技术实现要素：
本公开内容总体涉及有机发光二极管(organiclightemittingdiode；oled)和包括oled的显示装置，更特别地，涉及使用纳米结构化涂层的oled提取层的方法和装置。
可选地，一种有机发光二极管(oled)可以包括上部二极管结构和下部光衍射结构。下部光衍射结构可以提供来自上部二极管结构的光的散射剖面。上部二极管结构可以包括阴极、阳极和有机发光半导体材料，有机发光半导体材料插置在阴极与阳极之间。下部光衍射结构可以包括具有折射率ng的透明基板、具有折射率ns的可选的平坦化层、具有分布在透明基板上方的折射率nw的波导层。波导层可以包括结合基质(bindingmatrix)和至少一个纳米颗粒。波导层可以插置在透明基板与平坦化层之间。
另一实施方式中，一种有机发光二极管(oled)可以包括上部二极管结构和下部光衍射结构。下部光衍射结构可以提供来自上部二极管结构的散射剖面。上部二极管结构可以包括阴极、阳极和有机发光半导体材料，有机发光半导体材料插置在阴极与阳极之间。下部光衍射结构可以包括具有折射率ng的透明基板、具有分布在透明基板上方的折射率nw的波导层。波导层可以包括结合基质，结合基质具有对透明基板的亲合力，其中波导层包括至少一个纳米颗粒，其中所述nw大于ng。
在进一步的实施方式中，一种用于光衍射的设备可以包括：具有折射率ns的可选的平坦化层、具有折射率ng的透明基板、具有分布在透明基板上方的折射率nw的波导层。波导层可以包括结合基质和至少一个纳米颗粒。波导层插置在透明基板与可选的平坦化层之间。可选的平坦化层可由混杂(hybrid)有机无机材料制成。
本公开内容的另外的特征和优点将会在以下详述中阐述，并且在部分程度上，对于本领域的技术人员而言，可从中容易地了解额，或通过实践本文所述的实施方式(包括以下详述、权利要求书和附图)而认识。
应当理解，以上概述和以下详述描述各种实施方式，并且旨在提供总体的概念或框架，以便了解所要求保护的主题的本质和特征。所附附图被包括以提供对各种实施方式的进一步的了解，并且并入且构成此说明书的部分。附图示出各种本文所述的实施方式，并与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
以下是对所附附图中的附图的描述。附图并不一定按比例，并且为清楚或简洁，附图的某些特征与某些视图的比例尺或示意图可能夸大。
图1是根据本公开内容的一个实施方式的oled的层叠结构的示意图。
图2是示出使用mie散射体系的来自球体的体积角相关的散射的图。
图3是示出根据一个实施方式的作为平坦化层折射率的函数的光衍射。
图4a示出根据一个实施方式的具有甲基倍半硅氧烷聚合物作为涂层材料的zro2纳米颗粒的sem图像。
图4b示出根据一个实施方式的具有甲基倍半硅氧烷聚合物作为涂层材料的zro2纳米颗粒的sem图像，其中计算较低对比度(红)区域的体积分数。
图4c示出根据另一实施方式的具有倍半硅氧烷聚合物作为涂层材料的zro2纳米颗粒的sem图像。
图4d示出根据一个实施方式的具有倍半硅氧烷聚合物作为涂层材料的zro2纳米颗粒的sem图像，其中计算较低对比度(红)区域的体积分数。
图5a示出关于作为用于涂层的氧化锆含量和有机硅聚合物的函数的具有苯基倍半硅氧烷聚合物混合物的zro2纳米颗粒的代替提取效率(surrogateextractionefficiency)数据。
图5b示出关于作为用于涂层的氧化锆含量与有机硅聚合物的函数的具有甲基倍半硅氧烷聚合物混合物的zro2纳米颗粒的代替提取效率数据。
