CN112823435A - 用于有机发光二极管的具有高折射率纳米颗粒的光抽取结构 - Google Patents
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Abstract
一种有机发光二极管组件(100)，包括：二极管上部结构(110)，包括阴极(140)、具有na的折射率的阳极(120)、及介于所述阴极(140)与所述阳极(120)之间的有机发光半导体材料(160)；及光衍射子结构(150)，提供来自所述二极管上部结构(110)的光的散射横截面。所述光衍射子结构(150)包括：透明基板(156)、与所述基板(156)接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒(154)上方且具有np的折射率的平坦化层(152)。进一步地，np是在na的25％内，且ns>np。此外，ns≥约1.9。
Description
技术领域
本公开内容大致与有机发光二极管(OLED)、基于OLED的照明设备、及基于OLED的显示设备相关；更详细来说，本公开内容与用于与OLED一起使用的光抽取结构、组件、及构件、以及制作所述光抽取结构、组件、及构件的方法相关。
背景技术
采用OLED技术的影像呈现设备现在很普遍。OLED技术的一个缺点是，由OLED活性材料(OAM)所产生的光易于低效地从设备输出耦接(out-coupling)。OLED的有机层通常对于光透射及输出耦接来说造成低效的平坦波导器。更详细来说，由OLED所透射的光可能被捕集在平坦的波导器中，而不是与单独的半导电层及导电层的平面垂直地发射。这种捕集的光可能接着被设备的损耗部件吸收，或在其他情况下在不使用的方向上散射，或在一些情况下可能使由OLED设备所呈现的影像位移。
虽然基于OLED的照明并不涉及影像产生及影像位移的问题，但光透射效率仍然是重要的。也就是说，效率(意指注射的电载流子单位数量所产生的有用照射光子数量)在基于OLED的照明应用中是高度重要的。OLED设备的内部量子效率(重新结合的电子及电洞单位数量所产生的光子数量)可以达到几乎完美的值(通常超过99％)。主要问题是如何在对照射有用的方向上(即一般是在与OLED堆叠垂直的方向上)抽取这些光子。捕集在OLED设备的有机区域中的大部分光子永远不会离开设备，且在与需要用来供应电荷载流子的导体的表面等离极化激元(SPP)的交互作用中消耗。
因此，需要具有增加的从OLED的OAM到空气的光抽取效率(即光学抽取(OE))的OLED设备。此外，需要可以用相对低的处理相关成本及高良率来制造的高效率OLED设备配置。
发明内容
依据本公开内容的一些方面，提供了一种有机发光二极管(OLED)组件，所述OLED组件包括：二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面。所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层。进一步地，np是在na的25％内，且ns>np。此外，ns≥约1.9。
依据本公开内容的一些方面，提供了一种有机发光二极管(OLED)组件，所述OLED组件包括：二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面。所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层。进一步地，np是在na的25％内，ns>np，且ns≥约1.9。此外，所述多个纳米颗粒的尺寸的范围从约200nm到约30微米，且所述多个纳米颗粒布置在所述基板上的单层中。
依据本公开内容的一些方面，提供了一种有机发光二极管(OLED)组件，所述OLED组件包括：二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面。所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层。进一步地，np是在na的25％内，ns>np，且ns≥约1.9。此外，所述OLED组件包括至少40％进入所述基板的光抽取效率。
将在随后的详细说明中阐述额外的特征及优点，且本领域中的技术人员将通过所述说明容易理解所述特征及优点，或通过实行如本文中所述的实施例来认识所述特征及优点，所述实施例包括了随后的详细说明、权利要求书、以及附图。
要了解到，上述的一般说明及以下的详细说明两者描述了各种实施例，且旨在提供概观或架构以理解所请求保护的目标的本质及特性。
包括了附图以提供各种实施例的进一步了解，且将所述附图并入此说明书且构成此说明书的一部分。所述附图绘示本文中所述的各种实施例，且与说明书一起用来解释所请求保护的目标的原理及操作。
附图说明
下文是附图中的图式的说明。所述图式不一定是依比例的，且为了明确及简洁起见，可能在比例上夸张地示出或示意地示出图式的某些特征及某些视图。
在所述绘图中：
图1是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明。
图2A是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有与基板接触的纳米颗粒。
图2B是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有嵌入在基板中的纳米颗粒。
图2C是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有部分嵌入在基板中的纳米颗粒。
图2D是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有与基板接触、嵌入在基板中、或部分嵌入在基板中的纳米颗粒。
图2E是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有与基板接触、嵌入在基板中、或部分嵌入在基板中的不同形状的纳米颗粒。
图3A是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有布置在与基板接触的密堆积单层中的纳米颗粒、及基板与纳米颗粒之间的气隙。
图3B是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件的示意说明，所述OLED组件具有布置在与基板接触的密堆积单层中的纳米颗粒。
图4是依据本公开内容的一个实施例适用于OLED组件的多个纳米颗粒的粒度分布图。
图5A是依据本公开内容的实施例具有不同纳米颗粒尺寸的三种OLED组件配置的光学增强(OE)图，所述光学增强是所述配置的平坦化层的折射率的函数。
图5B是依据本公开内容的实施例的具有不同的基板折射率的OLED组件配置的光抽取效率(EQE)与不具有基板的OLED组件的进入空气的抽取效率的比较图。
