包含光散射表面的波导以及包含所述波导的显示装置制造方法及图纸

本文公开的是波导，所述波导包含至少一个散射表面、范围从约0.5μm至约2μm的周期、以及范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。厚度范围从约1μm至约100μm的单层波导以及包含至少一个高折射率层及可选的至少一个低折射率层的多层波导被公开于本文中。包含所述波导的照明和显示装置及OLED以及用于制造所述波导的方法被进一步公开于本文中。

A waveguide containing an optical scattering surface and a display device containing the waveguide.

The waveguide is composed of at least one scattering surface, a cycle ranging from about 0.5 m to about 2 m, and a RMS roughness ranging from 20nm to 60NM. A single-layer waveguide with a thickness ranging from about 1 m to about 100 m, and a multilayer waveguide including at least one high refractive index layer and an optional low refractive index layer are disclosed in this paper. The lighting and display devices including the waveguides, the OLED and the methods for the fabrication of the waveguides are further disclosed in this article.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含光散射表面的波导以及包含所述波导的显示装置本专利申请案根据专利法主张于2015年3月31日提出申请的美国临时专利申请案第62/140605号的优先权权益，所述申请案的内容为本案所依据并通过引用全部并入本文中。
本公开通常涉及波导以及包含所述波导的照明和显示装置，更具体而言，本公开涉及包含至少一个光散射表面层的波导以及包含所述波导的OLED照明和显示装置。
技术介绍
高性能显示装置，例如液晶(LC)、有机发光二极管(OLED)、及等离子体显示器，常被用于各种电子装置，例如手机、笔记型电脑、电子平板、电视机、和电脑监视器。目前市场上的显示装置会采用一个或多个高精度玻璃片例如作为电子电路元件的基板、作为光提取层、作为导光板、或作为彩色滤光片，仅举几例的应用。由于OLED光源的改进色域、高对比度、宽视角、快速响应时间、低操作电压、和/或改进能量效率，OLED光源已被普遍用于显示和照明装置。又由于OLED光源的相对挠性，将OLED光源用于弯曲显示器的需求也增加了。基本的OLED结构可以包含位于阳极与阴极之间的有机发光材料。此多层结构可以包括例如阳极、电洞注入层、电洞传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、和阴极。在操作过程中，来自阴极的注入电子与来自阳极的电洞可以在发光层中重组而产生激子。当电流被供应到有机发光材料时，由于激子的放射性衰变，于是光被放出。为了形成包含OLED的显示装置，可以通过薄膜电晶体(TFT)电路来驱动多个阳极和阴极。TFT阵列从而提供随后可被用于通过施加电流通过阳极与阴极来显示选择影像的像素阵列。虽然OLED显示装置可能具有优于其他显示装置(例如液晶显示器)的许多优点，但OLED仍可能遭受一个或多个缺点的困扰。例如，与其他光源相比，OLED会具有有限的光输出效率(亮度)。在一些情况下，多达80％由OLED发射的光能量可能被截留在显示装置中。由于这些层之间有大的折射率(n)值差异(例如，ne≈1.9、ng≈1.5)，所以由发光层产生的光会例如被局限在装置的电极和玻璃基板内。Snell定律表示，折射率差会产生在约20％范围内的低输出耦合效率，其中效率水平被表示为表面发射对总发射光的比率。因此，即使内部效率已被报导可接近100％，但低的输出耦合效率最终仍限制了OLED装置的亮度和效率。许多用于改善OLED装置的光提取效率的方法已被提出，包括高折射率基板和颗粒和/或各种表面修饰。然而，这些技术可能需要昂贵的材料和/或复杂的工艺，例如光微影等，从而会不必要地增加制造时间和装置的总成本。用以提高OLED装置的光输出的尝试还包括在相对高的电流水平下驱动OLED。然而，这样的高电流会对OLED的寿命产生负面影响，因此也无法提供理想的解决方案。其他用以提高光提取效率的尝试包括例如在厚度和/或折射率上匹配OLED层的波导，使得OLED内的模态可以与波导内的模态相匹配。这样的波导可以被沉积在玻璃基板上并于随后被涂布整平(例如平滑化)层。使用相对薄的整平层(例如小于约0.5微米)时已观察到提高的光提取。较厚的整平层可能会例如在瞬逝的OLED光与波导模态之间产生不够小的重迭。然而，较薄的整平层可能会在波导与OLED层之间产生过于粗糙的界面，从而会在OLED的模态内引起耦合，使得光会从这些传输模态中的其中一种模态耦合到表面等离子体子模态(或表面等离子体子极化)。表面等离子体子模态是具有高吸收性的，因此，光与这些模态的耦合通常是不理想的。因此，提供用于显示(例如OLED)装置的波导将是有利的，此举可提供改善的光提取效率，同时还降低成本、复杂度、和/或制造装置的时间。此外，提供具有理想表面粗糙度同时还保持相对低的整平层厚度的波导将是有利的。在各种实施例中，包含这种基板的显示装置(例如OLED显示器)可以具有一个或多个优点，例如改善的亮度、色域、对比度、视角、响应时间、挠性和/或能量效率。
技术实现思路
在各种实施例中，本公开涉及波导，所述波导具有两个散射表面并包含范围从约1μm至约100μm的厚度、范围从约0.5μm至约2μm的周期、和范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。本文还公开包含至少一个散射表面的波导，所述波导包含基板及至少一个第一层，所述至少一个第一层包含第一材料，所述第一材料具有至少约1.8的折射率及范围从约300nm至约10μm的厚度；和可选的至少一个第二层，所述至少一个第二层包含第二材料，所述第二材料具有小于约1.8的折射率及小于约100nm的厚度，其中所述波导包含范围从约0.5μm至约2μm的周期，而且其中所述至少一个散射表面包含范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。本文进一步公开一种波导，所述波导包含n个第一层，所述第一层包含第一材料，所述第一材料具有第一折射率；2n个散射表面，所述散射表面包含范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度；n-1个第二层，所述第二层包含第二材料，所述第二材料具有第二折射率，所述第二折射率小于所述第一折射率；以及RMS表面粗糙度小于约20nm的整平层，其中n大于或等于1。本文还公开包含所述波导的OLED及显示装置。本文又进一步公开的是用于制造波导的方法，所述方法包含以下步骤：从批料制备生坯，所述批料包含至少一个折射率至少约1.8的成分及可选的至少一个添加剂，所述添加剂系选自溶剂、粘结剂、分散剂、界面活性剂、和塑化剂；以及在高于约1000℃的温度下烧结所述生坯，以形成具有两个散射表面的波导，其中所述波导包含范围从约1μm至约100μm的厚度、范围从约0.5μm至约2μm的周期、和范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。另外公开的、用于制造波导的方法包含以下步骤：使用第一混合物涂布基板，所述第一混合物包含第一材料，所述第一材料具有至少约1.8的折射率；可选地使用第二混合物涂布所述基板，所述第二混合物包含第二材料，所述第二材料具有小于约1.8的折射率；和在高于250℃的温度下热处理经涂布的基板，以形成具有至少一个散射表面的波导。依据各种实施例，所述波导可以包含一片高折射率材料，例如氧化锆。所述波导的晶粒尺寸范围可以从例如约200nm至约500nm，而且在一些实施例中所述波导的密度可以大于约3g/cm3。在另外的实施例中，所述波导可以进一步包含整平层，所述整平层位于至少一个散射表面上。所述整平层可以具有例如小于约500nm的厚度及小于约30nm的RMS粗糙度。依据进一步的实施例，所述波导可以包含玻璃基板及至少一个第一层，所述至少一个第一层包含氧化锆。在又进一步的实施例中，所述波导可以包含交替的、高和低折射率材料的第一和第二层。将在以下的实施方式中提出本公开的其他特征与优点，而且从实施方式，部分的特征与优点对于所属领域中的技术人员而言将是显而易见的，或者可通过实施本文所述的方法而认可部分的特征与优点，本文所述的实施例包括以下的实施方式、权利要求书以及附图。应了解的是，前述的一般性描述与以下的实施方式都呈现本公开的各种实施例，而且意图提供用于了解权利要求书的本质与特点的概观或架构。附图被涵括以提供对本公开的进一步了解，而且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本公开的各种实施例，而且所述附图与实施方式一起用以解释本公开的原理与操作。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波导，包含：(a)第一和第二相对的散射表面；(b)范围从约1μm至约100μm的厚度；(c)范围从约0.5μm至约2μm的周期；以及(d)范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 US 62/140,6051.一种波导，包含：(a)第一和第二相对的散射表面；(b)范围从约1μm至约100μm的厚度；(c)范围从约0.5μm至约2μm的周期；以及(d)范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。2.如权利要求1所述的波导，其中所述波导包含材料，所述材料具有至少约2的折射率。3.如权利要求1所述的波导，其中所述波导为氧化锆片。4.如权利要求1所述的波导，其中所述波导包含范围从约200nm至约500nm的晶粒尺寸。5.如权利要求1所述的波导，其中所述波导包含大于约3g/cm3的密度。6.如权利要求1所述的波导，进一步包含整平层，所述整平层位于所述第一和第二散射表面的一个或两个上。7.如权利要求6所述的波导，其中所述整平层具有小于约500nm的厚度及小于约30nm的RMS粗糙度。8.一种有机发光二极管，包含如权利要求1所述的波导。9.一种用于制造波导的方法，包含：从批料形成生坯，所述批料包含至少一个折射率至少约1.8的成分和可选的至少一个添加剂，所述添加剂选自分散剂、粘结剂、和溶剂；以及在高于约1000℃的温度下烧结所述生坯以形成具有两个散射表面的波导，其中所述波导包含：(a)范围从约1μm至约100μm的厚度；(b)范围从约0.5μm至约2μm的周期；及(c)范围从约20nm至约60nm的RMS粗糙度。10.如权利要求9所述的方法，其中形成所述生坯包含薄带成形、狭缝涂布、旋涂、或浸涂所述批料。11.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一个成分包含氧化锆纳米颗粒。12.如权利要求9所述的方法，进一步包含施加一整平层到所述散射表面的一个或两个上。13.如权利要求12所述的方法，其中所述整平层系通过旋涂、浸涂、或真空沉积法施加。14.如权利要求9所述的方法，进一步包含在烧结之前将所述生坯加热到范围从约250℃至约700℃的第二温度。15.一种波导，具有至少一个散射表面，所述波导包含：基板；以及至少一个第一层，所述至少一个第一层包含第一材料，所述第一材料具有至少约1.8的折射率并具有范围从约300nm至约10μm的厚度；及可选的至少一个第二层，所述至少一个第二层包含第二材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·尤金·贝克，帕梅拉·阿琳·玛瑞伊，丹尼尔·阿洛伊修斯·诺兰，马克·亚历杭德罗·克萨达，瓦格萨·西那拉特，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US