图6a示出作为平坦化剂折射率和平坦化剂厚度的函数的关于具有苯基倍半硅氧烷聚合物混合物作为涂层的zro2纳米颗粒的代替提取效率。
图6b示出作为平坦化剂折射率和平坦化剂厚度的函数的关于具有甲基倍半硅氧烷聚合物混合物作为涂层的zro2纳米颗粒的代替提取效率。
当结合附图阅读时，将更好地了解某些发明技术的以上概述和以下详述。应当理解，权利要求书不限于附图中所示的布置与器具。此外，附图中所示的外观是可用于实现设备的表述的功能的许多装饰性的外观中的一种。
具体实施方式
通过参考下文的详细说明、附图、示例和权利要求书和它们的前后文的描述，本公开内容可更容易地了解。然而，在公开和描述本发明的组成、制品、装置和方法之前，应当理解，本公开内容不限于所公开的特定组成、制品、装置和方法，除非另外特别指出；因此，本公开内容可当然有所变化。也应理解，本文所用术语为了描述特殊方面，申请人不希望这些术语造成限定。
提供本公开内容的以下描述作为其当前已知实施方式中的本公开内容的实现教示。为此，本领域的技术人员将认知且领会可对本文所述的本公开内容的各种方面做出许多变化，而仍获得本公开内容的有益结果。也很清楚，本公开内容的一些期望优点可通过选择本公开内容的特征中的一些而不利用其余的特征来获得。据此，本领域中从业人员将认知到，许多对本公开内容的修改与调适都是可行的，并且在某些情境中甚至是所期望的，并且这些都是本公开内容的部分。因此，下文描述被提供来说明本公开内容的原理，而非本公开内容的限制。
所公开的材料、化合物、组成和成分可用于所公开的方法与所组成的实施方式，或可与所公开的方法与组成的实施方式并使用，或可用在准备所公开的方法与组成的实施方式，或就是所公开的方法与组成的实施方式。这些与其他材料在本文公开，并且应当理解，当公开这些材料的组合、子集合、相互作用、群组等时，可不用详尽地公开这些化合物的每一各种个别和集合的组合与排列的特定的参考物，然每者在本文中都特别地经过考虑和描述。
现请详细参阅本发明的优选实施方式，这些实施方式的示例示出于附图。在相应视图中使用特定参考符号指示相同或类似的部件。
广泛地，本公开内容涉及oled，并且更特别地，关于含有光衍射层的高折射率材料纳米结构，所述光衍射层能使内部与外部的oled光衍射。从oled装置提取光在操作效率上是必要的。多达约80％的生成的光可捕捉于有机层和玻璃基板中，而后续由金属阴极吸收。在oled中耦合捕捉的光可通过将层平坦化或平滑化至与提取波导匹配的折射率而实现。一项重要的方法是，形成离散(discrete)的提取波导，使得光从oled层提取到此离散的波导，随后在它们的终结点处从这些离散波导提取。
在本公开内容中，高折射率纳米颗粒与用于平坦化层的材料(例如硅酸盐或有机硅材料)混合，随后涂布至玻璃基板上，在所述玻璃基板处所述结构形态实现光提取，这是由于纳米颗粒的有效折射率、厚度、体积散射和表面粗糙度要素所造成。表面粗糙度是由原子力显微镜(afm)测量，并且被报告为rms(均方根)。afm用于对30微米×30微米与2微米×2微米的扫描成像以示出较长与较短的长度尺度上的粗糙度。
复合材料的有效折射率可通过使用maxwellgarnett方程式计算。或者，所述有效折射率可通过neff＝sqrt(f.n12+(1-f)n22)来计算，f是基于sem剖面与图像分析的体积分数。
产生高折射率纳米颗粒与硅酸盐或有机硅(硅氧烷、倍半硅氧烷)结合材料的混合物可允许改变高折射率材料的体积分数，产生适当折射率差，有助于颗粒粘附和对基板的粘附。混合系统的最重要的方面是，从孔隙移除捕捉气体且增加混合有纳米颗粒的结构的平坦化的容易性。硅酸盐或有机硅化合物典型地是相当温度稳定的(大于摄氏450度)，具有低有机烧除率(organicburnoff)并且通过冷凝反应固化，形成水作为副产物。
