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯），PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯），PDMS(聚 二甲基硅氧烷）中的一种，具体情况下，可以根据器件基板选择合适折射率的有机聚合物 材料作为母体介质材料。散射介质为：BaS04，Si02，ZnO等无机材料，聚硅氧烷有机材料 中的一种；其形状可以为球形，椭球型或不定型；其颗粒尺寸可以为〇. 5ynTlOym，优选 1iinT2iim;散射介质的浓度可以为0.lwt%~2wt%，优选0. 5wt%~l. 5wt%，具体最优浓度与母 体材料和散射介质有关。增亮散射膜中的非平坦的纹理化界面可以为但不局限为：周期性 的微球结构，周期性的金字塔结构，或其他周期性或非周期性的微结构，非平坦的微结构尺 寸，可以为〇. 5~10um。
[0007] 本发明一种新型增亮散射膜的制备方法，其特征在于具有以下步骤： a.将聚合物母体介质和散射介质按照一定比例（0.lwt°/T2wt%)混合，溶解于可以完全 溶解母体的溶剂中；如PVA母体可以选择去离子水为溶剂；PMMA可以选择氯苯为溶剂；制 备得到浓度为10%_30wt%)的混合溶液；若聚合物母体为液态如PDMS，可以直接将散射介质 与液态母体介质混合，散射介质的质量分数为〇.lwt°/T2wt%; b. 纹理化界面的制备：可以通过光刻、压印、转印等方法来得到纹理界面。若使用压印 法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具压印得到纹理界面；若使用转印法，将上 述混合溶液旋涂在模具上，得到纹理化的界面；若使用光刻法，将上述混合溶液旋涂在平坦 基板上后，通过光刻技术在其表面制备图形，同样可以得到纹理化的薄膜； c. 增亮膜的获得：从上述基板上分离其表面的薄膜，即得到具有纹理化界面的增亮 膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明增亮散射膜的结构示意图其中（1)为母体介质；（2)为散射介质； (3)为非平坦的纹理化界面。
[0009] 图2是本发明实施例一中的器件A的结构示意图，包括IT0(铟锡氧化物）阳极， 各有机功能层，A1阴极和增亮散射膜。
[0010] 图3是本发明实施例一中的器件A和对比器件B的电流密度-亮度图。
[0011] 图4是本发明实施例一中的器件A和对比器件B的归一化的亮度-角度关系图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图给出本发明的实施例详细描述。
[0013] 实施例一， 制备以PVA为母体材料，聚硅氧烷为散射介质，微金字塔结构界面的增亮散射薄膜。本 实例的具体步骤如下： (1)将聚硅氧烷微球和PVA的混合物溶解到水溶液中（其中聚硅氧烷占PVA的质量分 数比为lwt%)，得到浓度为20wt%的PVA水溶液。
[0014] (2)采用P型硅片为基板，通过化学碱腐蚀的方法在80°C的NaOH和IPA(异丙醇） 的混合溶液中腐蚀单晶硅片，制备得到金字塔绒面。
[0015] (3)然后将上述制备好的PVA溶液旋涂到硅片基板金字塔绒面上，转速为800转/ 分钟，时间为70秒，接着将旋涂有PVA溶液的硅片放到烘箱内烘干，烘干后取出揭膜，如此 通过转印法得到具有倒置微金字塔结构界面的增亮散射薄膜。
[0016] 实施例二： 制备得到以PMMA为母体材料，Si02微球为散射介质，周期性半球阵列界面的增亮散射 薄膜。本实施例的具体步骤如下： (1)将质量分数为〇. 8wt%的Si02微球(平均直径1-2iim)和PMMA的混合后，在80°C水浴下完全溶解到氯苯中，得到PMMA浓度为20%的氯苯溶液，使用磁力搅拌器将溶液搅拌 均匀。
[0017] (2)将上述溶液旋涂到平坦的玻璃衬底（即基板）上，转速为800转/分钟。然后 加热烘干溶剂，加温达到PMMA的玻璃化温度，将周期性半球阵列的模具通过压印法使PMMA 表面形成一层半球界面，压印过程中的压力大约为5MPa，压印保持时间为200s。
