TW201205125A - OLED light extraction films laminated onto glass substrates - Google Patents

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Description

201205125 六、發明說明： 【先前技術】 有機發光二極體（0LED)裝i包括—夹於陰極與陽極間 之電致發光有機材料薄膜，此等電極中之一者或兩者為透 明導體。當對該裝置施加電壓時，電子與電洞係自其等各 自電極注入且經由發射激子《中間體形成在電致發光有機 材料中再結合。 在OLED裝置中，-般損耗鄕以上所生成的光，歸因 於裝置結構内的進程。較高折射率之有機氧化銦錫（ιτ〇) 層與較低折射率之基板層間介面處之光截獲為擷取低效率 的主要原因。僅相對少量的發射光係以有效光穿過透明電 極。大部分光發生内部反射，導致其從裝置邊緣發射出或 在裝置中截獲且在多次後最终吸收於裝置内而損耗。 OLED裝置中使用撓性與剛性基板，進而需要與撓性及 剛性基板兼容之光擷取薄膜。 【發明内容】 根據本發明，光擷取薄膜包含一實質上透明的撓性薄 膜，一施用於該薄膜的低折射率奈米結構層，及一施用於 該奈米結構層上的高折射率平面化回填層。將該玻璃基板 層積於該奈米結構層相對側上之該實質上透明的撓性薄 膜，且該薄膜與該玻璃基板間包含一超低折射率區。 根據本發明，一種製造光擷取薄膜之方法，其包括提供 實質上透明的挽性薄膜，將一低折射率奈米結構層施用 於該薄膜，及將一高折射率平面化回填層施用於該奈米結 ,155831.doc 201205125 構層上。該方法亦包括將一玻璃基板層積於該奈米結構層 相對側上之該實質上透明的撓性薄膜，且該薄膜與該破璃 基板間提供一超低折射率區。 【實施方式】 附圖併人且構成此説明書之一部分，連同間述部分說明 本發明之益處及原理。 本發明之實施例係關於光擷取薄膜及其等用於裝 置之用途。光擷取薄膜之實例係闡述於美國專利申請公開 案 2009/001575及 2009/0015142 中。 圖1為具有奈米結構的光擷取薄獏10的結構圖。該光擷 取薄膜10包括-實質上透明的撓性薄膜基板18，—低折射 率奈米結構層16,-高折射率平面化回填層14，及一視需 要的保護層12。該奈米結構層16包含奈米結構，意指具有 小於2微米及較佳小於1微米之至少一 ~ 維的結構。此奈米結 構層可具有光學奈米結構的週期 丨 准週期性、或隨機分 佈或圖案，包含光子晶體結構或線 再飞踝性先柵。術語光子晶體 心構係指散佈有完全不同折射率鉍 个耵羊材枓的週期性或准週期性 光學奈米結構’此等材料使結構 再於材枓的允許電磁波模式 之光譜中產生間隙。 奈米結構可為一維的，意指至少 V具有一維，例如寬度， =2微米。-維奈米結構包括，例如，連續或延伸的棱 ^或隆脊。該等奈米結構亦可為二維的，意指至少具有兩 、准’例如兩共面方向，小於2微来。_ _ 、一維奈米結構包括， 例如’圓形或方形柱。 155831.doc 201205125 將平面化回填層14施用於奈米結構層⑽使之平整且提 供對比折射率具有向折射率回填層^ 4的低折射率奈米结 構層16意㈣㈣層14具有較該奈米結構層16更高的折射 率，且該回填層14與該奈来結構層16之折射率差足以提高 與光操取薄膜H)光學連接㈣咖裝置之錢b該低折 射率奈米結構層16折射率範圍通常為1.4.1.6，儘管可使用 不同粑圍。2008.10.31申請之美國專利申請案第12/262393 號中描述了用於光操取薄膜的高折射率回填層之實例。 圖2為含有奈米粒子的光擷取薄膜汕圖。