本公开内容中，一个优点是，高折射率纳米颗粒与用于平坦化层的材料(诸如硅酸盐或有机硅材料)以纳米颗粒/基质之间的各种比例混合，其中颗粒含量可从约10％变为约50％。较低颗粒含量可造成基质中有更多的结合层，从而避免对增加平坦化剂层的需求。
玻璃上的此纳米结构的折射率与几何形状实现从oled上部层的绝佳光衍射。纳米结构化波导的折射率和厚度与oled上部层的折射率和厚度匹配良好，使得光能够容易地从oled层耦合到纳米结构化波导。
此纳米结构的形态非常有效地将在所述形态内受导引的光提取到环境，因为所述形态包括体积光散射(volumetriclightscattering)组件与表面散射粗糙度。铟锡氧化物(ito)沉积或后续oled材料沉积步骤可将捕捉的气体从孔隙移除并且减少针孔形成。
本公开内容提供了多种混合系统，其中zro2％在基质中是从约18％至约30％，并且所述混合系统并非如此粗糙，它们可经平滑化而具有小于0.3微米的平滑化层厚度。所述平滑化层—oled界面不会太粗糙也不包括高侧向表面粗糙频率而诱导横向电(te)模式与横向磁(tm)模式显著地模式耦合至表面等离子体模式，这是高度衰减的模式。但所述平滑化层—oled界面确实能使受导引的模式之间耦合而实现更有效率的光衍射。
此具有平滑化层的纳米结构实现3个数量级的使用代替测量的光提取效率因子。
图1是根据本公开内容的一个实施方式的oled100的层叠结构的示意图。所示出的有机发光二极管100可以包括上部二极管结构110与下部光衍射结构150。下部光衍射结构150可用作光衍射的独立设备。上部二极管结构110可以包括阳极120、阴极140和有机发光半导体材料160，所述有机发光半导体材料160插置于阳极120与阴极140之间。下部光衍射结构150可以包括透明基板156、光衍射层151，所述光衍射层151分布于透明基板156的波导表面158上方。光衍射层151包括波导层154与可选的平坦化层152。波导层154插置于透明基板156与平坦化层152之间。所述波导层154可以具有对玻璃基板的亲合力。透明基板156可例如为玻璃或塑料。
可选的平坦化层152可以具有折射率ns。透明基板156可以具有折射率ng，并且波导层154可以具有在透明基板156上方分布的折射率nw。所述波导层154可以包括结合基质157与至少一个纳米颗粒。一些实施方式中，nw大于ng且nw大于ns。一些实施方式中，|ns-ng|小于或等于0.5。
一些实施方式中，用于光衍射的设备可以包括可选的平坦化层152、透明基板156、波导层154。所述平坦化层152可以具有折射率ns。所述透明基板156可以具有折射率ng。所述波导层可以具有在透明基板156上方分布的折射率nw。所述波导层154可以包括结合基质157、至少一个纳米颗粒。所述波导层154可插置在透明基板156与可选的平坦化层152之间。结合基质157可为混杂的有机无机化合物。所述混杂的有机无机化合物可以包括硅酸盐、硼酸盐、有机硅基化合物，诸如聚合的聚甲基倍半硅氧烷。一些实施方式中，平坦化层152可由基本上所述混杂的有机无机化合物制成。一些实施方式中，平坦化层152可进一步包括直径从约2nm至20nm的纳米颗粒。一些实施方式中，所述纳米颗粒可变成大小约50-250nm的凝聚物。