图5C是依据本公开内容的实施例具有不同的纳米颗粒密度的两种OLED组件配置的光学增强(OE)图，所述光学增强是纳米颗粒的折射率的函数。
图6A是依据本公开内容的实施例分布在基板上的单层中的纳米颗粒的扫描式电子显微镜(SEM)显微照片。
图6B是依据本公开内容的一个实施例的OLED组件配置的横截面的SEM显微照片。
在与图式结合阅读时，将会更佳地了解前述概要以及以下的某些本发明技术的详细说明。应了解到，权利要求书不限于图式中所示的布置及工具。并且，图式中所示的外观是可以用来实现所述的装置功能的许多装饰外观中的一者。
具体实施方式
将在以下的详细说明中阐述额外的特征及优点，且本领域中的技术人员将通过所述说明以及权利要求书及附图理解或通过实行如以下说明中所描述的实施例以及权利要求书及附图认识所述特征及优点。
如本文中所使用的，用语“及/或”在用于二或更多个项目的列表中时，意指可以采用所列出的项目中的任何一者本身或可以采用所列出的项目中的二或更多者的任何组合。例如，若将组成描述为包含成分A、B、及/或C，则所述组成可以单独包含A；单独包含B；单独包含C；包含A及B的组合；包含A及C的组合；包含B及C的组合；或包含A、B、及C的组合。
在此文件中，例如为第一及第二、顶部及底部等等的关系用语仅用来将一个实体或动作与另一个实体或动作进行区隔，而不一定需要或暗示此类实体或动作之间的任何实际的此类关系或顺序。
本领域中的技术人员及制作或使用本公开内容的人员将想到本公开内容的变体。因此，应了解，附图中所示出的及上文所描述的实施例仅是为了说明的目的且不旨在限制依据专利法的原理(包括等同原则)所解读的本公开内容的范围，所述范围是由以下的权利要求书所界定的。
为了此公开内容的目的，用语“耦接”一般意指两个组件(用电气的或机械方式)彼此直接或间接接合。此类接合可以本质上是固定的或本质上是可动的。可以用两个组件(电气的或机械的)及任何额外的中间构件实现此类接合，所述中间构件彼此或与所述两个组件一体地形成为单一的整体。除另有说明外，此类接合可以本质上是永久的，或可以本质上是可移除的或可释放的。
本文中所使用的用语“约”意味着，数量、尺寸、配方、参数、及其他量及特性是不准确或不需要是准确的，而是依需要可以是近似及/或较大或较小的反射公差、转换因子、舍入、测量误差等等、及本领域中的技术人员所已知的其他因素。在将用语“约”用于描述值或范围的端点时，应将本公开内容理解为包括所指称的特定值或端点。无论本说明书中的数值或范围端点是否记载“约”，数值或范围端点都是要包括两种实施例：一种被“约”修饰，而一种不被“约”修饰。将进一步了解到，范围中的每一者的端点与另一个端点相比是有效的(significant)且是独立于另一个端点。
如本文中所使用的用语“实质”、“实质上”、及其变化旨在叙述，所述特征等于或几乎等于一个值或描述。例如，“实质平坦”的表面旨在指示平坦或几乎平坦的表面。并且，“实质”旨在指示两个值是相等或几乎相等的。在一些实施例中，“实质”可以指示在彼此约10％内的值，例如在彼此约5％内的值，或在彼此约2％内的值。
如本文中所使用的方向性用语(例如上、下、右、左、前、后、顶、底)是仅参照如所绘制的图式而作出的，且不是要暗示绝对的定向。
如本文中所使用的用语“所述”或“一”意味着“至少一个”，且不应限于“只有一个”，除非另有明确地指示。例如，因此对于“一组件”的指称包括了具有二或更多个此类组件的实施例，除非上下文另有清楚指示。
如本文中也使用的用语“纳米颗粒”及“颗粒”可互换地用来指具有从约200nm到约30微米或如本文中所具体公开的更小范围的尺寸(例如针对颗粒的最大尺度或直径的尺寸)的颗粒。因此，本公开内容的纳米颗粒可以包括微米级、纳米级、或微米级及纳米级的颗粒。
如本文中也使用的，用语“光抽取效率(EQE)”指的是本公开内容的OLED结构从所述OLED结构的发光材料(例如所述OLED结构的OLED活性材料)向空气或设备的收容所述OLED结构的另一方面透射光的效率。
本文中也使用的用语“光学增强(OE)”指的是本公开内容的OLED结构与不具有光衍射子结构的相同OLED结构相比，从本公开内容的所述OLED结构的发光材料透射光的增强因子。
本文中也使用的用语“折射率”用来指层、构件、组件、结构、上部结构、或子结构具有特定的光学折射率或有效光学折射率(例如基于其材料组合的折射率的总和)。
本文中也使用的用语“高折射率”用来指层、构件、组件、结构、上部结构、或子结构具有至少1.8的折射率。
本文中也使用的用语“低折射率”用来指层、构件、组件、结构、上部结构、或子结构具有1.55或更小的折射率。
大致参照附图且特别是图1，将理解，所述插图是为了描述特定实施例的目的，且不旨在将本公开内容的随附权利要求书限于所述特定实施例。所述附图不一定是按照比例的，且为了明确及简洁起见，可能在比例上夸张地示出或用示意形式示出附图的某些特征及某些视图。
此公开内容中描述的是有机发光二极管(OLED)、OLED组件、基于OLED的照明设备、及基于OLED的显示设备。本公开内容更详述了用于与OLED一起使用的光抽取结构、组件、及构件，以及制作所述光抽取结构、组件、及构件的方法。更一般来说，本文中所公开的OLED结构提供了增加的来自由这些结构的OAM向空气所透射的光的光学增强(OE)。这些OLED结构包括耦接到光衍射子结构的OLED照明设备，且光衍射子结构包括高折射率平坦化层、包括纳米颗粒的散射层、及基板(例如聚合的、玻璃的、或玻璃陶瓷的基板)。
本文中所公开的OLED结构及组件的实施例解决了增加基于OLED照明设备或其他发光OLED设备(例如显示器，且更具体来说是底部或顶部发射OLED设备)的输出耦接效率的需要。OLED结构及组件可以实现沉积在刚性或柔性的低折射率基板(例如聚合的、玻璃的、或玻璃陶瓷的基板)与高折射率OAM之间的材料层中的散射及波导效应的最大利用，以针对由OAM所产生的给定光量实现基于OLED设备更大的光输出。在一些实施方式中，此种光学增强(OE)可以通过引入以下项目来实现：位于OLED附近的高折射率平坦化层、与所述平坦化层接触的低折射率基板、及位于所述平坦化层内或用其他方式耦接到所述平坦化层且与所述基板接触的高折射率纳米颗粒(例如具有由OAM所产生的光的波长的数量级或大于所述波长的直径)。
存在与本公开内容的OLED结构及组件相关联的各种优点。一个优点是，本公开内容的OLED组件相对于常规的OLED设备展示了大于2.5倍的输出耦接效率增加的光学增强(OE)水平量。另外，利用具有带有较低的讯号损耗水平的OAM的OLED设备，接近3倍的输出耦接效率增加的OE水平是可行的。本公开内容的OLED组件的另一个重要优点是，所述OLED组件可以用相对简单的制造过程来制造，特别是与常规的OLED设备或具有宣称增加OE水平的配置的其他OLED设备相比。
