一種新型的增亮散射膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的增亮散射膜，可以用于液晶、LED、OLED等顯示裝置和發(fā)光元件。本增亮散射膜包括：聚合物母體介質(zhì)（1），嵌入母體內(nèi)的散射介質(zhì)（2）和非平坦的紋理化界面（3）。所述公開的薄膜在改善器件視角的同時(shí)，能夠較高地提高器件的光取出效率，提高亮度，達(dá)到高功效與視覺(jué)均勻性相統(tǒng)一的目的，還能有效地節(jié)能降耗，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種新型的增亮散射膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型的增亮散射薄膜，可以在改善器件視角的同時(shí)，能夠較高地 提高器件的光取出效率，有效提高亮度，降低能耗。

【背景技術(shù)】
[0002] 散射膜已成為照明、光學(xué)顯示、燈光設(shè)計(jì)等領(lǐng)域重要的功能材料，既可解決的視角 不對(duì)稱性問(wèn)題，還能使照明與顯示系統(tǒng)達(dá)到高功效與視覺(jué)均勻性相統(tǒng)一的目的，為高效、低 損、高均勻性與完美視覺(jué)相結(jié)合的照明與顯示設(shè)備提供了保證。
[0003] 視角大小是評(píng)價(jià)顯示器件性能的重要參數(shù)之一。視線與顯示器等的垂直方向所成 的角度，屏幕在所有方向上的反射是不同的，在水平方向離屏幕中心越遠(yuǎn)，亮度越低；當(dāng)亮 度降到50%時(shí)的觀看角度，定義為視角。視角也是液晶顯示器的主要不足之一，當(dāng)背光源通 過(guò)偏極片、液晶和取向?qū)又?，輸出的光線便具有了方向性。也就是說(shuō)大多數(shù)光都是從屏幕 中垂直射出來(lái)的，所以從某一個(gè)較大的角度觀看液晶顯示器時(shí)，便不能看到原本的顏色，甚 至只能看到全白或全黑。因此，增大視角對(duì)提高器件性能有著積極作用。
[0004] 另外，各種發(fā)光器件都是多層材料的堆砌，由于各層之間(包括基板和空氣）的折 射率差異和材料的吸光性，會(huì)使能從發(fā)光層發(fā)出的光不能完全射出器件。外量子效率就是 用來(lái)評(píng)價(jià)器件的這一性能，外量子效率越大，說(shuō)明器件的效率越高，相同亮度情況下的能耗 就相對(duì)較低。因此，我們應(yīng)該盡量提高器件的外量子效率。
[0005] 本發(fā)明中，利用新型散射增亮膜，散射介質(zhì)可以改變光線的傳播路線，同時(shí)使用紋 理化界面，改變其入射角，提高光取出效率的同時(shí)，改善了器件的視角，能夠有效地提高器 件性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種新型的增亮散射膜，其特征在于它由聚合物母體介質(zhì)， 嵌入母體內(nèi)的散射介質(zhì)，和非平坦的紋理化界面組成。其中所述的聚合物母體介質(zhì)材料為： PVA(聚乙烯醇），PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯），PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯），PDMS(聚 二甲基硅氧烷）中的一種，具體情況下，可以根據(jù)器件基板選擇合適折射率的有機(jī)聚合物 材料作為母體介質(zhì)材料。散射介質(zhì)為：BaS04，Si02，ZnO等無(wú)機(jī)材料，聚硅氧烷有機(jī)材料 中的一種；其形狀可以為球形，橢球型或不定型；其顆粒尺寸可以為〇. 5ynTlOym，優(yōu)選 1iinT2iim;散射介質(zhì)的濃度可以為0.lwt%~2wt%，優(yōu)選0. 5wt%~l. 5wt%，具體最優(yōu)濃度與母 體材料和散射介質(zhì)有關(guān)。增亮散射膜中的非平坦的紋理化界面可以為但不局限為：周期性 的微球結(jié)構(gòu)，周期性的金字塔結(jié)構(gòu)，或其他周期性或非周期性的微結(jié)構(gòu)，非平坦的微結(jié)構(gòu)尺 寸，可以為〇. 5~10um。