然而，应当注意，阳极120可以是透明导电氧化物(tco)(类似铟锡氧化物(ito))，所述透明导电氧化物(tco)对由有机发光半导体材料160发射的光而言是透明的，并且为上部二极管结构提供接合下部光衍射结构150的侧125的合适界面。另外，而阴极140可包括有匹配发光材料的适当的功函数的任何导电材料。例如，阴极可以包括银(ag)、金(au)、铝(al)、钐(sm)、铥(tm)、镱(yb)、或双金属材料，诸如ca:al、eu:yb、或tm:yb。阴极的厚度范围可为约70至400nm，约70至300nm，或约70至200nm。一些示例中，当阴极材料厚度低于约70nm，那么装置可变成双向的，因为光也能从阴极逸出。这在以下情境下是有利的：使用附加部件以获得从阴极逸出的光。因此，一些实施方式可以包括厚度从约10nm至约70nm、厚度低于约70nm的阴极，或所述厚度要使得超过大于1％的从oled发射的光通过阴极发射。
应当注意，上部二极管结构的厚度可为约1.0微米或更小，或在某些示例中，0.5微米或更小。波导层的厚度可比上部二极管结构的厚度更厚。一些实施方式中，平坦化层的厚度可低于约0.5微米。在另一实施方式中，平坦化层的厚度可以低于约0.3微米。
波导层可以具有小于约0.05微米的表面粗糙度。一些实施方式中，波导层可以具有低于约0.03微米的表面粗糙度。一些实施方式中，波导层可以具有低于约0.01微米的表面粗糙度。在另一实施方式中，纳米颗粒可以具有约0.05微米的表面粗糙度(rms)。
对于包括波导层154与平坦化层152的光衍射层151而言，应小心确保材料选择能实现本文所述的各种参数与特性。例如(非限制)，考虑所述波导层154可以包括结合基质或结合基质复合物。所述结合基质或结合基质复合物可以包括被制作用于平坦化层的材料。用于平坦化层的结合基质与纳米颗粒可一起形成纳米颗粒凝聚物。或者，考虑纳米颗粒可以包括tio2、zno、hfo2、ta2o5、al2o3或它们的硅酸盐，或它们的组合。用于平坦化的材料具有的折射率可基本上类似于透明基板156的折射率。例如，可将用于平坦化层的材料提供作为旋涂玻璃(spinonglass)。用于平坦化层的材料可表征为具有相对高的抗碎裂性(固化后低收缩)，可以具有填充纳米级间隙的能力，并且可以是大体上热稳定的。一般而言，用于平坦化层的材料在空气中在高至约450℃时呈热稳定性。超过此温度时，基质材料可能变得热不稳定和/或裂解。
举例来说，而不限制，用于平坦化层的材料可由下述项中的一种或多种形成：部分聚合的聚甲基倍半硅氧烷(例如，t-12、512b、t-ll旋涂玻璃(honeywell))、聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、部分聚合的聚倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷(hardsiltmam，gelestchemicals)和聚苯基倍半硅氧烷、聚甲基苯基倍半硅氧烷(hardsiltmap，gelest)、旋涂玻璃钛酸盐(ti-100、ti-140、ti-1000、desertsilicon)、以及旋涂玻璃硅酸盐、钛酸盐混合物(ti-452，desertsilicon)。
举例来说，而不限制，用于平坦化层的材料可由下述的一个或多个形成：部分聚合的聚甲基倍半硅氧烷(例如，t-12、512b、t-ll旋涂玻璃(honeywell))、部分聚合的聚倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷(hardsiltmam，gelestchemicals)与聚苯基倍半硅氧烷、聚甲基苯基倍半硅氧烷(hardsiltmap，gelest)、旋涂玻璃钛酸盐(ti-100、ti-140、ti-1000、desertsilicon)和旋涂玻璃硅酸盐、钛酸盐混合物(ti-452，desertsilicon)，上述材料混有各种更高的折射率的纳米颗粒分散物，诸如锐钛矿(anatase)tio2(15重量％，5至30nm、nanoamor)或zno2(在水中的nanosunguardtm，sigma)。