现参照图1，提供了依据本公开内容的一个实施例的OLED组件100的示意说明。所绘示的OLED组件100可以包括二极管上部结构110及光衍射子结构150。光衍射子结构150可以用作用于光衍射的独立装置(例如在没有二极管上部结构的情况下，在安装在另一个光透射设备或组件上时)。二极管上部结构110可以包括阳极120、阴极140、及介于阳极120与阴极140之间的有机发光半导体材料160。光衍射子结构150可以包括透明基板156、分布在透明基板156的波导面158上方的光衍射层151。衍射层151包括多个纳米颗粒154、及平坦化层152。所述多个纳米颗粒154介于透明基板156与平坦化层152之间、或在所述透明基板及所述平坦化层中的任一者或两者内。透明基板156可以包括玻璃、玻璃陶瓷、聚合物、或这些材料的组合。
再次参照图1，平坦化层152可以具有np的折射率。透明基板156可以具有ng的折射率。阳极120可以具有na的折射率。进一步，在分布在透明基板156上方或内时，所述多个纳米颗粒154可以具有折射率ns。也如图1中所示，多个纳米颗粒154可以具有在颗粒之间及/或环绕颗粒的可选粘合基质157。在存在时，粘合基质157可以包括与平坦化层152、透明基板156相同的材料、或另一种材料，所述材料具有与平坦化层152及透明基板156、或这些材料的组合相同或实质相同的折射率。进一步地，依据一些实施例，粘合基质157可以具有在平坦化层152及透明基板156的彼等折射率之间的折射率。
依据OLED组件100的一些实施例，平坦化层152的折射率(np)被配置为与阳极140的折射率(na)实质类似。在一些实施方式中，平坦化层的折射率(np)是在阳极140的折射率(na)的25％内。依据一些实施例，平坦化层的折射率(np)是在阳极140的折射率(na)的25％内、在阳极140的折射率(na)的20％内、在阳极140的折射率(na)的15％内、在阳极140的折射率(na)的10％内、在阳极140的折射率(na)的5％内、或在阳极140的折射率(na)的在这些值之间的百分比内。
依据图1中所描绘的OLED组件100的一些实施方式，多个纳米颗粒154的折射率(ns)被配置为大于平坦化层152的折射率(np)。在一些实施方式中，多个纳米颗粒的折射率(ns)被配置为大于平坦化层152的折射率(np)达至少5％、达至少10％、达至少15％、达至少20％、达至少25％、达至少30％、达至少35％、达至少40％、达至少45％、达至少50％、达至少55％、达至少60％、或达这些百分比内的量。在一些实施例中，多个纳米颗粒154的折射率(ns)≥1.9、≥2.0、≥2.1、≥2.2、≥2.3、≥2.4、≥2.5、≥2.6、≥2.7、≥2.8、≥2.9、≥3.0、或是这些值之间的折射率。依据一些实施方式，多个纳米颗粒154的折射率(ns)为从约1.9到约2.7，平坦化层152的折射率(np)以及ns与np之间的差为至少0.5。
如先前所述，图1中所描绘的OLED组件100可以包括二极管上部结构110。上部结构110的阳极120可以是透明导电二极管(TCO)(例如铟锡氧化物(ITO))，所述透明导电二极管对于由有机发光半导体材料160所发射的光透明或实质透明且提供与光衍射子结构150的二极管上部结构接合侧125合适的接口。进一步地，阴极140可以包括具有适当功函数以匹配发光材料160的任何导电材料。例如，阴极可以包括Ag、Au、Al、Sm、Tm、Yb、或双金属材料(例如Ca:Al、Eu:Yb、或Tm:Yb)。阴极140的厚度可以从约70nm到约400nm、从约70nm到约300nm、或从约70nm到约200nm。在一些实施例中，在阴极140的厚度小于约70nm时，设备可以变成是双向的，因为光也可以从阴极散逸。在某些情况下，若采用二极管上部结构110中的额外组件来收集从阴极140散逸的光，则这可以是有利的。因此，OLED组件100的一些实施例可以包括一种阴极140，所述阴极具有从约10nm到约70nm的厚度、小于约70nm厚度、或使得大于1％的从OLED所发射的光发射通过阴极140的厚度。
再次参照图1中所描绘的OLED组件100，二极管上部结构110可以具有约2微米或更小的厚度。在一些实施方式中，二极管上部结构110具有2.0微米或更小、1.5微米或更小、1微米或更小、或在一些情况下小于0.5微米的厚度。在实施例中，所述多个纳米颗粒154以及任何粘合基质157的厚度大于二极管上部结构110的厚度。在其他的实施例中，所述多个纳米颗粒154以及任何粘合基质157的厚度与二极管上部结构110的厚度实质相同或小于所述二极管上部结构的厚度。依据OLED组件100的一些实施方式，平坦化层152的厚度为从约1微米到约30微米、从约1微米到约25微米、从约1微米到约20微米、从约1微米到约15微米、从约1微米到约10微米、从约1微米到约7.5微米、或从约1微米到约5微米。在一些实施方式中，也可以将平坦化层152的厚度设定为小于1微米、小于约0.5微米、或甚至小于约0.3微米。
仍参照图1中所描绘的OLED组件100，所述多个纳米颗粒154可以包括BaTiO3、BaO、TiO2、ZrO2、Nb2O5、HfO2、ZnO、Ta2O5、Al2O3、它们的硅酸盐、其他的金属氧化物、或上述项目的组合。在优选的实施例中，所述多个纳米颗粒154由具有高折射率(例如从约1.到约3.0、从约1.9到约2.7、或从约1.9到约2.5)的材料所制造。
所述多个纳米颗粒154可以采取各种形状，包括但不限于球形、立方形、角锥形、不规则形、及上述项目的组合。可以将所述多个纳米颗粒154布置在具有小于平坦化层152的厚度的厚度的容积内。也可以将所述多个纳米颗粒154布置在平坦化层152及透明基板156中的任一者或两者内的单层中。也可以将所述多个纳米颗粒布置在基板156上的单层中。进一步地，所述多个纳米颗粒154的尺寸(例如针对所述纳米颗粒的最大尺度或直径)的范围可以从约200nm到约30微米。在一些实施方式中，所述多个纳米颗粒154的尺寸的范围可以从约200nm到约30微米、从约200nm到约25微米、从约200nm到约20微米、从约200nm到约15微米、从约200nm到约10微米、从约200nm到约9微米、从约200nm到约8微米、从约200nm到约7微米、从约200nm到约6微米、从约200nm到约5微米、从约200nm到约4微米、从约200nm到约3微米、从约200nm到约2微米、从约200nm到约1微米、或在这些范围内。在实施例中，所述多个纳米颗粒154可以在这些范围端点内或在这些范围点的子集内表现具有相同或类似的平均值及中值的单种粒度分布或多种粒度分布。
关于可选的粘合基质157，它可以位在如图1中所示的所述多个纳米颗粒154之间及/或环绕所述多个纳米颗粒。粘合基质157可以包括与平坦化层152、透明基板156相同的材料、具有与平坦化层152及透明基板156的彼等折射率实质类似或在所述平坦化层及所述透明基板的彼等折射率之间的折射率的另一种材料、或这些材料的组合。在一些实施方式中，粘合基质157及所述多个纳米颗粒154可以集体形成纳米颗粒附聚物。