該光擷取薄膜 20含有一實質上透明的撓性薄膜基板28，一低折射率奈米 結構層26 ’ 一高折射率平面化回填層24，及一視需要的保 濩層22。該奈米結構層26包括奈米粒子，意指具有小於2 微米及k佳小於1微米之至少_維之該粒子1等奈米粒 子可由有機材料或其他材料組成，且其等可具有任何粒子 形狀，規則或不規則。該等奈米粒子可另為多孔粒子。奈 米結構之分佈亦可具有變化節距與特徵尺寸。較佳地，至 少一部分奈米粒子係與撓性基板接觸，且奈米粒子下方可 存在空隙。奈米粒子層可為單層奈米粒子，該層具有奈米 粒子結塊，或多層奈米粒子。可在未使用黏結劑下對該等 奈米粒子進行塗覆，黏結劑可導致奈米粒子結塊。且，較 佳地’將該等奈米粒子以表層方式塗覆或另施用於撓性基 板。2008·12.17申請之美國專利申請案第12/336889號中描 述了光擷取薄膜中所使用的奈米粒子之實例。 將該平面化回填層24施用於該奈米結構層26以使之平整 155831.doc 201205125 且提供對比折射率。具有高折射率回填層24的低折射率奈 米結構層26意指該回填層24具有較奈米結構層财之奈米 粒子更高的折射#’且言亥回填層24與該奈米結構層％中之 奈米粒子之折射率差足以提高與光擷取薄膜2〇光學連接的 OLED裝置之光擷取。 以上公開專利中請案中提供了光操取薄膜1G與20之基板 材料、低折射率層、高折射率層、及視需要的保護層。以 上a開專利申请案中亦提供了光擷取薄膜1 〇與的製造方 法。 圖3為OLED裝置30圖，其光擷取薄膜32藉由黏著劑“及 間隙40層積於玻璃基板36上，該間隙含有空氣或惰性氣體 (例如氮氣或氬氣）。光擷取薄膜32係藉由黏著劑34及間隙 4〇層積於撓性薄膜基板上與奈米結構層相對之側面，例如 薄膜18及28，以於光擷取薄膜32與玻璃基板36間提供超低 折射率區。該超低折射率區用於確保玻璃基板36未發生額 外光損耗或可忽略。間隙4〇之寬度經控制以提供超低折射 率區。黏著劑34可置於玻璃基板36周邊以提供間隙4〇，或 黏著劑34可呈圖案置於玻璃基板36上，例如呈條紋或方形 圖案，以提供多個氣隙或囊袋。 圖4為OLED裝置42圖，其光擷取薄膜44藉由結構化黏著 劑46層積於玻璃基板48上。光擷取薄膜44係藉由黏著劑46 層積於撓性薄膜基板上與奈米結構層相對之側面，例如薄 膜18及28，以於光擷取薄膜44與玻璃基板48間提供超低折 射率區。s玄超低折射率區用來提高自OLED裝置42穿過玻 155831.doc 201205125 璃基板48的光擷取。黏著劑46之結構提供介於光擷取薄膜 44與玻璃基板48間的空氣截留，所截留的空氣提供超低折 射率區。該黏著劑46可呈多種結構，例如利用具有結構圖 案在層壓期間對黏著劑46進行實施以產生氣囊的工具。代 替使用結構化黏著劑，該超低折射率區可包含抗反射（ar) 、，’。構化表面，且ar結構化表面之實例係闡述於2〇〇812 3〇 申請之美國臨時專利申請案第61/141517號令。如同結構 化黏著劑，该AR結構化表面提供空氣之截留以產生超低 折射率區。 圖5為OLED裝置50圖，其光擷取薄膜52藉由超低折射率 材料54層積於玻璃基板56上。該光擷取薄膜52係藉由超低 折射率材料54層積於撓性薄膜基板上與奈米結構層相對之 側面，例如薄膜18及28，以於該光擷取薄膜52與該玻璃基 板56間提供超低折射率區。該超低折射率區用來提高自 OLED裝置50穿過玻璃基板56的光擷取。超低折射率材料 之實例係描述於美國專利申請案61/2946〇〇及61/294577 中’二者皆申請於2010.1.13。 光操取薄膜32，44及52可為，例如，上述光操取薄膜1〇 及20或其他用於提高〇LED裝置之光擷取的薄膜。