生产波导组件和/或层的涂布方法包括本领域中已知的会生产有期望特性的表面的彼等方法，其中波导组件浓度与分散剂的浓度可变化以提供最终产品中波导组件的必须浓度。此类方法包括(但不限于)浸渍涂布、旋转涂布、网版印刷、喷墨涂布、喷涂(spraying)、气相或颗粒沉积、滚轮涂布、或卷对卷处理等。
光衍射层(包括玻璃上的波导层)可用于透明投影示出器应用。投影到此类涂布玻璃片上的图像可从表面散射光至观看者。此外，可层合(laminate)这些涂布的玻璃片，并且这些涂布的玻璃片维持功能性因为混合物的折射率(诸如聚集的颗粒的折射率(在两个数量级上))显然大于玻璃或层合材料(诸如聚乙烯醇缩丁醛(pvb))。
厚度仅为几个微米或更薄的涂层可造成高透射。同样，聚集的尺寸分布可能有关系。在光波长的数量级上(或更低数量级)的尺寸造成的广角散射可实现良好的透射背景图像，并且也还实现良好的投影图像。分布窄的窄角散射可能模糊所述背景图像。
具有粒径分布尺寸的涂层是在光波长的数量级(但不明显大于所述数量级)，并且聚集的颗粒的数目可造成低雾化和良好的波长表现。
另外，涂层的颗粒分布也可造成良好的视角。当粒径明显大于光波长时，视角可能窄化。
可存在极微的光晕效应(这是不期望的效应)，但强度很低。这可通过将小型聚集颗粒的数目减至最少而尽量减少。更小的颗粒散射非常窄角的光。这导致光被捕捉而随后衍射。对于最佳效率而言和在透射模式中，颗粒应为：大约200nm<r<400nm。
一些实施方式中，纳米颗粒可以具有沿着它们的最长尺寸从约5nm至约1000nm的平均直径。一些实施方式中，纳米颗粒的平均直径可聚集成例如十分的几微米的尺寸，约五十至数百nm(50-100snm)。纳米颗粒的尺寸可实现将无源波导中捕捉的光散射到观看者。这可为至关重要，因为无源波导中的光可能不会耦合回到oled上部结构中。
类似地，选择用于玻璃基板156的特定材料也可收集自习知和尚未开发的针对此主题的教导。然而，应当注意，本公开内容的概念相当合适各种类型的玻璃，包括例如在高容积中制造的玻璃(这是通过使用例如融合曳引工艺制造)和化学强化离子交换玻璃。
基板的波导性质与光衍射机制也被平坦化层的折射率影响。波导层可以具有至少约1.7的折射率，举例而言，诸如约1.8至约2.1。衍射下部结构的几何性质在下述情况下最佳：当涂层混合物厚度比oled/tco厚度还要厚时，以及当此涂层的折射率大于约1.7时。这是因为，这确保oled上部结构中的捕捉模式与下部结构(涂层混合物)中的模式在光学相位上匹配(opticallyphasematch)。
当折射率低于诸如约1.4或1.55(举例而言)时，高折射率纳米结构化层作为独立的波导，有机层中的捕捉光能够穿隧到所述独立的波导。当平坦化层—折射率高，整体结构：有机层、tco、平坦化层和纳米结构层可皆齐(inunison)作为一个大波导而发挥作用。在此情况，光散布开且多数模式在所有这些层中彻底传播，同时接触金属阴极，使得它们可被吸收。所以，有效存在两种不同的衍射方法。
第一，两个单独的波导结构(oled层与高折射率涂层构成的衍射层)由较低折射率的平坦化层分开。在此情况，光穿隧到高折射率波导，之后光从所述高折射率波导散射到环境。