再次参照图1中所描绘的OLED组件100，依据一些实施例，所述多个纳米颗粒154与粘合基质157的组合可以展现小于0.05微米的表面粗糙度(RMS)。在一些实施例中，此种组合可以具有小于约0.03微米的表面粗糙度。在一些实施例中，此种组合可以具有约0.05微米到约1微米的表面粗糙度。
如图1中也描绘的，OLED组件100的平坦化层152可以包括聚合的、玻璃的、玻璃陶瓷的、及陶瓷的材料中的任一者或更多者、或上述项目的组合。在优选的实施例中，平坦化层152包括选定为造成与阳极120的折射率类似或实质类似的折射率的一种材料或多种材料。依据一些实施例，例如，可以将平坦化层152提供为含有氧化硅、氧化钛、或氧化硅-氧化钛的溶胶凝胶或“旋转涂布玻璃”(SOG)聚合材料，例如倍半硅氧烷。平坦化层152的材料可以由相对高的破裂抗性(例如固化之后的低收缩)所表征、可以具有填充纳米级及微米级间隙(例如与所述多个纳米颗粒154跟粘合基质157的组合相关联的表面粗糙)的能力、且可以大致是热稳定的。例如，平坦化层152的材料在空气中在高达约450℃下可以是热稳定的。超过此温度，平坦化层152的材料可能变得热不稳定及/或分解。
依据平坦化层152的一些实施方式，所述平坦化层可以由含有氧化硅、氧化钛、氧化锆、及其他金属氧化物中的一或更多者的以下聚合材料中的一或更多者所形成：具有TiO2纳米颗粒的硅氧烷基聚合物(例如来自Toray Industries公司的VF-1800硅氧烷聚合物)、部分聚合化的聚甲基倍半硅氧烷(例如来自Honeywell公司的T-II SOG)、聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、部分聚合化的聚倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷(来自GelestChemicals的HardSilTM AM)、聚苯基倍半硅氧烷、聚甲基苯基倍半硅氧烷(例如来自GelestChemicals的HardSilTM AP)、SOG钛酸盐(来自Desert Silicon的Ti-100、Ti-140、Ti-1000)、及SOG氧化硅-氧化钛混合物(例如来自Desert Silicon的Ti-452)。依据一些实施例，平坦化层152可以额外包括具有相对高的折射率的一或更多种填料，例如锐钛矿、TiO2、ZnO2、及其他金属氧化物。
如先前所述，图1中所描绘的透明基板156可以包括玻璃、玻璃陶瓷、聚合物、或这些材料的组合。依据实施例，基板156的厚度可以从约1微米到约30微米。在一些实施方式中，基板156的厚度的范围从约1微米到约30微米、从约1微米到约25微米、从约1微米到约20微米、从约1微米到约15微米、从约1微米到约10微米、从约1微米到约7.5微米、或从约1微米到约5微米。依据一个实施例，透明基板156可以包括
Eagle
玻璃。在OLED组件100的一些实施方式中，透明基板156包括薄的、柔性的玻璃基板，所述玻璃基板可以依据卷到卷或卷到设备的处理用在组件100中，本公开内容的领域中的技术人员了解这些情况。进一步地，可以从关于相同目标的常规及未来的教示中搜集针对透明基板156所选定为包括玻璃的具体材料。然而，应注意，本公开内容的概念非常适于透明基板156的各种类型的玻璃，包括例如使用例如熔融拉制过程来大量制造的玻璃及化学强化、离子交换的玻璃。依据一些实施例，透明基板156的折射率的范围可以从约1.4到约1.55。
再次参照图1中所描绘的OLED组件100，OLED组件的方面可以展现与来自所述OLED组件的发光材料(例如有机发光半导体材料160)的光相关联的至少40％的光抽取效率(EQE)。依据OLED组件100的一些实施方式，在与来自所述组件的发光材料的光相关联时，组件可以展现至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％的光抽取效率(EQE)、及这些临界值之间的所有EQE值。在一个优选的实施例中，OLED组件100可以展现与来自所述OLED组件的发光材料的光相关联的至少55％的EQE。
仍参照图1中所描绘的OLED组件100，OLED组件的实施例可以展现至少1.5倍的光学增强(OE)，即相对于不具有任何光衍射子结构或类似组件的二极管上部结构110。依据OLED组件的一些实施例，所述组件可以展现至少1.5倍、至少1.6倍、至少1.7倍、至少1.8倍、至少1.9倍、至少2.0倍、至少2.1倍、至少2.2倍、至少2.3倍、至少2.4倍、至少2.5倍、至少2.6倍、至少2.7倍、至少2.8倍、至少2.9倍、至少3.0倍、至少3.1倍、至少3.2倍、至少3.3倍、至少3.4倍、至少3.5倍的光学增强(OE)、及这些临界值之间的所有OE水平。在一个优选的实施例中，OLED组件100可以展现至少1.9倍的OE。
依据一个实施例，提供了如图1中所描绘的示例性有机发光二极管(OLED)组件100，所述组件包括：二极管上部结构110，包括阴极140、具有na的折射率的阳极120、及介于阴极140与阳极120之间的有机发光半导体材料160；及光衍射子结构150，提供来自二极管上部结构110的光的散射横截面。光衍射子结构150包括：透明基板156、与基板156接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒154、及位于纳米颗粒154上方且具有np的折射率的平坦化层152。进一步地，np是在na的25％内，且ns>np。此外，ns≥约1.9。
依据另一个实施例，提供了如图1中所描绘的示例性有机发光二极管(OLED)组件100，所述组件包括：二极管上部结构110，包括阴极140、具有na的折射率的阳极120、及介于阴极140与阳极120之间的有机发光半导体材料160；及光衍射子结构150，提供来自二极管上部结构110的光的散射横截面。光衍射子结构150包括：透明基板156、与基板156接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒154、及位于纳米颗粒154上方且具有np的折射率的平坦化层152。进一步地，np是在na的25％内，且ns>np，且ns≥约1.9。此外，所述多个纳米颗粒154的尺寸的范围从约200nm到约30微米，且所述多个纳米颗粒被布置在基板156上的单层中。
依据一个另外的实施例，提供了如图1中所描绘的示例性有机发光二极管(OLED)组件100，所述组件包括：二极管上部结构110，包括阴极140、具有na的折射率的阳极120、及介于阴极140与阳极120之间的有机发光半导体材料160；及光衍射子结构150，提供来自二极管上部结构110的光的散射横截面。光衍射子结构150包括：透明基板156、与基板156接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒154、及位于纳米颗粒154上方且具有np的折射率的平坦化层152。进一步地，np是在na的25％内，且ns>np，且ns≥约1.9。此外，如图1中所描绘的OLED组件100包括至少40％进入基板156的光抽取效率(EQE)。
现参照图2A，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图2A中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，所述多个纳米颗粒154被布置在单层中、被可选的粘合基质157环绕、及位在基板156的波导面158上。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射层151：将纳米颗粒154安置在基板156的波导面158上，然后在纳米颗粒上方涂覆及固化平坦化层152及粘合基质157(若存在的话)的材料。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图2A中未示出))。
现参照图2B，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图2B中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，多个纳米颗粒154被布置在单层中、被可选的粘合基质157环绕、且嵌入在基板156内(例如紧邻波导面158)。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射子结构150：用纳米颗粒154及可选的粘合基质157的悬浮液涂覆及固化聚合透明基板156。例如，可以涂覆聚合基板156，然后涂覆纳米颗粒154及粘合基质157(若存在的话)，然后将这些构件中的每一者固化在一起。接下来，可以将平坦化层152的材料涂覆在先前形成的基板156上方(包括纳米颗粒154)，然后固化。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图2B中未示出))。
现参照图2C，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图2C中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，多个纳米颗粒154被布置在单层中、被可选的粘合基质157及/或来自平坦化层152的材料环绕。进一步地，如图2C中所示，多个纳米颗粒154部分地嵌入在基板156(例如紧邻波导面158)及平坦化层152内。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射子结构150：用纳米颗粒154及可选的粘合基质157的悬浮液涂覆及部分固化聚合透明基板156，然后涂覆及部分固化部分固化的基板156上方的平坦化层152的材料(包括纳米颗粒154)。最后，固化部分固化的平坦化层152及透明基板156(包括单层中的纳米颗粒154)，因此将它们接合以形成光衍射子结构150。或者，可以由热塑聚合物形成透明基板156，将所述透明基板加热到超过其软化点，且将所述多个纳米颗粒154部分压到基板156中。此时，可以涂覆且随后在纳米颗粒154及基板156上方固化平坦化层152(及可选的粘合基质157)。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图2C中未示出))。
现参照图2D，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图2D中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，所述多个纳米颗粒154被布置在不规则的单层或多个层中、被粘合基质157及来自平坦化层152的材料环绕、且部分嵌入在基板156(例如紧邻波导面158)及平坦化层152内。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射子结构150：用纳米颗粒154及可选的粘合基质157的悬浮液涂覆及部分固化聚合透明基板156，然后涂覆及部分固化部分固化的基板156上方的平坦化层152的材料(包括纳米颗粒154)。最后，固化部分固化的平坦化层152及透明基板156(包括不规则的单层或多个层中的纳米颗粒154)，因此将它们接合以形成光衍射子结构150。或者，可以由热塑聚合物形成透明基板156，将所述透明基板加热到超过其软化点，且将所述多个纳米颗粒154部分压到基板156中。此时，可以涂覆且随后在纳米颗粒154及基板156上方固化平坦化层152(及可选的粘合基质157)。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图2D中未示出))。
现参照图2E，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图2E中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152，所述多个纳米颗粒具有多种形状及/或尺寸。更详细来说，所述多个纳米颗粒154被布置在单层中、被可选的粘合基质157及来自平坦化层152的材料环绕、且部分嵌入在基板156(例如紧邻波导面158)及平坦化层152内。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射子结构150：用纳米颗粒154(具有变化的形状及/或尺寸)及可选的粘合基质157的悬浮液涂覆及部分固化聚合透明基板156，然后涂覆及部分固化部分固化的基板156上方的平坦化层152的材料(包括纳米颗粒154)。最后，固化部分固化的平坦化层152及透明基板156(包括布置在单层中的纳米颗粒154)，因此将它们接合以形成光衍射子结构150。或者，可以由热塑聚合物形成透明基板156，将所述透明基板加热到超过其软化点，且将所述多个纳米颗粒154部分压到基板156中。此时，可以涂覆且随后在纳米颗粒154及基板156上方固化平坦化层152(及可选的粘合基质157)。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图2E中未示出))。
