具有增强的提取性能的光散射膜制造技术

组合物可包括聚合物基质和设置在聚合物基质中的光散射组分。光散射组分包括多分散性粒度分布的纳米颗粒。至少60％的纳米颗粒中的每一个具有小于100nm的粒度，并且80‑100％的纳米颗粒中的每一个具有小于200nm的粒度。

Light scattering film with enhanced extraction performance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的提取性能的光散射膜
本公开涉及发光装置，并且更具体地涉及用于增强光提取(lightextraction)的有机发光装置和光散射膜。
技术介绍
现今，有机发光装置/二极管(OLED)越来越多地用于照明应用中，因为它们可比其它传统光源更节能，并且可比其它传统光源更容易地以薄且挠性形状因数进行应用。OLED通常具有堆叠(stacked)结构，该堆叠结构由位于两个电极(例如，阴极和阳极)之间的一个或多个有机层组成。OLED中的有机层通常由电致发光聚合物组成，当在阳极和阴极上施加电压时，所述电致发光聚合物发光。两个电极中的至少一个(阳极或阴极电极)由透明传导性(conductive)材料形成，所述透明传导性材料能够使从OLED中发射的光可见。光提取效率可指代发光二极管(LED)装置从LED的发光部分向周围提供光使得光可以是有用的的能力。总体上，由于空气、基底和有机/电极层之间的折光指数的差异，OLED的提取效率非常低。提高提取效率至关重要，因为更高的提取将产生额外的节能、延长装置的寿命并增加成本节约。然而，提高提取效率仍然是使用OLED的照明应用的显著挑战。在传统的OLED装置中，仅约20％产生的光被发射到环境。剩余的光通常被限制在装置中(例如，内部地进行反射或捕获在基底中、在有机层和透明电极中引导、或在金属接点(metalliccontact)处作为表面等离子体激元被束缚)。基底和引导模式的光提取问题的一个原因是由于层之间的折光指数不匹配而在界面处的全内反射(TIR)。TIR可以发生在透明电极(折光指数～1.8)和基底(折光指数～1.5)之间；以及基底(折光指数～1.5)和空气(折光指数～1.0)之间。基于上述情况，仍然需要提高OLED装置的输出耦合(outcoupling)效率，即光提取效率，同时具有成本效益并且与在商业上成功的现有OLED制造工艺兼容。已经提出了不同的技术方法和途径来解决低效率光提取的问题。实例包括表面粗糙化、表面纹理化和微透镜阵列(microlensarrays)的使用。然而，这种外部光提取仅可解决基底-空气界面处的光损失，而不能解决其它界面处，更具体地透明电极-基底界面处的光损失。可选地，可以使用高折光指数基底，但是这些是昂贵的并且引起对环境影响和毒性的担忧。韩国专利申请10-2010-013839——其公开内容以其整体通过此引用并入本文——公开了通过在高折光指数玻璃中形成孔而获得基于氧化硅的散射玻璃基底。然而，基于其工艺，这种散射玻璃板不适合用于各种形状和形式，并且不能直接应用于发光装置。克服光提取效率限制的另一种方法是在OLED的基底和透明电极层之间使用内部光提取层。存在于层中的散射颗粒允许被提取的光被散射，为光提供另外的机会以逃逸。公开的欧洲申请EP2674442A2——其公开内容以其整体通过此引用并入本文——描述了光散射层，所述光散射层包括在包括金属氧化物颗粒的粘合剂内的散射颗粒。散射颗粒具有200纳米(nm)至500nm的平均粒径，并且600nm或更大的直径的颗粒的含量相对于散射颗粒的总量为20体积百分比(vol％)或更小。此外，散射颗粒通常具有30％或更小的变化系数(CoV＝std粒径/平均粒径)。然而，由于层的差表面质量，散射体的大粒度导致电流泄漏和有缺陷的装置。高指数平滑层的应用总体上降低表面粗糙度，但增加处理复杂性。另外，即使散射强度高时，更大的散射颗粒引起更小的散射角。这导致提取效率降低和色调变化——由于取决于波长的大的光提取效率变化。另外，美国专利公开号2016/0049610A1——其公开内容以其整体通过此引用并入本文——中已经公开了表现出双峰(或多峰)粒度分布的纳米复合材料组合物针对诸如有机发光二极管(OLED)的电子装置提供了有利的光学性质。基于附聚物总重量，纳米复合材料包括10-80wt％的粒度小于30nm的附聚物以及小于20wt％的粒度至少为100nm，优选至少为400nm的附聚物。为了获得最佳散射，作为更大簇存在的纳米颗粒是必需的。专利技术人要求具有最优的散射性质，其中簇具有约600nm的直径。然而，这种组合物的主要问题是散射效应不足——因为小的附聚物vs大的附聚物的大比率。结果，需要显著高的光散射体负载，以实现足够的光提取效率。此外，如EP2674442A2(其公开内容以其整体通过此引用并入本文)中所述，预期大粒度的更大附聚物，尤其是具有600nm直径的附聚物，将潜在地诱导由表面不均匀性产生的电学缺陷。当内部提取层的不均匀性大时，膜厚度不均匀发生或微小突起形成在沉积于光提取层上的透明电极中。这导致产生局部大电流，致使短路或装置的寿命缩短。