制造透明漫射oled基板的方法和所得基板的制作方法
【專利說明】制造透明漫射OLED基板的方法和所得基板
[0001] 本發(fā)明被描述為用于制造有機(jī)發(fā)光二極管（0LED)的半透明光散射基板的新方法 和由這樣的方法可獲得的基板。
[0002] 0LED是包括夾在兩個(gè)電極之間的具有熒光或磷光染料的有機(jī)層堆的光電元件，至 少一個(gè)電極是半透明的。當(dāng)將電壓施加到所述電極時(shí)，從陰極注入的電子和從陽極注入的 空穴在所述有機(jī)層內(nèi)重新結(jié)合，導(dǎo)致從所述熒光/磷光層發(fā)光。
[0003] 眾所周知，從常規(guī)的0LED的光提取性比較差，大部分光通過高折射率有機(jī)層和透 明導(dǎo)電層（TCL)中的全內(nèi)反射被捕獲。全內(nèi)反射不僅發(fā)生在高折射率TCL與底部玻璃基板 (約1. 5的折射率）之間的邊界處，而且還發(fā)生在玻璃和空氣之間的邊界處。
[0004] 據(jù)估計(jì)，在不包含任何另外的提取層的常規(guī)0LED中，從有機(jī)層發(fā)出的光的約60% 的光在TCL/玻璃邊界處被捕獲，另外20 %的份額在玻璃/空氣表面被捕獲并且僅約20% 離開0LED進(jìn)入空氣中。
[0005] 借由TCL與玻璃基板之間的光散射層來減少這種問題是已知的。這樣的光散射層 具有接近于TCL折射率的高折射率并包含多個(gè)光漫射元件。
[0006] 通過使0LED的玻璃與高折射率層之間的界面紋理化來增加出光率也是已知的。
[0007] 這兩種"內(nèi)部"提取手段(通常也被稱為"內(nèi)部提取層"（IEL))包括在施加TCL或 有機(jī)堆之前需要被平整化的凹凸不平。
[0008] 通過由例如被光學(xué)耦合至玻璃基板的外表面的紋理化塑料膜構(gòu)成的"外部提取 層"（EEL)來減少在玻璃/空氣邊界處的光捕獲也是已知的。
[0009] W02011/089343公開了包含至少一個(gè)用高折射率玻璃涂層平整化的紋理化表面的 0LED基板。所述基板被描述為通過酸蝕刻紋理化。使用強(qiáng)酸(特別是HF)的玻璃蝕刻是一 種用于紋理化玻璃表面的常用方法。然而當(dāng)這樣的濕法化學(xué)方法在薄玻璃(厚度〈1mm)上 進(jìn)行時(shí)是一復(fù)雜的過程。這種技術(shù)僅允許每個(gè)工藝步驟蝕刻兩個(gè)面中的一個(gè)面，因?yàn)樵谖g 刻步驟期間玻璃板必須被保持在水平位置。此外，粗糙輪廓參數(shù)難以優(yōu)化，而且最重要的是 HF的使用對(duì)環(huán)境和在附近工作的人員產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問題。
[0010] 本發(fā)明的潛在的構(gòu)思是通過危險(xiǎn)少得多的機(jī)械粗糙化步驟代替化學(xué)粗糙化步驟， 允許更好地控制粗糙輪廓，并使得能夠同時(shí)粗糙化基板的兩面，從而在單個(gè)步驟中制造出 透明0LED玻璃基板的內(nèi)部提取層和外部提取層（IEL和EEL)。
[0011] 作為本發(fā)明方法的第一步驟實(shí)施的研磨步驟容易在具有低于2mm、且甚至低于 1mm的厚度的比較薄的玻璃基板上進(jìn)行。諸如磨料的硬度和顆粒尺寸、研磨壓力、速度和時(shí) 間的工藝參數(shù)可以容易地調(diào)節(jié)和控制粗糙輪廓。
[0012] 當(dāng)比較通過化學(xué)蝕刻和機(jī)械粗糙化所獲得的粗糙化基板時(shí)，本申請(qǐng)人還已進(jìn)一步 觀察到對(duì)于約85至95%的給出的期望霧度（haze)范圍而言，機(jī)械研磨的玻璃表面的粗糙 輪廓可以容易地通過調(diào)節(jié)漿料目數(shù)(漿料的顆粒尺寸分布）而進(jìn)行調(diào)整，因此能夠顯著地不 如酸蝕刻的表面深刻。這意味著，薄得多的高折射率玻璃涂層將足以令人滿意地填充并平 整化所述光散射輪廓的凹凸不平，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本更低而且更薄的最終產(chǎn)品。
[0013] 研磨后使用拋光來薄化和壓平顯示面板用的、特別是液晶顯示（LCD)面板用的玻 璃基板是眾所周知的。在這樣的應(yīng)用中，尋求低霧度和低粗糙度輪廓。在拋光步驟中，通過 使用極其細(xì)和均勻的磨料實(shí)現(xiàn)粗糙表面的平整化。經(jīng)拋光的表面通常被稱為"鏡面"。
[0014] 在本發(fā)明中，在精拋光步驟之前插入所述壓平處理。使所述玻璃基板經(jīng)歷單面或 雙面研磨步驟。在達(dá)到合適的表面粗糙度（Ra)后，接著對(duì)一面進(jìn)行平整化，不是如現(xiàn)有技 術(shù)中的那樣通過用細(xì)磨料拋光，而是通過借由高折射率玻璃釉料填充和覆蓋所得到的粗糙 化輪廓并隨后熔融以形成不含任何凸起玻璃峰的均勻、平整的玻璃搪瓷。具有高折射率搪 瓷的那個(gè)面形成內(nèi)部提取層（IEL)并隨后將接收透明導(dǎo)電層（陽極)。在研磨步驟于兩個(gè)面 上進(jìn)行的情況下，第二個(gè)未平整化的表面將作為外部提取層（EEL)。
[0015] 本發(fā)明的方法是非常有意義的，因?yàn)樗m合于比較低等級(jí)的玻璃，例如具有表面 缺陷（上表面錫、上表面斑點(diǎn)...）、表面裂紋或劃痕、由于在高溫和高濕度下貯存很長(zhǎng)一段 時(shí)間后的玻璃風(fēng)化或老化引起的表面化學(xué)改性的浮法玻璃（floatglass)。這些表面缺陷 將在研磨步驟過程中被消除。此外，諸如氣泡等的本體缺陷將因通過研磨過程提供的模糊 的表面而變得不可見。使用低等級(jí)的玻璃允許進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
[0016] 因此，本發(fā)明提供了安全且比較簡(jiǎn)單的制造用于0LED的薄的低成本光散射基板 的方法。所述方法的三個(gè)基本步驟(研磨扁平玻璃基板-涂覆玻璃釉料-熔融玻璃釉料涂 層）是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，并且可以采用現(xiàn)有的或已知的技術(shù)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。然而，就本 申請(qǐng)人所有的知識(shí)而言，到現(xiàn)在為止，這些步驟還沒有以所述和所要求保護(hù)的方式被組合， 以隨后制造出用于0LED的基板。
[0017] 本發(fā)明的用于制造透明漫射0LED基板的方法包括以下連續(xù)的步驟： (a) 用磨料漿研磨扁平半透明玻璃基板的一面或兩面，以獲得具有至少一個(gè)粗糙化表 面的扁平玻璃基板，所述至少一個(gè)粗糙化表面具有算術(shù)平均偏差艮為〇. 1um至2. 0ym、優(yōu) 選0. 15ym至1. 5ym、更優(yōu)選0. 2至小于1. 0ym、最優(yōu)選0. 25ym至0. 8ym的粗糙輪廓， (b) 用具有至少1. 7、優(yōu)選1. 7至2. 2的折射率的高折射率玻璃釉料涂覆所述粗糙化表 面或所述粗糙化表面之一，所述高折射率玻璃釉料的量足以在所述玻璃釉料熔融后完全覆 蓋所述粗糙化表面的粗糙輪廓； (c) 將經(jīng)涂覆的基板加熱至高于所述高折射率玻璃釉料的熔融溫度且低于底部基板的 軟化溫度的溫度，從而在所述粗糙化表面之一上形成高折射率搪瓷。
[0018] 所述磨料漿可以是任何已知的包含具有足夠高的硬度和合適的顆粒尺寸的陶瓷 磨料顆粒的楽?料。
[0019] 所述磨料顆粒的努普（Knoop)硬度優(yōu)選為至少1800HK，優(yōu)選至少2000HK。所述 磨料顆粒選自例如氧化鋁(包括白剛玉)、碳化硅(尤其是黑色SiC和綠色SiC)、摻雜有例如 Mg、Y或Ce的氧化鋯、氮化硼和這些顆粒的混合物和復(fù)合的核-殼顆粒，例如涂覆SiC的氧 化錯(cuò)。
[0020] 白剛玉顆粒（2160HK)和綠色SiC顆粒（2600HK)是最優(yōu)選的。
[0021] 磨料的平均顆粒尺寸優(yōu)選為500-5000目、更優(yōu)選為800-3500目、甚至更優(yōu)選為 1000-3200目、最優(yōu)選2000-3000目的范圍。
[0022] 含有較細(xì)的顆粒(平均顆粒尺寸>5000目）的磨料漿將導(dǎo)致不充分粗糙的表面和過 長(zhǎng)的研磨時(shí)間。當(dāng)使用過度粗糙的顆粒（〈500目）時(shí)，經(jīng)處理的玻璃表面將會(huì)太粗糙，由此 需要不希望的大量用于平整化的玻璃釉料。
[0023] 合適的磨料衆(zhòng)例如通過G&PTechnologyCompany可獲得和銷售。
[0024] 如前文所解釋的，研磨步驟（a)優(yōu)選在扁平玻璃基板的兩個(gè)面上同時(shí)進(jìn)行，由此在 兩個(gè)面上產(chǎn)生相同的粗糙輪廓。人們當(dāng)然可以考慮分別在不同的研磨條件下研磨兩個(gè)面， 但這樣做一般不存在特別的優(yōu)勢(shì)。
[0025] 在ISO4287中定義了算術(shù)平均偏差艮。它可以通過樣品橫截面的掃描電子顯微鏡 (SEM)、通過表面輪廓測(cè)量或者通過3D激光顯微鏡進(jìn)行測(cè)量。在本發(fā)明中，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果已通過共聚焦激光掃描顯微鏡（KeyenceVK-X100顯微鏡，具有0. 26ymXO. 26ym的激 光光斑尺寸，在270ymX202ym的區(qū)域上分析）得到。輪廓單元的平均寬度RSm (例如ISO 4287中所定義的）可以用相同的設(shè)備來測(cè)量，但將提取自行掃描。
[0026] 進(jìn)入步驟（a)的扁平半透明玻璃基板通常具有0. 1至5mm、優(yōu)選0. 3至1. 6mm的厚 度。
[0027] 它們優(yōu)選為預(yù)先邊緣研磨的，因?yàn)槲囱心サ牟Ａн吘壙舍尫懦霰饶チ项w粒大得多 的玻璃芯片（chip)，并可能在玻璃表面上產(chǎn)生不悅目的劃痕。
[0028] 研磨步驟（a)可以在已知的實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)研磨機(jī)上進(jìn)行，例如IXD工業(yè)拋光設(shè) 備或?qū)Ｓ糜诠鈱W(xué)應(yīng)用的要求同時(shí)兩面拋光的較便宜的設(shè)備，例如SpeedFam22B機(jī)(來自 SpeedFamInc.，臺(tái)灣）〇
[0029] 研磨壓力優(yōu)選為 1. 38kPa至 6. 89kPa(0? 2-1.Opsi)，優(yōu)選 2, 1 至 5. 5kPa (0. 3-0. 8psi)，并被維持3至60分鐘、優(yōu)選5至30分鐘、更優(yōu)選10至20分鐘的持續(xù)時(shí)間 (研磨時(shí)間)。通常無需實(shí)施兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的研磨步驟，以較粗的磨料開始并以較細(xì)的 磨料結(jié)束。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法僅包括一個(gè)使用單一類型的磨料漿的研磨 步驟。
[0030] 產(chǎn)生自步驟（a)的扁平玻璃基板-其表面之一或其兩個(gè)表面被粗糙化-通常具有 75至98 %、優(yōu)選85至97 %、更優(yōu)選87至95 %的霧度。霧度值可以通過光學(xué)分光光度計(jì)(例 如PELambda950或VarianCarry5000)測(cè)量，也可以通過更快和更便宜的專用設(shè)備(例 如BYK霧度計(jì)）測(cè)量。
[0031] 在下面的步驟中，薄層高折射率玻璃釉料被涂覆在基板的粗糙面或粗糙面之一 上。這樣的涂覆優(yōu)選通過玻璃顆粒的水性或有機(jī)懸浮液的絲網(wǎng)印刷、噴涂、棒涂、輥涂、狹縫 涂覆和可能的旋涂施加。對(duì)合適的高折射率玻璃釉料和用于涂覆和燒制它們的方法的描述 可以在例如EP2 178 343中找到。
[0032] 玻璃釉料應(yīng)該被選擇為具有450°C至570°C的熔點(diǎn)，并應(yīng)產(chǎn)生具有1. 7至2. 2的折 射率的搪瓷。
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