现参照图3A，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图3A中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，所述多个纳米颗粒154被布置在密堆积的单层中且位在基板156的波导面158上。进一步地，气隙159位在纳米颗粒154中的每一者之间。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射层151：在载具(未示出)上涂覆及固化含有纳米颗粒154的悬浮液的平坦化层152。在平坦化层152被形成为具有载具上的纳米颗粒154的密堆积的单层之后，将生成的层与载具分开，然后用可固化的粘着剂或某种其他的粘合剂(未示出)粘合到透明基板156，因此造成如图3A中所示的气隙159。因此，气隙159的形成(从其高折射率的观点来看是有益的)需要小心控制用来将平坦化层152中的暴露纳米颗粒154粘合到基板156的过程。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图3A中未示出))。
现参照图3B，描绘了包括与基板156接触的多个纳米颗粒154的OLED组件100的示意说明。如图3B中所示，二极管上部结构110定位在光衍射子结构150上方。光衍射子结构150包括透明基板156及光衍射层151，衍射层151包括多个纳米颗粒154及平坦化层152。更详细来说，所述多个纳米颗粒154被布置在密堆积的单层中、被可选的粘合基质157环绕、及位在基板156的波导面158上。在一些实施例中，可以通过以下步骤来形成光衍射层151：将纳米颗粒154安置在基板156的波导面158上，然后在纳米颗粒154上方涂覆及固化平坦化层152及可选的粘合基质157的材料。可以接着将生成的光衍射子结构150接合到二极管上部结构110(例如接合到上部结构的阳极120(图3B中未示出))。与图3A中所描绘及先前所述的OLED组件100相比，图3B中所描绘的OLED组件100可以用具有更少步骤的更简单、成本更低的制造过程获得相同或更佳的OE及EQE值。
现参照图4，提供了依据本公开内容的一个实施例可以采用在图1-3B中所描绘的OLED组件100中的多个纳米颗粒154的粒度分布图。更详细来说，图4中所描绘的纳米颗粒154包括具有约2.4的折射率的BaTiO3、展现约0.6微米的中值及平均值、且尺寸范围为从约0.05微米到约1.5微米。
图5A是依据本公开内容的实施例具有不同纳米颗粒尺寸的三种OLED组件配置(例如如图2A中所描绘的OLED组件100)的光学增强(OE)图，所述光学增强是所述配置的平坦化层的折射率的函数。图5A中所描绘的图呈现了如通过将与图2A中所描绘的OLED组件一致的OLED组件配置模型化所产生的估算的OE数据，假设平坦化层具有约5微米的厚度，透明基板具有1.5的折射率，且OLED的阳极具有约1.83的折射率(例如ITO)。从图5A可以明显看出，采用具有约1微米的平均尺寸的纳米颗粒的OLED组件展示了最佳的OE值(全都具有OE>2.1倍)；然而，采用具有0.3微米及2微米的平均尺寸的纳米颗粒的OLED组件同样地展示了良好的OE效能(全都具有OE>1.9倍)。从图5A也可以明显看出，对于具有折射率为从约1.8到约1.9的平坦化层的OLED组件来说，OE水平处于它们的最佳值。因此，依据本公开内容的一些优选的OLED组件被配置为具有一种平坦化层，所述平坦化层具有约1.8到约1.9的折射率、或小于1.8或大于1.9且与二极管上部结构内的OLED的阳极的折射率实质匹配的折射率。
图5B是依据本公开内容的实施例的具有变化的平坦化层折射率的OLED组件配置的光抽取效率(EQE)与不具有光衍射子结构的OLED组件的进入空气的抽取效率的比较图。图5B中所描绘的图呈现了通过依据与图2A中所描绘的OLED组件一致的OLED组件配置的转移矩阵计算所产生的估算的OE数据，假设平坦化层具有约5微米的厚度且具有变化的折射率，不存在纳米颗粒，透明基板具有1.5的折射率，且OLED的阳极具有约1.83的折射率(例如ITO)。也就是说，不将纳米颗粒包括在模型OLED组件配置中以消除散射效应，因此加重了平坦化层的折射率的效应。从图5B可以明显看出，针对具有折射率为约1.5的平坦化层(例如玻璃层)的OLED组件计算出约2.1倍的EQE值。相比之下，针对具有折射率为约1.75到约1.9的平坦化层的OLED组件计算出约3.3-3.4倍的EQE值。因此，依据本公开内容的优选OLED组件被配置为具有一种平坦化层，所述平坦化层具有约1.75到约1.9的折射率、或小于1.75或大于1.9且与二极管上部结构内的OLED的阳极的折射率实质匹配的折射率。
图5C是依据本公开内容的实施例具有不同的纳米颗粒密度的两种OLED组件配置的光学增强(OE)图，所述光学增强是纳米颗粒的折射率的函数。图5C中所描绘的图呈现了通过将与图2A中所描绘的OLED组件一致的OLED组件配置模型化所产生的估算的OE数据，假设平坦化层具有约600nm的厚度及2.1的折射率，纳米颗粒具有约400nm的尺寸，透明基板具有1.5的折射率，且OLED的阳极具有约1.83的折射率(例如ITO)。进一步地，对两种OLED配置进行了模型化，其中基板上方的单层内的纳米颗粒密度为46％及12％(分别参照例如图3A及2A中所描绘的OLED组件100)。从图5C可以明显看出，随着纳米颗粒的折射率增加，具有折射率大于2.0的纳米颗粒的OLED组件配置展现了增加的光学增强(OE)水平。进一步地，与采用密度为12％的纳米颗粒的OLED组件配置相比，采用密度为46％的纳米颗粒的OLED组件配置展现了较高的OE水平。因此，最大化本公开内容的OLED组件配置中所采用的纳米颗粒的折射率可以有利地增加OLED组件的OE水平。
依据本公开内容的实施例，可以依据相对低成本的制造步骤来制造图1-3B中所描绘的OLED组件100。如先前所述，所述多个纳米颗粒154可以展现各种形状且由多种已知工艺制作。这些工艺包括但不限于研磨及火焰水解。举另一个例子，所述多个纳米颗粒154可以包括由依据溶胶凝胶合成工艺生产的胶体溶液所备制的氧化钛球，本公开内容的领域中的技术人员了解这种溶胶凝胶合成工艺。各种溶剂(例如水及乙醇)中的胶体氧化钛及钛酸钡悬浮液可以是单分散的，其中颗粒尺寸的直径从约200nm到约30微米。
进一步关于制作图1-3B中所描绘的OLED组件100的方法，可以使用纳米颗粒的溶液、混合物、或悬浮液来在透明基板156(包括玻璃组成)上涂覆纳米颗粒154的单层。可以使用本领域中已知的各种技术来完成涂覆步骤，例如旋转涂覆或缝模涂覆。造成接近完全的六方堆积单层的一种工艺被多样地认为是浸涂技术、流体形成技术、或Langmuir-Blodgett技术。浸涂工艺在合适液体的表面处形成纳米颗粒的单层，然后通过将基板浸入在所述液体中且缓慢地从所述液体取出所述基板来涂覆所述基板。用于形成多个纳米颗粒154的另一种方法称为逐层(layer-by-layer,LbL)工艺，其涉及处理基板156的波导面158，使得所述波导面经历负电荷且纳米颗粒带有正电荷。进一步地，可以接着采用LbL工艺来用各种方法(例如喷涂、浸没及冲洗、或缝模技术)将带电的颗粒沉积在基板的带电的波导面上。