[0018] (3)分离模具和基板（即玻璃衬底）后，得到以PMMA为母体材料，Si02微球为散射 介质，周期性半球阵列界面的增亮散射薄膜。
[0019] 实施例三 制备以PDMS为母体，ZnO微球为散射介质，周期性凸半球阵列界面的增亮散射薄膜。本 实例的具体步骤如下：将质量分数为lwt%的ZnO微球(直径1-2iim)超声分散于PDMS液体， 将混合的PDMS液体倒入周期性凹微半球的模具，加入固化剂，使PDMS固化，分离模具后，得 到以PDMS为母体，ZnO微球为散射介质，周期性凸半球阵列界面的增亮散射薄膜。
[0020] 有关本发明增亮散射膜的应用及性能实验 本发明增亮膜在0LED(有机电致发光器件）上的应用及性能测试： 将实施例一中获得的增亮散射膜用在0LED器件上，测试器对0LED的作用。
[0021] 在两片玻璃基板上制造两个结构完全相同的0LED器件，器件A贴上制备好的PVA 增亮散射薄膜的器件，器件B为对比器件，仅为普通的0LED器件，器件A的结构示意图如图 1所示。
[0022] 图3为器件A对比器件B的电流密度-亮度图，可以看出在相同电流密度下，器件 A的亮度比器件B的亮度有明显的提高。图3为器件A对比器件B的归一化的亮度-角度 关系图，可以看出，器件A的视角比器件B的更宽。
[0023] 实施例二和实施例三中增亮散射膜在LED上的应用及性能测试： 将实例二和实例三中制得的两种增亮散射膜，通过光学胶粘贴到市售的LED光源上， 测试得到器件分别在4V，4. 5V，5V，5. 5V下的亮度如下表： 表1.有无增亮散射膜时LED器件的亮度表_
【权利要求】
1. 一种新型增亮散射膜，其特征在于：它由聚合物母体介质（1)，嵌入母体内的散射介 质（2)和非平坦的纹理化界面（3)组成；其中所述的聚合物母体介质材料为：PVA (聚乙烯 醇），PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯），PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯），PDMS(聚二甲基硅氧 烷）中的任一种，具体情况下，可以根据器件基板选择合适折射率的有机聚合物材料作为 母体介质材料；散射介质为：BaS04, Si02, ZnO等无机材料，或聚娃氧烧有机材料中的任一 种；其形状可以为球形，椭球型或不定型；其颗粒尺寸可以为〇. 5~10 y m，优选1 y nT2 y m ; 散射介质的浓度可以为〇. lwt%~2wt%，优选0. 5wt%~l. 5wt%，具体最优浓度与母体材料和散 射介质有关；增亮散射膜中的非平坦的纹理化界面可以为：周期性的微球结构，周期性的 金字塔结构，或其他周期性或非周期性的微结构中的一种，非平坦的微结构尺寸，可以为 0? 5?10 u m。
2. -种新型增亮散射膜的制备方法，其特征在于具有以下步骤： a. 混合溶液的制备：将聚合物母体介质和散射介质按照一定比例（0. lwt°/T2wt%)混 合，溶解于可以完全溶解母体的溶剂中，如PVA母体可以选择去离子水为溶剂，PMMA可以选 择氯苯为溶剂，制备得到浓度为l〇%-3〇wt% (质量分数）的混合溶液；若聚合物母体为液态 (PDMS)，可以直接将散射介质与液态母体介质混合，散射介质的质量分数为0. lwt9T2Wt%; b. 纹理化界面的制备：可以通过光刻、压印、转印等方法来得到纹理界面；若使用压 印法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具压印得到纹理界面；若使用转印法，将 上述混合溶液旋涂在模具上，得到纹理化的界面；若使用光刻法，将上述混合溶液旋涂在平 坦基板上后，通过光刻技术在其表面制备图形，同样可以得到纹理化的薄膜； c. 增亮膜的获得：从上述基板上分离其表面的薄膜，即得到具有纹理化界面的增亮 膜。
【文档编号】G02B5/02GK104330842SQ201410568630
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】朱文清, 孙亮亮, 汤梅, 钱冰洁, 肖腾, 俞静婷 申请人:上海大学