[0007] 本發(fā)明一種新型增亮散射膜的制備方法，其特征在于具有以下步驟： a.將聚合物母體介質(zhì)和散射介質(zhì)按照一定比例（0.lwt°/T2wt%)混合，溶解于可以完全 溶解母體的溶劑中；如PVA母體可以選擇去離子水為溶劑；PMMA可以選擇氯苯為溶劑；制 備得到濃度為10%_30wt%)的混合溶液；若聚合物母體為液態(tài)如PDMS，可以直接將散射介質(zhì) 與液態(tài)母體介質(zhì)混合，散射介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇.lwt°/T2wt%; b. 紋理化界面的制備：可以通過(guò)光刻、壓印、轉(zhuǎn)印等方法來(lái)得到紋理界面。若使用壓印 法，將上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具壓印得到紋理界面；若使用轉(zhuǎn)印法，將上 述混合溶液旋涂在模具上，得到紋理化的界面；若使用光刻法，將上述混合溶液旋涂在平坦 基板上后，通過(guò)光刻技術(shù)在其表面制備圖形，同樣可以得到紋理化的薄膜； c. 增亮膜的獲得：從上述基板上分離其表面的薄膜，即得到具有紋理化界面的增亮 膜。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明增亮散射膜的結(jié)構(gòu)示意圖其中（1)為母體介質(zhì)；（2)為散射介質(zhì)； (3)為非平坦的紋理化界面。
[0009] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中的器件A的結(jié)構(gòu)示意圖，包括IT0(銦錫氧化物）陽(yáng)極， 各有機(jī)功能層，A1陰極和增亮散射膜。
[0010] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中的器件A和對(duì)比器件B的電流密度-亮度圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中的器件A和對(duì)比器件B的歸一化的亮度-角度關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)描述。
[0013] 實(shí)施例一， 制備以PVA為母體材料，聚硅氧烷為散射介質(zhì)，微金字塔結(jié)構(gòu)界面的增亮散射薄膜。本 實(shí)例的具體步驟如下： (1)將聚硅氧烷微球和PVA的混合物溶解到水溶液中（其中聚硅氧烷占PVA的質(zhì)量分 數(shù)比為lwt%)，得到濃度為20wt%的PVA水溶液。
[0014] (2)采用P型硅片為基板，通過(guò)化學(xué)堿腐蝕的方法在80°C的NaOH和IPA(異丙醇） 的混合溶液中腐蝕單晶硅片，制備得到金字塔絨面。
[0015] (3)然后將上述制備好的PVA溶液旋涂到硅片基板金字塔絨面上，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/ 分鐘，時(shí)間為70秒，接著將旋涂有PVA溶液的硅片放到烘箱內(nèi)烘干，烘干后取出揭膜，如此 通過(guò)轉(zhuǎn)印法得到具有倒置微金字塔結(jié)構(gòu)界面的增亮散射薄膜。
[0016] 實(shí)施例二： 制備得到以PMMA為母體材料，Si02微球?yàn)樯⑸浣橘|(zhì)，周期性半球陣列界面的增亮散射 薄膜。本實(shí)施例的具體步驟如下： (1)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 8wt%的Si02微球(平均直徑1-2iim)和PMMA的混合后，在80°C水浴下完全溶解到氯苯中，得到PMMA濃度為20%的氯苯溶液，使用磁力攪拌器將溶液攪拌 均勻。
[0017] (2)將上述溶液旋涂到平坦的玻璃襯底（即基板）上，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。然后 加熱烘干溶劑，加溫達(dá)到PMMA的玻璃化溫度，將周期性半球陣列的模具通過(guò)壓印法使PMMA 表面形成一層半球界面，壓印過(guò)程中的壓力大約為5MPa，壓印保持時(shí)間為200s。
[0018] (3)分離模具和基板（即玻璃襯底）后，得到以PMMA為母體材料，Si02微球?yàn)樯⑸?介質(zhì)，周期性半球陣列界面的增亮散射薄膜。
[0019] 實(shí)施例三 制備以PDMS為母體，ZnO微球?yàn)樯⑸浣橘|(zhì)，周期性凸半球陣列界面的增亮散射薄膜。本 實(shí)例的具體步驟如下：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為lwt%的ZnO微球(直徑1-2iim)超聲分散于PDMS液體， 將混合的PDMS液體倒入周期性凹微半球的模具，加入固化劑，使PDMS固化，分離模具后，得 到以PDMS為母體，ZnO微球?yàn)樯⑸浣橘|(zhì)，周期性凸半球陣列界面的增亮散射薄膜。