第二，也存在一个大波导区域(oled层、高折射率涂层构成的衍射层、和高折射率平坦化剂)。在第二情况下，光传播通过全部三个介质结构，直到散射出至环境为止。
用纳米结构化层的散射：
纳米结构化层的体积散射特征可使用mie散射理论描述，当特征远小于光波长时，那么减少至rayleigh散射。图2示出使用mie散射体系的来自球体的体积角相关的散射。所述模型示出，随着散射颗粒半径增加，散射变得在角度上更前向(forward)。
可使用beckmann体系描述此高折射率纳米结构化层的粗糙表面散射可至第一级。beckmann与andrespizzichino，来自粗糙表面的电磁波散射，artechhouse1987。他的理论经发展以描述来自100％反射的表面的漫射和镜面散射两者。springer已修改这些理论，以根据界面处的折射率差异(以及rms粗糙度与关联长度)预测因为粗糙界面的透射与反射两者造成的漫射性散射光的百分比。j.springer、a.poruba、m.vanecek，用于薄膜硅太阳能电池的改进的三维模型，j.ofappliedphysics，96，#9，2004。
根据springer
rd＝fr(1-rs/fr)
其中fr是反射分数，并且是从snell定律获得，并且rs与rd代表漫射与镜面部分。
并且
td＝ft(1-ts/ft)
在此，ts、td、ft分别是从snell定律获得的透射的漫射与镜面部分以及透射分数。
根据此近似法，漫射性散射光对镜面性散射光的量取决于rms高度，而漫射光的角相依性取决于rms高度与关联长度两者。
在此，lc是关联长度，并且
g＝[(2πσ/λ)*(cos(θ1)+cos(θ2)]2
且，θ1与θ2是输入角与输出角。
所以，基于这些体积与表面散射模型，可估计关键的物理参数。波长数量级(和更大数量级)的体积散射颗粒在角度上有更前向的散射，并且随着颗粒半径增加而变得更是如此。当rms高度对关联长度的比例增加时，漫射性表面散射变得更广角。有许多“反弹”的窄角散射或广角散射都会造成光衍射。同时，虽然因这些相同散射机制，光可变得在角度上更深入地被捕捉，但若光可被提取或同时更深入地被捕捉直到光被提取或最终被吸收为止，那么对此程序而言有某定随机度。
模型：
已建立模型来确定源自耦接高折射率zro2层的高折射率oled层的光的分数。此模型是基于多模式oled与zro2波导的几何光学概观，结合受阻碍的全内反射的物理光学现象，而提供oled与zro2波导之间的耦合效率。此外，纯量(scalar)散射理论(上文所述)用在所述模型中，以估计后续能耦合到玻璃基板的辐射模式的zro2波导捕获的光的量。作为示例，示出平坦化层的折射率的重要性，下述输入参数用在所述模型中：
oled折射率＝1.8
zro2折射率＝1.8
zro2粗糙度(rms)＝0.05μm
平坦化层厚度＝0.5μm
波长＝0.55μm
背反射器的反射率＝92％
作为平坦化层折射率的函数的光衍射的相对优点可见于图3中。这示出在平坦化层使用高折射率的重要性。当平坦化折射率从约1.3变成1.8，耦合至zro2的分数是从0.3至接近1。
图4a至图4d示出两个高折射率纳米颗粒/有机硅聚合物复合物的sem图像：(a)zro2纳米颗粒/甲基倍半硅氧烷聚合物(旋涂玻璃，例如accuglass512b)，具约25至35％的zro2％以及(b)zro2纳米颗粒/苯基倍半硅氧烷聚合物(例如gelesthardsilap)，具约18至24％的zro2％。就图像而言，同样其中较低对比度(红)区域的体积分数是通过使用图像分析软件计算。这些膜生产约40％至45％的有机硅或硅酸盐聚合物，其中所计算的有效折射率为，对此(a)与(b)分别是约1.82至1.85。可通过使用更高折射率的纳米颗粒(例如金红石或锐钛矿tio2)或通过增加复合物中纳米颗粒的体积分数而增加有效折射率。