因此，针对具有有效光提取的OLED的目前方法通常受限于单色发射、成本低效、光提取效率有限和/或不足。这些和其它缺点通过本公开的方面被解决。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，组合物可包括聚合物基质和设置在聚合物基质中的光散射组分。光散射组分包括多分散性粒度分布的纳米颗粒。至少60％的纳米颗粒具有小于100nm的粒度，以及80-100％的纳米颗粒中的每一个具有小于200nm的粒度。在另一方面，组合物可包括聚合物基质和分散在聚合物基质中的第一部分光散射颗粒。第一部分光散射颗粒的平均粒度小于100nm，以及第二部分光散射颗粒分散在聚合物基质中。第二部分光散射颗粒的平均粒度小于200nm。第一部分光散射纳米颗粒包括光散射颗粒总数的至少60％，以及第二部分光散射颗粒包括光散射颗粒总数的20-40％——除第一部分以外。附图说明通过参考以下本公开的一个方面的描述结合附图，本公开的上述内容和其它特征和优点，以及获得它们的方式将变得明显并且将被更好地理解，其中：图1是根据本公开的方面的OLED的示意性示例。图2是根据本公开的方面的OLED的示意性示例。图3是根据本公开的方面的具有Ex.1和C.Ex.2作为散射层的白色OLED的CIEx(左轴)和y(右轴)坐标的图。具体实施方式本公开涉及光散射层，其可被设置在OLED装置的基底和透明电极层之间。光散射层可以包括聚合物基质中的特定分布的散射颗粒。选择性粒度和折光指数组合可被配置以为产生的系统提供期望的光学特性，如增强的提取。在OLED堆叠物中作为内部光提取层(IEL)的光散射层的引入可以增强这些堆叠物的效率多于100％——相对于没有IEL层的参考装置。可选地或另外地，对于白色OLED，可以利用本公开的IEL实现相对于视角的颜色稳定性的显著改善。可以利用SETFOS(半导体薄光学模拟，SemiconductorThinOpticsSimulation)软件计算聚合物基质中的散射颗粒(例如，纳米颗粒、纳米晶体等)的粒度和分布。作为一个实例，给定样本中的散射颗粒显示出一定的多分散性粒度分布，其中相对于散射颗粒的总量，63％的颗粒具有小于100nm的粒度，以及37％的颗粒具有小于200nm的粒度。根据假设球形非吸收颗粒具有诸如>2.0或>2.3的折光指数的Mie理论计算颗粒的散射效应。在某些方面，可以使用具有至少2.0，更优选至少2.1的折光指数的纳米晶体来增加聚合物基质的折光指数。这种纳米晶体可以具有比散射颗粒更低的折光指数。例如，纳米晶体可包括一种或多种金属氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.组合物，其包含：聚合物基质；和设置在所述聚合物基质中的光散射组分，所述光散射组分包含多分散性粒度分布的纳米颗粒，其中至少60％的所述纳米颗粒中的每一个具有小于100nm的粒度，以及其中80‑100％的所述纳米颗粒中的每一个具有小于200nm的粒度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.21 US 62/411,1771.组合物，其包含：聚合物基质；和设置在所述聚合物基质中的光散射组分，所述光散射组分包含多分散性粒度分布的纳米颗粒，其中至少60％的所述纳米颗粒中的每一个具有小于100nm的粒度，以及其中80-100％的所述纳米颗粒中的每一个具有小于200nm的粒度。2.权利要求1所述的组合物，其中所述纳米颗粒具有大于2.0的平均折光指数。3.权利要求1所述的组合物，其中所述纳米颗粒具有大于2.3的平均折光指数。4.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述纳米颗粒包含至少一种类型的无机金属氧化物颗粒。5.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述纳米颗粒包含TiO2、ZrO2、PbS、ZnS、SiO2、ZnO或其组合。6.权利要求1-5中任一项所述的组合物，进一步包含设置在所述聚合物基质中的一种或多种非散射性纳米晶体。7.权利要求6所述的组合物，其中所述一种或多种非散射性纳米晶体包含表面改性的和/或未改性的无机金属氧化物颗粒。8.权利要求6-7中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种非散射性纳米晶体具有小于30nm的粒度。9.权利要求6-7中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种非散射性纳米晶体具有小于20nm的粒度。10.权利要求6-9中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种非散射性纳米晶体具有大于2的折光指数。11.权利要求6-9中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·D·贡巴斯，D·维尔德曼，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL