专利名称：层合到玻璃基底上的oled光提取膜的制作方法
层合到玻璃基底上的OLED光提取膜
背景技术：
有机发光二极管(OLED)装置包括夹在阴极与阳极之间的电致发光有机材料薄膜，并且这些电极中的一者或两者均为透明导体。当在装置两端施加电压时，电子和空穴从它们各自的电极注入，并通过中间形成发光激子而在电致发光有机材料中复合。在OLED装置中，所产生的光通常由于装置结构内的工艺而损耗掉70%以上。折射率较高的有机层和铟锡氧化物(ITO)层与折射率较低的基底层之间的界面处的陷光是提取效率低下的主要原因。只有相对少量的发射光作为“可用”光穿过透明电极。大部分光会发生内反射，这导致这些光从装置边缘发出，或陷在装置内并在反复穿行之后最终因吸收到装置内而损耗掉。 由于柔性和刚性基底均用于OLED装置中，因此光提取膜需要既与柔性基底相容，又要与刚性基底相容。
发明内容
符合本发明的光提取膜包括大体透明的柔性膜；施加到所述膜上的低折射率纳米结构化层；以及施加到所述纳米结构化层上的高折射率平面化回填层。在与所述纳米结构化层相背的一侧上将玻璃基底层合到所述大体透明的柔性膜上，且在所述膜与所述玻璃基底之间包括超超低折射率区域。符合本发明的制备光提取膜的方法包括提供大体透明的柔性膜；将低折射率纳米结构化层施加到所述膜；以及将高折射率平面化回填膜施加到所述纳米结构化层上。所述方法还包括在与所述纳米结构化层相背的一侧上将玻璃基底层合到所述大体透明的柔性膜上；以及在所述膜与所述玻璃基底之间提供超低折射率区域。
附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式
阐明本发明的优点和原理。在这些附图中，图I是具有纳米结构的光提取膜的示意图；图2是具有纳米粒子的光提取I吴的不意图；图3是OLED装置的示意图，所述OLED装置具有通过粘合剂和空隙层合到玻璃基底上的光提取Ii旲；图4是OLED装置的示意图，所述OLED装置具有通过结构化粘合剂层合到玻璃基底上的光提取膜；以及图5是OLED装置的示意图，所述OLED装置具有通过超低折射率材料层合到玻璃基底上的光提取膜。
具体实施例方式本发明的实施例涉及光提取膜以及它们对OLED装置的使用。光提取膜的实例在美国专利申请公开No. 2009/001575和No. 2009/0015142中有所描述。图I是具有纳米结构的光提取膜10的构造示意图。光提取膜10包括大体透明的柔性膜基底18 ;低折射率纳米结构化层16 ;高折射率平面化回填层14 ;以及可选的保护层12。纳米结构化层16包括纳米结构，即，具有小于2微米，优选小于I微米的至少一个维度的结构。所述纳米结构化层可具有周期性、准周期性或无规则的光学纳米结构分布或图案，包括光子晶体结构或直线光栅。术语光子晶体结构是指散布着这样的材料的周期性或准周期性光学纳米结构该材料具有足够不同的折射率，使得该结构能够在材料的允许电磁模式的光谱内产生能隙。纳米结构可以是一维的，即，具有小于2微米的至少一个维度，例如宽度。一维纳米结构包括(例如)连续或细长的棱柱或脊。纳米结构可以是二维的，即，具有小于2微米的至少两个维度，例如两个面内方向。二维纳米结构包括(例如)圆形或方形的柱子。平面化回填层14施加在纳米结构化层16上，以使该层平面化并用于形成折射率对比。具有高折射率回填层14的低折射率纳米结构化层16意味着，回填层14具有高于纳 米结构化层16的折射率，且回填层14与纳米结构化层16之间的折射率差值足够大，以增强与光提取膜10光学通信的OLED装置的光提取。低折射率纳米结构化层16通常具有在I. 4到I. 6范围内的折射率，但可以使用不同的范围。用于光提取膜的高折射率回填层的实例在2008年10月31日提交的美国专利申请No. 12/262393中有所描述。图2是具有纳米粒子的光提取膜20的示意图。光提取膜20包括大体透明的柔性膜基底28 ;低折射率纳米结构化层26 ;高折射率平面化回填层24 ;以及可选的保护层22。纳米结构化层26包括纳米粒子，即，具有小于2微米，优选小于I微米的至少一个维度的粒子。纳米粒子可由有机材料或其他材料构成，且它们可具有任何规则或不规则的粒子形状。或者，纳米粒子可以多孔粒子来实施。纳米结构的分布也可以具有变化的间距和特征尺寸。纳米粒子的至少一部分优选地与柔性基底接触，且纳米粒子下方可具有空隙。纳米粒子层可以用纳米粒子单层(具有团聚的纳米粒子层)或者纳米粒子多层来实施。纳米粒子可在不使用粘结剂的情况下进行涂覆，这可以致使纳米粒子团聚。此外，纳米粒子优选地进行涂覆，或以表面层方式施加到所述柔性基底。用于光提取膜的纳米粒子的实例在2008年12月17日提交的美国专利申请No. 12/336889中有所描述。平面化回填层24施加在纳米结构化层26上，以使该层平面化并用于形成折射率对比。具有高折射率回填层24的低折射率纳米结构化层26意味着，回填层24具有高于纳米结构化层26中的纳米粒子的折射率，且回填层24与纳米结构化层26中的纳米粒子之间的折射率差值足够大，以增强与光提取膜20光学通信的OLED装置的光提取。用于光提取膜10和20的基底、低折射率层、高折射率层以及可选的保护层的材料在上文提及的公开专利申请中提供。用于制备光提取膜10和20的工艺也在上文提及的公开专利申请中提供。图3是OLED装置30的示意图，所述OLED装置具有通过粘合剂34以及含有空气或惰性气体(例如，氮气或氩气)的空隙40层合到玻璃基底36上的光提取膜32。