[0020] 有關(guān)本發(fā)明增亮散射膜的應(yīng)用及性能實(shí)驗(yàn) 本發(fā)明增亮膜在0LED(有機(jī)電致發(fā)光器件）上的應(yīng)用及性能測(cè)試： 將實(shí)施例一中獲得的增亮散射膜用在0LED器件上，測(cè)試器對(duì)0LED的作用。
[0021] 在兩片玻璃基板上制造兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的0LED器件，器件A貼上制備好的PVA 增亮散射薄膜的器件，器件B為對(duì)比器件，僅為普通的0LED器件，器件A的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1所示。
[0022] 圖3為器件A對(duì)比器件B的電流密度-亮度圖，可以看出在相同電流密度下，器件 A的亮度比器件B的亮度有明顯的提高。圖3為器件A對(duì)比器件B的歸一化的亮度-角度 關(guān)系圖，可以看出，器件A的視角比器件B的更寬。
[0023] 實(shí)施例二和實(shí)施例三中增亮散射膜在LED上的應(yīng)用及性能測(cè)試： 將實(shí)例二和實(shí)例三中制得的兩種增亮散射膜，通過(guò)光學(xué)膠粘貼到市售的LED光源上， 測(cè)試得到器件分別在4V，4. 5V，5V，5. 5V下的亮度如下表： 表1.有無(wú)增亮散射膜時(shí)LED器件的亮度表_

【權(quán)利要求】
1. 一種新型增亮散射膜，其特征在于：它由聚合物母體介質(zhì)（1)，嵌入母體內(nèi)的散射介 質(zhì)（2)和非平坦的紋理化界面（3)組成；其中所述的聚合物母體介質(zhì)材料為：PVA (聚乙烯 醇），PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯），PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯），PDMS(聚二甲基硅氧 烷）中的任一種，具體情況下，可以根據(jù)器件基板選擇合適折射率的有機(jī)聚合物材料作為 母體介質(zhì)材料；散射介質(zhì)為：BaS04, Si02, ZnO等無(wú)機(jī)材料，或聚娃氧燒有機(jī)材料中的任一 種；其形狀可以為球形，橢球型或不定型；其顆粒尺寸可以為〇. 5~10 y m，優(yōu)選1 y nT2 y m ; 散射介質(zhì)的濃度可以為〇. lwt%~2wt%，優(yōu)選0. 5wt%~l. 5wt%，具體最優(yōu)濃度與母體材料和散 射介質(zhì)有關(guān)；增亮散射膜中的非平坦的紋理化界面可以為：周期性的微球結(jié)構(gòu)，周期性的 金字塔結(jié)構(gòu)，或其他周期性或非周期性的微結(jié)構(gòu)中的一種，非平坦的微結(jié)構(gòu)尺寸，可以為 0? 5?10 u m。
2. -種新型增亮散射膜的制備方法，其特征在于具有以下步驟： a. 混合溶液的制備：將聚合物母體介質(zhì)和散射介質(zhì)按照一定比例（0. lwt°/T2wt%)混 合，溶解于可以完全溶解母體的溶劑中，如PVA母體可以選擇去離子水為溶劑，PMMA可以選 擇氯苯為溶劑，制備得到濃度為l〇%-3〇wt% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的混合溶液；若聚合物母體為液態(tài) (PDMS)，可以直接將散射介質(zhì)與液態(tài)母體介質(zhì)混合，散射介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. lwt9T2Wt%; b. 紋理化界面的制備：可以通過(guò)光刻、壓印、轉(zhuǎn)印等方法來(lái)得到紋理界面；若使用壓 印法，將上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具壓印得到紋理界面；若使用轉(zhuǎn)印法，將 上述混合溶液旋涂在模具上，得到紋理化的界面；若使用光刻法，將上述混合溶液旋涂在平 坦基板上后，通過(guò)光刻技術(shù)在其表面制備圖形，同樣可以得到紋理化的薄膜； c. 增亮膜的獲得：從上述基板上分離其表面的薄膜，即得到具有紋理化界面的增亮 膜。
【文檔編號(hào)】G02B5/02GK104330842SQ201410568630
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】朱文清, 孫亮亮, 湯梅, 錢冰潔, 肖騰, 俞靜婷 申請(qǐng)人:上海大學(xué)