再次参照制作图1-3B中所描绘的OLED组件100的方法，一旦在基板156的波导面158上(例如单层中)形成所述多个纳米颗粒154，就可以在纳米颗粒上方涂敷溶液，所述溶液干化或固化成固体材料，所述固体材料具有与基板156的折射率相同或几乎相同的折射率，例如氧化硅溶胶凝胶或各种旋转涂布玻璃(SOG)高氧化硅聚合材料，例如倍半硅氧烷。液体将穿透纳米颗粒154，因此形成一个层，纳米颗粒部分或完全浸没到所述层中。这种材料在干化及/或固化之后就变成粘合基质157，且可以用来将颗粒粘合到基板156。举一个所述方法的变体，可以在单个涂覆步骤中沉积所述多个纳米颗粒154及粘合基质157。例如，首先备制氧化硅溶胶凝胶或倍半硅氧烷溶液中的纳米颗粒(例如氧化钛或钛酸钡)的悬浮液。进一步地，若将SOG聚合物采用作粘合基质157，则可以随后通过在足够高的温度下退火以将有机成分氧化出涂层，来使得所述SOG聚合物是完全无机的。
在基板156上形成粘合基质157及所述多个纳米颗粒154且固化之后，可以形成OLED组件100的平坦化层152(参照图1-3B)。在纳米颗粒154及粘合基质157上方涂覆高折射率平坦化层时，所述平坦化层用来移除这些构件的任何粗糙性，因此起到平坦化涂层的作用。如先前所述，平坦化层152可以包括填有金属氧化物纳米颗粒(例如TiO2及/或ZrO2)的氧化钛溶胶凝胶、有机-无机混合材料(例如硅氧烷)。一旦涂覆了平坦化层152，就接着依据本公开内容的领域中的技术人员容易了解的条件干化及固化所述平坦化层，所述条件针对平坦化层152的特定组成所定制。最后，用常规方式在光衍射子结构150的顶部上制造二极管上部结构110，从阳极120(例如ITO)开始，且结束于阴极140(例如铝)、及保护OLED层免受环境中的氧气及湿气的影响所需的任何屏障层。
现参照图6A，依据本公开内容的实施例，提供了分布在透明玻璃基板上的单层中的BaTiO3纳米颗粒的俯视图、扫描式电子显微镜(SEM)显微照片。从图6A可以明显看出，纳米颗粒良好地定位在玻璃基板上，且具有范围从约500nm到约1微米的粒度分布，预期所述粒度分布带来波长不敏感的散射强度。进一步地，如图6A中所示的纳米颗粒实质上呈现单层的形式。此外，表面密度及颗粒尺寸是可以影响由内部采用了所述纳米颗粒的OLED组件所供给的光散射的可调整参数。
现参照图6B，依据本公开内容的一个实施例，提供了OLED组件配置(例如也如图1-3B中所描绘的OLED组件配置)的横截面的扫描电子显微照片(SEM)。此处，经七次(7)涂覆及固化循环来形成纳米颗粒单层上方的平坦化层以达到最终约6.4微米的厚度。也可以明显看出但未示出，可以通过选定特定次数的涂覆及固化循环来小心控制平坦化层的厚度。图6B也展示，纳米颗粒良好分散在单层中，且AFM测量(未示出)确认，平坦化层的最终粗糙度小于约20nm(Rpv)。
虽然已经为了说明的目的阐述了示例性实施例及示例，但上述说明无论如何并不旨在限制公开内容及随附权利要求书的范围。因此，可以在不实质脱离本公开内容的精神及各种原理的情况下对上述实施例及示例作出变化及修改。旨在将所有此类修改及变化在本文中包括在此公开内容的范围内且由以上的权利要求书保护。
Claims (20)
1.一种有机发光二极管(OLED)组件，包括：
二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及
光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面，
其中所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层，及
其中np是在na的25％内，且ns>np，及
进一步地其中ns≥约1.9。
2.根据权利要求1所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒包括钛酸钡或氧化钡。
3.根据权利要求1所述的OLED组件，其中所述平坦化层具有从约1微米到约10微米的厚度。
4.根据权利要求1所述的OLED组件，其中所述透明基板包括具有从约1.4到约1.55的折射率的玻璃组成。
5.根据权利要求1所述的OLED组件，其中ns为从约1.9到约2.7，np为从约1.7到约2.1，且ns与np之间的差为至少0.5。
6.一种有机发光二极管(OLED)组件，包括：
二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及
光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面，
其中所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层，及
其中np是在na的25％内，且ns>np，
其中ns≥约1.9，及
进一步地其中所述多个纳米颗粒的尺寸的范围从约200nm到约30微米，且所述多个纳米颗粒被布置在所述基板上的单层中。
7.根据权利要求6所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒包括钛酸钡或氧化钡。
8.根据权利要求6所述的OLED组件，其中所述平坦化层具有从约1微米到约10微米的厚度。
9.根据权利要求6所述的OLED，其中所述透明基板包括具有从约1.4到约1.55的折射率的玻璃组成。
10.根据权利要求6所述的OLED组件，其中ns为从约1.9到约2.7，np为从约1.7到约2.1，且ns与np之间的差为至少0.5。
11.根据权利要求6所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒的尺寸的范围从约200nm到约2微米。
12.根据权利要求6所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒嵌入在子层内，所述子层具有大约等于所述基板的所述折射率的折射率。
13.一种有机发光二极管(OLED)组件，包括：
二极管上部结构，包括阴极、具有na的折射率的阳极、及介于所述阴极与所述阳极之间的有机发光半导体材料；及
光衍射子结构，提供来自所述二极管上部结构的光的散射横截面，
其中所述光衍射子结构包括：透明基板、与所述基板接触且具有ns的折射率的多个纳米颗粒、及位于所述纳米颗粒上方且具有np的折射率的平坦化层，及
其中np是在na的25％内，且ns>np，
其中ns≥约1.9，及
进一步地其中所述OLED组件包括至少40％进入所述基板的光抽取效率。
14.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒包括钛酸钡或氧化钡。
15.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述平坦化层具有从约1微米到约10微米的厚度。
16.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述透明基板包括具有从约1.4到约1.55的折射率的玻璃组成。