光提取膜32通过粘合剂34和空隙40在与纳米结构化层相背的一侧上层合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜32与玻璃基底36之间形成超低折射率区域。超低折射率区域用于确保不会因玻璃基底36发生光损耗，或者此类光损耗可忽略不计。空隙40的宽度受到控制，以形成超低折射率区域。粘合剂34可布置在玻璃基底36的周边周围以形成空隙40，或者粘合剂34可在玻璃基底36上图案化，例如成条状或方形图案，以形成多个空隙或凹坑。图4是OLED装置42的示意图，所述OLED装置具有通过结构化粘合剂46层合到玻璃基底48上的光提取膜44。光提取膜44通过粘合剂46在与纳米结构化层相背的一侧上层合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜44与玻璃基底48之间形成超低折射率区域。所述超低折射率区域用于增强通过玻璃基底48从OLED装置42的光提取。粘合剂46的结构化用于在光提取膜44与玻璃基底48之间捕集空气，且所收集的空气形成超低折射率区域。粘合剂46能够以多种方式结构化，例如通过使用具有待赋予粘合剂46的结构化图案的工具来在层合过程中形成气阱。作为使用结构化粘合剂的替代形式，超低折射率区域可包括抗反射(AR)结构化表面，AR结构化表面的实例在2008年12月30日提交的美国临时专利申请No. 61/141517中有所描述。类似于结构化粘合剂，所述AR结构化表 面用于捕集空气以形成超低折射率区域。图5是OLED装置50的示意图，所述OLED装置具有通过超低折射率材料54层合到玻璃基底56上的光提取膜52。光提取膜52通过超低折射率材料54在与纳米结构化层相背的一侧上层合到柔性膜基底(例如，膜18和28)上，以在光提取膜52与玻璃基底56之间形成超低折射率区域。所述超低折射率区域用于增强通过玻璃基底56从OLED装置50的光提取。超低折射率材料的实例在美国专利申请No. 61/294600和No. 61/294577中有所描述，这两个申请均与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或其他膜实施，以增强从OLED装置的光提取。超低折射率区域通常具有在I. O到I. 5范围内的折射率，但可以使用其他范围。光提取膜可以使用任何膜层合方法来层合到玻璃基底上。用于层合胶粘体的方法在美国专利申请No. 2008/0196822中有所描述。将光提取膜层合到玻璃基底上使得它们与使用或需要刚性基底的OLED装置相容。此外，使用超低反射率区域可通过帮助减小在OLED装置直接层合到玻璃基底上时产生的损耗来增强从OLED装置的光提取。SM实例IOLED装置按照上文提及的美国专利申请No. 12/262393中的实例5构造，不同的是铟锡氧化物(ITO)层的厚度是lOOnm。大约为2. 54cm X2. 54cm (I英寸X I英寸)的方形是使用剃刀刀片精确切割的OCA 8171 (可得自美国明尼苏达州圣保罗市(St.Paul)的3M公司(3M Company)的光学粘合剂)。OLED装置使用精确切割OCA 8171膜层合到玻璃上，维持受控宽度的空隙。在该装置中，空隙通过在OLED装置的活性区中在膜与玻璃之间留有气阱来形成。使用PR650适光相机(可得自美国加利福尼亚州查兹沃斯(Chatsworth)的照片研究公司(Photo Research, Inc.))以及 Keithley 2400Sourcemeter (可得自美国俄亥俄州克利夫兰(Cleveland)的吉时利仪器公司(Keithley Instruments, Inc.))来记录所述装置在O到20mA/cm2电流密度范围内的同轴亮度-电流-电压(LIV)特性。该LIV测量显示，层合的OLED装置在1000尼特下具有35Cd / A的峰值效率，与该装置在层合之前的峰值效率，即1000尼特下的36Cd / A极为类似。IOmA / m2下的同轴亮度在层合之前是5221Cd /m2，在层合之后是5729Cd / m2。IOmA / m2下的累积强度在层合之前是10460流明/ m2，在层合之后是11192流明/ m2。实例2 (比较例)OLED装置按照美国专利申请No. 12/262393中的实例5构造，不同的是ITO层的厚度是lOOnm。OLED装置使用OCA 8171膜的连续层层合到玻璃上。对层合的OLED装置的LIV测量显示，与未层合的装置相比，外在效率显著下降。LIV测量显示，层合的OLED装置在1000尼特下具有36Cd / A的峰值效率，远小于该装置在层合之前的峰值效率，即1000尼特下的42Cd / A。实例 3OLED装置的构造类似于实例I中的装置，不同的是该装置的构造方法是首先将回填的500nm间距光子晶体纳米结构化膜层合到玻璃上，然后沉积ITO层，再沉积OLED层。
为了将光子晶体层合到玻璃上，如实例I中所述制备精确切割0CA8171膜。通过将光子晶体膜与精确切割0CA8171层合，在玻璃与OLED装置的活性区之间形成受控宽度的空隙。为了进行比较，构造该装置的未将光子晶体膜层合到玻璃上的复制品。如实例I所述执行LIV测量。所述LIV测量显示，层合的OLED装置在1000尼特下具有45Cd / A的峰值效率，与未层合装置的峰值效率相同。IOmA / m2下的同轴亮度在未层合情况下是4282Cd / m2,在层合情况下是5428Cd / m2。IOmA / m2下的累积强度在未层合情况下是8261流明/ m2，在层合情况下是10626流明/ m2。实例4 (比较例)装置的构造类似于实例3中的装置，不同的是使用OCA 8171的连续层来进行层
八
口 ο如实例I所述执行LIV测量。所述LIV测量显示，层合的OLED装置在1000尼特下具有32Cd / A的峰值效率，远小于装置在未层合情况下的峰值效率，该峰值效率被确定为1000尼特下的42Cd / A。IOmA / m2下的同轴亮度在未层合情况下是5215Cd / m2，在层合情况下是3802Cd / m2。IOmA / m2下的累积强度在未层合情况下是10573流明/ m2，在层合情况下是8573流明/ m2。
权利要求
1.一种层合到有机发光二极管装置玻璃基底的光提取膜，所述光提取膜包括 大体透明的柔性膜； 低折射率纳米结构化层，所述低折射率纳米结构化层施加到所述大体透明的柔性膜上； 高折射率平面化回填层，所述高折射率平面化回填层施加到所述纳米结构化层上； 玻璃基底，所述玻璃基底在与所述纳米结构化层相背的一侧上层合到所述大体透明的柔性膜上；以及 超低折射率区域，所述区域在所述大体透明的柔性膜与所述玻璃基底之间。
2.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率区域包括一个或多个空隙。
3.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率区域包括氩气或氮气。
4.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率区域包括结构化粘合剂。
5.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率区域包括抗反射结构化表面。
6.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述超低折射率区域包括超低折射率材料。
7.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述低折射率纳米结构化层包括纳米粒子，所述纳米粒子以表面层方式施加到所述大体透明的柔性膜上。
8.根据权利要求I所述的光提取膜，其中所述低折射率纳米结构化层包括光子晶体结构或直线光栅。
9.根据权利要求I所述的光提取膜，还包括保护层，所述保护层施加到所述回填层上。
10.一种制备层合到有机发光二极管装置玻璃基底的光提取膜的方法， 所述方法包括 提供大体透明的柔性膜； 将低折射率纳米结构化层施加到所述大体透明的柔性膜上； 将高折射率平面化回填层施加到所述纳米结构化层上；以及 在与所述纳米结构化层相背的一侧上将玻璃基底层合到所述大体透明的柔性膜上，其中所述层合步骤包括在所述大体透明的柔性膜与所述玻璃基底之间提供超低折射率区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述超低折射率区域包括一个或多个空隙。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述超低折射率区域包括氩气或氮气。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述超低折射率区域包括结构化粘合剂。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述超低折射率区域包括抗反射结构化表面。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述超低折射率区域包括超低折射率材料。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述低折射率纳米结构化层包括纳米粒子，所述纳米粒子以表面层方式施加到所述大体透明的柔性膜上。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述低折射率纳米结构化层包括光子晶体结构或直线光栅。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括将保护层施加到所述回填层上。
全文摘要
本发明涉及一种层和到有机发光二极管(OLED)装置玻璃基底的光提取膜。所述光提取膜包括大体透明的柔性膜；施加到所述膜上的低折射率纳米结构化层；以及施加到所述纳米结构化层上的高折射率平面化回填层。在与所述纳米结构化层相背的一侧上将玻璃基底层合到所述大体透明的柔性膜上，且在所述膜与所述玻璃基底之间包括超低折射率区域。所述超低折射率区域用于减小因所述玻璃基底产生的光损耗。
文档编号H05B33/02GK102844685SQ201180019709
公开日2012年12月26日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年4月22日
发明者哈·T·勒, 张俊颖, 谢尔盖·A·拉曼斯基, 斯科特·M·塔皮奥, 郝恩才, 戴维·B·斯特格尔, 塞雷娜·L·莫伦豪尔 申请人:3M创新有限公司