CN110429198B - 光提取材料、光提取层及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光提取材料、光提取层及其制备方法和应用。该光提取材料包括基质单体、有机散射分散介质、无机散射纳米颗粒、交联剂、黏度调节剂、机械性能调节剂以及辅助添加剂。该光提取材料可以作为墨水制作光提取层，其各原料组分来源广泛，成本低，制作得到的光提取层可广泛应用于电致发光器件等发光装置中，可以提高发光装置的出光效率、出光均匀度和可视角度，具有制作工艺简单、对装置结构改变小等优点，可大范围量产。

Description

光提取材料、光提取层及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电致发光技术领域，尤其是涉及一种光提取材料、光提取层及其制备方法和应用。

背景技术

OLED、QLED等电致发光器件由于具有自发光、视角广、对比度高、低功耗、可实现柔性显示等优点，被广泛应用于新一代手机屏幕、电脑显示器、全彩电视等领域，受到大家广泛关注。与传统LCD相比，该类电致发光器件无需背光，当电流通过发光功能层时，发光材料就能发光。这大大降低了显示屏的厚度和能耗。

传统的电致发光器件即使内量子效率达到100％，由于基板模式、波导模式、表面等离子体模式以及寄生吸收的原因，外量子效率一般也就只有20％，即只有20％的光能够透射出来。

目前已有采用周期性的布拉格光栅结构来提升器件的外量子效率。但是这种方式会改变器件的光谱以及可视角，从而降低了器件的显示质量，并增加了器件结构的复杂度。而采用无规则的结构或者是多周期的布拉格光栅结构可以避免可视角小的缺点，但这样无疑又增加了结构复杂度，进而增加了成本，提高了量产的难度。

发明内容

基于此，有必要提供一种光提取材料、光提取层及其制备方法和应用，以在提高电致发光器件外量子效率的同时增大器件可视角，且工艺简单、对器件结构改变小。

一种光提取材料，包括如下质量百分比的各原料组分：

在其中一个实施例中，所述有机散射分散介质的折射率不小于1.7；和/或所述无机散射纳米颗粒的折射率不小于1.9。

在其中一个实施例中，所述无机散射纳米颗粒的粒径为10nm～30nm。

在其中一个实施例中，所述基质单体为甲基丙烯酸酯单体；和/或

所述有机散射分散介质选自乙烯基咔唑、NBPhen、T2T、以及Alq3中的至少一种；和/或

所述无机散射纳米颗粒选自SnO₂、TiO₂、ZrO₂、HfO₂以及ZnO₂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述交联剂为紫外交联剂或热交联剂；和/或

所述黏度调节剂选自甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙酯以及甲基丙烯酸苯酯中的至少一种；和/或

所述机械性能调节剂选自丁二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯以及己二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种；和/或

所述辅助添加剂选自稳定剂、干燥剂、调节表面张力的物质以及调节光透过率和雾度的物质中的至少一种。

一种光提取层，其是由上述任一实施例所述的光提取材料制备得到。

一种光提取层的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上形成一层均匀的光提取材料，所述光提取材料为上述任一实施例所述的光提取材料；

对所述光提取材料进行交联反应，整体干燥后，在所述衬底上制备得到光提取层。

一种发光模组，包括发光组件及上述光提取层，所述光提取层设于所述发光组件的出光侧。

在其中一个实施例中，所述发光组件为电致发光组件，所述发光组件包括阳极层、阴极层和发光功能层，所述发光功能层位于所述阳极层和所述阴极层之间，所述光提取层位于出光侧的电极层的远离所述发光功能层一侧的表面之上。

一种发光装置，包括壳体和设于所述壳体内的上述任一实施例所述的发光模组。

上述光提取材料可以作为墨水制作光提取层，其各原料组分来源广泛，成本低，制作得到的光提取层可广泛应用于电致发光器件等发光装置(包括各类单纯发光的装置或发光显示装置)中，可以提高发光装置的出光效率、出光均匀度和可视角度，具有制作工艺简单、对装置结构改变小等优点，可大范围量产。

具体地，该光提取材料通过添加无机散射纳米颗粒，优选折射率不小于1.9的高折射率纳米颗粒，可以提高光提取层的折射率，增加发光装置出光侧的出光效果。而且，无机散射纳米颗粒可以增强光的散射，从而使出光更均匀，有利于扩大可视视角，提升发光装置的发光和/或显示质量。