17.根据权利要求13所述的OLED组件，其中ns为从约1.9到约2.7，np为从约1.7到约2.1，且ns与np之间的差为至少0.5。
18.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒的尺寸的范围从约200nm到约2微米。
19.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述多个纳米颗粒嵌入在子层内，所述子层具有大约等于所述基板的所述折射率的折射率。
20.根据权利要求13所述的OLED组件，其中所述OLED组件包括至少55％进入所述基板的光抽取效率。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2378837A1 (en) * | 2008-12-12 | 2011-10-19 | Hitachi, Ltd. | Light-emitting element, light-emitting device using the light-emitting element, and transparent substrate used in light-emitting elements |
| CN104205403A (zh) * | 2012-03-23 | 2014-12-10 | 株式会社Lg化学 | 有机发光器件 |
| CN104303328A (zh) * | 2012-03-23 | 2015-01-21 | 株式会社Lg化学 | 有机发光器件 |
| WO2015045599A1 (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-02 | コニカミノルタ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US20170018741A1 (en) * | 2014-03-10 | 2017-01-19 | Konica Minolta, Inc. | Electroluminescent Device,Lighting Apparatus, and Method of Manufacturing Electroluminescent Device |
| US20170165706A1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Float bath coating system |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123303A1 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Daikin Industries, Ltd. | 含フッ素体積型ホログラム光情報記録材料用組成物およびそれを用いた含フッ素体積型ホログラム光情報記録媒体 |
| US9588263B2 (en) * | 2012-08-17 | 2017-03-07 | Corning Incorporated | Display element having buried scattering anti-glare layer |
| JP6028974B2 (ja) * | 2012-11-14 | 2016-11-24 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | ナノコンポジット、ナノコンポジットの製造方法、及び面発光素子 |
| JP2014103008A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toshiba Corp | 液体用容器、容器用照明装置、容器用部材及び容器照明システム |
| US20150084005A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-03-26 | General Electric Company | Leds with improved light extraction |
| FR3037963A1 (fr) * | 2015-06-26 | 2016-12-30 | Saint Gobain Performance Plastics Corp | Film diffusant pour oled |
-
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-
2019
- 2019-07-22 TW TW108125764A patent/TW202015268A/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2378837A1 (en) * | 2008-12-12 | 2011-10-19 | Hitachi, Ltd. | Light-emitting element, light-emitting device using the light-emitting element, and transparent substrate used in light-emitting elements |
| CN104205403A (zh) * | 2012-03-23 | 2014-12-10 | 株式会社Lg化学 | 有机发光器件 |
| CN104303328A (zh) * | 2012-03-23 | 2015-01-21 | 株式会社Lg化学 | 有机发光器件 |
| WO2015045599A1 (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-02 | コニカミノルタ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US20170018741A1 (en) * | 2014-03-10 | 2017-01-19 | Konica Minolta, Inc. | Electroluminescent Device,Lighting Apparatus, and Method of Manufacturing Electroluminescent Device |
| US20170165706A1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Float bath coating system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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