該超低 折射率區一般具有之折射率，儘管可使用不同範 圍。可採用將薄膜層積至玻璃基板之任何方法對該等光擷 取薄膜進行層壓。美國專利申請公開案第2〇〇8/〇196822號 中描述了層積黏著劑的方法。提供層積至玻璃基板的光擷 取薄膜使其等與利用或需剛性基板的OLED裝置兼容。 155831.doc 201205125 且’超低折射率區的使用藉由OLED裝置直接層積於玻璃 基板上時有助於減少所發生的損耗來提高OLED裝置的光 操取。 實例 實例1 OLED裝置結構如上述美國專利申請案12/262393中之實 例5，除氧化銦錫（IT〇)層之厚度為1〇〇 。 利用刮鬍刀片自〇CA 8171(購自3M c〇mpany，St paul， mn的光學黏著劑）精切出約2 54 χ 2 54 (1 inch χ i inCh)正方形。利用精切〇CA 8171薄膜將該OLED裝置層積 於玻璃上，保留一寬度受控的氣隙。在此裝置中，藉由在 OLED裝置有效區域中薄膜與玻璃間留出氣囊而提供氣 隙。 利用PR650適光相機（購自Ph〇t〇 Research, Inc， Chatsworth，CA)及 Keithley 2400 電源電錶（購自 Keithley Instruments，Inc.，Cleveland, OH)紀錄裝置在 〇_2〇 mA/cm2 電々il役度範圍内之同轴亮度-電流-電壓（li vs)特徵e [Iv測 量值說明經層積的OLED裝置在1 〇〇〇尼特時具有35 Cd/A的 峰效率，其非常接近於裝置在層積之前的1〇〇〇尼特時之％ Cd/A峰效率。1〇 mA/m2時之同軸亮度層積前為5221
Cd/m ’層積後為5729 Cd/m2。10 mA/m2時之累積強度層 積前為 10460 Lumens/m2，層積後為 ii192 Lumens/ m2。 實例2(對比實例） OLED裝置結構如美國專利申請案12/262393中之實例 155831.doc 201205125 5，除ITO層之厚度為100 nm。利用OCA 8171薄膜之連續 層將OLED裝置層積於玻璃上。經層積的OLED裝置之LIV 測量值表明外部效率較未層積之裝置明顯下降。LIV測量 值表明經層積的OLED裝置於1000尼特時具有36 Cd/A峰效 率，此明顯小於裝置層積前於1000尼特時之42 Cd/A峰效 率。 實例3 OLED裝置結構類似於實例1裝置’除該裝置係藉由先將 回填的500 nm-節距光子晶體奈米結構薄膜層積於玻璃 上，沉積ITO層及隨後之OLED層構建。 為將光子晶體層積於玻璃上，精切OCA 8171薄膜係如 實例1般製備。玻璃與OLED裝置有效區域間之寬度受控的 氣隙係藉由層積光子晶體薄膜與精切OCA8171薄膜而產 生。 如實例1般進行LIV測量。LIV測量值說明經層積的 OLED裝置在1000尼特時具有45 Cd/A峰效率，其與未層積 裝置的峰效率相同。10 mA/m2下之同軸亮度在未層積時為 4282 Cd/m2而層積時為5428 Cd/m2。10 mA/ m2下之累積強度 在未層積時為8261 Lumens/m2而層積時為10626 Lumens/m2。 實例4(對比實例） 該裝置結構類似於實例3裝置，除使用OCA 8171之連續 層進行層積。 如實例1般進行LIV測量。LIV測量值說明經層積的 OLED裝置在1000尼特時具有32 Cd/A之峰效率，其明顯小 155831.doc 201205125 於未層積裝置之峰效率，其值為1000尼特時之42 Cd/A^ 10 mA/m2下之同軸亮度在未層積時為5215 Cd/m2而層積時 為3802 Cd/m2。10 mA/m2下之累積強度在未層積時為 10573 Lumens/m2而層積時為 8573 Lumens/ m2。 【圖式簡單說明】 圖1為具有奈米結構的光擷取薄膜圖； 圖2為具有奈米粒子的光操取薄膜圖； 圖3為OLED裝置圖，其中光操取薄膜藉由黏著劑與氣隙 層積於玻璃基板上； 圖4為OLED裝置圖，其中光搁取薄膜藉由結構化黏著劑 層積於玻璃基板上；及 圖5為OLED裝置圖，其中光操取薄膜藉由超低折射 料層積於玻璃基板上。 【主要元件符號說明】 10 光擷取薄膜 12 保護層 14 面折射率平面化回填層 16 低折射率奈米結構層 18 實質上透明的撓性薄膜基板 20 光擷取薄膜 22 保護層 24 高折射率平面化回填層 26 低折射率奈米結構層 28 實質上透明的撓性薄膜基板 155831.doc 201205125 30 32 34 36 40 42 44 46 48 50 52 54 56 OLED裝置 光擷取薄膜 黏著劑 玻璃基板 間隙 OLED裝置 光操取薄膜 黏著劑 玻璃基板 OLED裝置 光擷取薄膜 超低折射率材料 玻璃基板 155831.doc -11

Claims (1)

  1. 201205125 七、申請專利範圍： 1. 一種層積於玻璃基板之用於有機發光二極體裝置之光擷 取薄膜，其包含： 一實質上透明的撓性薄膜； . -施歸該實質上透明的撓㈣膜之低折射率奈米結 . 構層； 一施用於該奈米結構層上之高折射率平面化回填層； -層積至3實質上透a月之撓性薄膜上與該奈米結構層 相對之側面上的玻璃基板；及 -介於該實質上it明的撓性薄膜與該玻璃&板間之超 低折射率區。 2. 如請求項1之光擷取薄膜，其中該超低折射率區包含一 或多個氣隙。 3. 如請求項1之光擷取薄膜，其中該超低折射率區包含氬 氣或氮氣。 4. 如請求項1之光擷取薄膜，其中該超低折射率區包含一 結構化黏著劑。 5. 如請求項1之光擷取薄膜，其中該超低折射率區包含一 • 抗反射結構化表面。 ,6.如請求項1之光擷取薄膜，其中該超低折射率區包含一 超低折射率材料。 7.如請求項1之光擷取薄膜，其㈣低折射率奈米結構層 包含以表層方式施用於該撓性實質上透明薄膜的奈米粒 子。 、 155831.doc 201205125 8. 如請求項1之光操取薄膜，其中該低折射率奈米結構層 包含光子晶體結構或線性光栅。 9. 如請求们之光榻取薄膜，進一步包含一施用於該回填 層上的保護層。 m製造層積於玻璃基板之用於有機發光二極體裝置的 光操取薄膜之方法，其包含： 提供一撓性’實質上透明之薄膜； 將—低折射率奈米結構層施用於該撓性實質上透明之 薄膜； 將—兩折射率平面化回填層施用於該奈米結構層上，及 將一玻璃基板層積至該奈米結構層相對側上之該撓性 實質上透明之薄膜，其中該層積步驟涉及於該撓性實質 上透明之薄膜與該玻璃基板間提供一超低折射率區。 女π求項1 〇之方法，其中該超低折射率區包括一或多個 氣隙。 12. 士吻求項1〇之方法，其中該超低折射率區包括氬氣或氮 氣。 13. 如請求項10之方法，其中該超低折射率區包括一結構化 黏著劑^ 14. 如請求項1〇之方法，其中該超低折射率區包括一抗反射 結構化表面。 15. 如請求項10之方法，其中該超低折射率區包括一超低折 射率材料。 16. 如請求項1〇之方法，其中該低折射率納米結構層包括以 155831.doc 201205125 表層方式施用至該撓性實質上透明薄膜之奈米粒子。 1 7.如請求項10之方法，其中該低折射率奈米結構層包括光 子晶體結構或線性光柵。 18.如請求項10之方法，進一步包括將一保護層施用於該回 填層上。 155831.doc
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