进一步，可以控制无机散射纳米颗粒为多尺寸粒径的纳米颗粒(即由多种粒径的纳米颗粒混合使用)，可以进一步增强光散射的异向性，避免由均一粒径(粒径一致或粒径变化范围非常小)的无机散射纳米颗粒造成散射光角度单一的问题，可以进一步提升可视视角。

更进一步，可以采用有机散射分散介质与无机散射纳米颗粒相混合的方案，这样通过控制有机散射分散介质的含量可以可控调节光提取层的折射率，如提高有机散射分散介质的含量虽然一定程度会降低折射率，但可以避免过多的无机散射纳米颗粒发生团聚，更加利于无机散射纳米颗粒的分散，从而可以提高光源发光碰到无机散射纳米颗粒发生散射几率和散射效果，提升出光效率，更进一步增加可视视角。

附图说明

图1为本发明一实施例的电致发光装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施例提供了一种光提取材料，其包括如下质量百分比的各原料组分：

基质单体用聚合反应的单体组分，熔点低，可作为溶剂用于溶解其他原料组分。在一个具体示例中，基质单体为甲基丙烯酸酯单体，例如可以选自2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、双酚A二甲基丙烯酸酯以及环己基甲基丙烯酸酯的至少一种。

有机散射分散介质优选折射率较高的分散介质，如在一个具体的示例中，有机散射分散介质的折射率要求不小于1.7。有机散射分散介质可选自乙烯基咔唑、NBPhen(2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉)、T2T(2,4,6-三(1,1'-联苯基)-1,3,5-三嗪)以及Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)等高折射率的有机分散介质中的至少一种。

无机散射纳米颗粒优选折射率较高的纳米颗粒，如在一个具体的示例中，无机散射纳米颗粒的折射率要求不小于1.9。无机散射纳米颗粒可以选自SnO₂、TiO₂、ZrO₂、HfO2以及ZnO₂等无机分散介质中的至少一种。

在一个具体示例中，无机散射纳米颗粒的粒径在10nm～30nm范围内，其可以是均一粒径的纳米颗粒，如粒径10nm的纳米颗粒、15nm的纳米颗粒、20nm的纳米颗粒、25nm的纳米颗粒或30nm的纳米颗粒，粒径均一并不是说粒径严格一样，可以允许在小范围内波动，如上下浮动不超过0.5nm等；无机散射纳米颗粒也可以是多尺寸粒径的纳米颗粒的混合物，如粒径10nm、15nm、20nm、25nm以及30nm的纳米颗粒中至少两种粒径纳米颗粒的混合。

交联剂为紫外交联剂或热交联剂，如丁二醇酯、乙二醇酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。

黏度调节剂用于降低整个光提取材料的黏度，提高无机散射纳米颗粒的分散性。在一个具体示例中，黏度调节剂可选自甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙酯以及甲基丙烯酸苯酯中的至少一种。

机械性能调节剂用于提升制得的光提取层的机械性能，如使光提取层满足所需的硬度、柔韧性或柔软度等要求。在一个具体示例中，机械性能调节剂可选自丁二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯以及己二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。

辅助添加剂选自稳定剂、干燥剂、调节表面张力的物质以及调节光透过率和雾度的物质中的至少一种。如在一个具体示例中，稳定剂可以选自2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸与2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸中的至少一种；干燥剂可以选自硅胶、氧化钙与氯化钙中的至少一种；用于调节表面张力的物质和用于调节光透过率和雾度的物质可选用已知的商业化添加剂。

上述光提取材料可以作为墨水制作光提取层，其各原料组分来源广泛，成本低，制作得到的光提取层可广泛应用于电致发光器件等发光装置(包括各类单纯发光的装置或发光显示装置)中，可以提高发光装置的出光效率、出光均匀度和可视角度，具有制作工艺简单、对装置结构改变小等优点，可大范围量产。具体地，该光提取材料通过添加无机散射纳米颗粒，优选折射率不小于1.9的高折射率纳米颗粒，可以提高光提取层的折射率，增加发光装置出光侧的出光效果。而且，无机散射纳米颗粒可以增强光的散射，从而使出光更均匀，有利于扩大可视视角，提升发光装置的发光和/或显示质量。

进一步，可以控制无机散射纳米颗粒为多尺寸粒径的纳米颗粒(即由多种粒径的纳米颗粒混合使用)，可以进一步增强光散射的异向性，避免由均一粒径(粒径一致或粒径变化范围非常小)的无机散射纳米颗粒造成散射光角度单一的问题，可以进一步提升可视视角。

在一个实施例中，上述提供的光提取材料中可以不含有有机散射分散介质。例如，在一个具体示例中，该光提取材料包括如下质量百分比的各原料组分：

其中，无机散射纳米颗粒的质量百分比可进一步优选为20％-30％。

在另一个实施例中，该光提取材料可以同时含有有机散射分散介质和无机散射纳米颗粒。例如，在一个具体示例中，该光提取材料包括如下质量百分比的各原料组分：

通过采用有机散射分散介质与无机散射纳米颗粒相混合的方案，这样通过控制有机散射分散介质的含量可以可控调节光提取层的折射率，并且由于有机散射分散介质的存在，更加利于无机散射纳米颗粒的分散，从而可以提高光源发光碰到无机散射纳米颗粒发生散射几率和散射效果，提升出光效率，更进一步增加可视视角。

本发明还提供了一种光提取层，其是由上述任一实施例所述的光提取材料制备得到。

光提取层的厚度可以是但不限于5μm～30μm。

本发明进一步还提供了一种光提取层的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在衬底上形成一层均匀的光提取材料，光提取材料为上述任一实施例的光提取材料；

步骤二：对光提取材料进行交联反应，整体干燥后，在衬底上制备得到光提取层。

衬底可以是各类硬质或软质基底，例如可以直接选用透明玻璃作为衬底，在透明玻璃上成型制作光提取层，得到表面设有光提取层的透明玻璃，可以作为发光装置的出光侧的保护盖板；又如可以选择具有离型表面的离型膜等衬底，在其上成型制作光提取层，后续可以撕去该离型膜等衬底，将光提取层直接安装在发光组件上用于光提取。

在衬底上形成一层均匀的光提取材料，可以选用但不限于喷墨打印、丝网印刷、狭缝刮涂、旋涂等方式形成。

交联反应可以视交联剂的类型选择紫外光固化交联或者热交联。紫外交联如可以选用紫外光处理3min～10min，热交联如可以在150℃～250℃下反应10min～30min。

在交联反应后，优选在60℃～100℃(如80℃)下加热粗产品10min～30min，以除去粗产品表面吸附的水分。

进一步优选的，在交联反应之前，将光提取材料在30℃～50℃烘烤一段时间，如烘烤30min，这样可以使得光提取材料在衬底表面更加均匀分布。

上述制作的光提取层可用于各类发光模组中。例如，本发明一实施例还提供了一种发光模组，其包括发光组件及上述光提取层，光提取层设于发光组件的出光侧。

在一个具体示例中，上述发光模组中的发光组件为电致发光组件。发光组件包括阳极层、阴极层和发光功能层，发光功能层位于阳极层和阴极层之间，光提取层位于出光侧的电极层的远离发光功能层一侧的表面之上。可理解，在其他具体示例中，该发光模组中的发光组件也不限于电致发光组件，如也可以是LED背光组件等。

更具体地，该发光模组中的发光功能层包括空穴注入层与空穴传输层中的至少一层、发光层、和空穴阻挡层与电子注入层中的至少一层，各层依功能依次层叠设置。

阳极层可以是但不限于采用溅射工艺制作的厚度为50～150nm的ITO透明阳极层；空穴注入层可以是但不限于采用喷墨打印工艺制作，其厚度可以是但不限于30～80nm；空穴传输层可以是但不限于采用喷墨打印工艺制作，其厚度可以是但不限于20～50nm；发光层可以是但不限于采用喷墨打印工艺制作，其厚度可以是但不限于20～60nm，其可以是有机发光层，也可以是量子点发光层；电子传输层可以是但不限于采用蒸镀工艺制作，其厚度可以是但不限于10～30nm；电子注入层可以是但不限于采用蒸镀工艺制作，其厚度可以是但不限于1～10nm；阴极层可以是但不限于采用蒸镀工艺制作，其厚度可以是但不限于100～200nm。

此外，发光功能层还可以含有电子阻挡层和空穴阻挡层中的至少一层。

对于透明阳极层，该光提取层可以位于透明阳极层与透明基板之间，透明阳极层可沉积在该光提取层之上。对于透明阴极层，该光提取层也可以预先制作好后，安装在出光侧的透明阴极层之上。因而，具有该电致发光组件的发光模组可以是顶发射的发光模组，也可以是底发射的发光模组。

本发明进一步还提供了一种发光装置，其包括壳体和设于壳体内的上述任一实施例所述的发光模组。该发光装置可以是各类用于照明的单纯发光的装置，也可以是各类通过不同颜色的像素单元配合进行发光显示的发光显示装置。

以下以图1所示的有机电致发光器件100为例，对本发明的光提取材料、光提取层及其制备方法和应用作进一步详细的说明。可理解，本发明的光提取材料、光提取层可以应用在不限于图1所示的有机电致发光器件100中，具体可如上面所述。

图1所示的有机电致发光器件100为底发射型发光器件，其包括在透明基板101上依次层叠设置的光提取层102、透明ITO阳极层103、空穴注入层104、空穴传输层105、发光层106、电子传输层107、电子注入层108和阴极层109。透明基板101、透明ITO阳极层103、空穴注入层104、空穴传输层105、发光层106、电子传输层107、电子注入层108和阴极层109为通用的有机发光器件的结构层，光提取层102使用上述光提取材料制作得到。

具体地，该光提取层102通过如下步骤制备得到：将如下表1具体实施例所用到的光提取材料通过喷墨打印的工艺均匀喷涂在玻璃基板上，然后于40℃真空烘烤30min，使光提取层更加均匀；再使用紫外光处理3min～10min，促使交联，最后置于80℃加热10min～30min，除去光提取层表面吸附的水分。

表1

表2

由上述表的检测数据可以看出，通过使用上述光提取材料制作光提取层应用在有机电致发光器件中，可以显著提高器件的效率和可视角度范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光提取材料，其特征在于，包括如下质量百分比的各原料组分：

2.如权利要求1所述的光提取材料，其特征在于，所述有机散射分散介质的折射率不小于1.7；和/或

所述无机散射纳米颗粒的折射率不小于1.9。

3.如权利要求1所述的光提取材料，其特征在于，所述无机散射纳米颗粒的粒径为10nm～30nm。

4.如权利要求1～3中任一项所述的光提取材料，其特征在于，所述基质单体为甲基丙烯酸酯单体；和/或

所述有机散射分散介质选自乙烯基咔唑、NBPhen、T2T以及Alq3中的至少一种；和/或

所述无机散射纳米颗粒选自SnO₂、TiO₂、ZrO₂、HfO₂以及ZnO₂中的至少一种。

5.如权利要求1～3中任一项所述的光提取材料，其特征在于，所述交联剂为紫外交联剂或热交联剂；和/或

所述黏度调节剂选自甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙酯以及甲基丙烯酸苯酯中的至少一种；和/或

所述机械性能调节剂选自丁二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯以及己二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种；和/或

所述辅助添加剂选自稳定剂、干燥剂、调节表面张力的物质以及调节光透过率和雾度的物质中的至少一种。

6.一种光提取层，其特征在于，其是由权利要求1～5中任一项所述的光提取材料制备得到。

7.一种光提取层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上形成一层均匀的光提取材料，所述光提取材料为权利要求1～5中任一项所述的光提取材料；

对所述光提取材料进行交联反应，整体干燥后，在所述衬底上制备得到光提取层。

8.一种发光模组，其特征在于，包括发光组件及如权利要求6所述的光提取层，所述光提取层设于所述发光组件的出光侧。

9.如权利要求8所述的发光模组，其特征在于，所述发光组件为电致发光组件，所述发光组件包括阳极层、阴极层和发光功能层，所述发光功能层位于所述阳极层和所述阴极层之间，所述光提取层位于出光侧的电极层的远离所述发光功能层一侧的表面之上。

10.一种发光装置，其特征在于，包括壳体和设于所述壳体内的如权利要求8或9所述的发光模组。

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