如图4a至图4d中所见，所述两个高折射率纳米结构化颗粒层在它们的粒径、形态、和体积与表面散射特征方面不同。不同的层的布置会造成不同的能够提取显著光量的散射机制。光提取上部结构的图像分析测量用于量化纳米颗粒涂布层的面积比孔隙率。纳米颗粒涂布层的面积比孔隙率是纳米颗粒涂布层中孔隙占据的面积相对于整个纳米颗粒涂布层占据的面积的比例。
准备光提取上部结构的剖面，并且以必须的分辨率获取sem图像，以观看纳米颗粒涂布层中的开放和/或填充孔隙。灰阶图像经分段以隔离开放和/或填充孔隙，并且量化所述灰阶图像，以确定在用户限定的目标区中，相对于纳米颗粒涂布层中的像素总数，孔隙所占据的图像像素的数目，所述用户限定的目标区涵盖图像视野内的整个纳米颗粒涂布层。用户限定的目标区用于将待分析的图像像素区域隔离所述图像中其余的像素。
图4a至图4d中的sem图像示出包括纳米颗粒与用于平坦化的材料的纳米颗粒涂布层的示例性图像和来自图像分析的分段图像。在图4a和图4c中，图像中的对比是受分析的材料的原子数的函数，其中高原子数目的高折射率纳米结构化颗粒相较于较低原子数目的较低折射率平坦化材料更为明亮。图4a与图4c中，纳米颗粒涂布层中的开放和/或平坦化剂填充的孔隙是以纳米颗粒涂布层中暗色对比区域代表。
图4b与图4d示出分段而隔离孔隙以供量化后的图4a与图4c中的相同图像。红色像素代表用户限定的目标区内待量化的孔隙空间。图像分析程序量化代表孔隙的全部红色像素，并且计算相对于代表整个纳米颗粒涂布层的目标区内的像素总数，红色像素所占据的图像面积。报导面积百分比孔隙率值。
二维剖面图像中所示的纳米颗粒分布可代表三维涂布层中的纳米颗粒分布且来自图像的所计算的面积百分比孔隙率是代表涂层。通过计算，波导层的多孔结构的孔隙率是从约20％至约60％。
图5示出两种类型的高折射率纳米颗粒/有机硅聚合物混合物的代替提取效率数据，所述数据是用于涂层的氧化锆含量与有机硅聚合物的函数。
在hardsilap(hap)的情况下，评估混合物中约18％至30％的氧化锆含量，并且所有条件提供大于约1.8的代替提取效率值，并且一些情况下高如3。这些值取决于涂层粗糙度、孔隙率和用于减少涂层粗糙度的平坦化剂层折射率与厚度。
在512b的情况下，评估混合物中约25％至35％的氧化锆含量，并且多数条件提供大于1.8的代替提取效率值，并且一些情况下高如2.5。如上文所提和，这些值取决于涂层粗糙度、孔隙率和用于减少涂层粗糙度的平坦化剂层折射率与厚度。
图6示出两种类型的高折射率纳米颗粒/有机硅涂层的作为平坦化剂折射率与平坦化剂厚度的函数的代替提取效率。在其中使用折射率较低的平坦化剂(例如n小于约1.7)的示例中，提取方法是通过两个单独波导结构的概念进行，这两个波导结构由平坦化层分开，其中光穿隧至高折射率波导，并且随后被表面或体积散射特征散射到环境。
在其中使用折射率较高的平坦化剂(例如n大于约1.7)的示例中，提取方法是通过一个大的波导区域的概念来进行。在第二示例中，光传播而通过整个3个介质结构，直到光被表面或体积散射特征散射到环境外为止。
使用zro2/512b混合物，对于在上文所列的两个提取方法而言，代替效率值可以到达2.3×。
在方面(1)中，本公开内容提供了一种有机发光二极管(oled)，包括：上部二极管结构，包括阴极、阳极和有机发光半导体材料，所述有机发光半导体材料插置在所述阴极与所述阳极之间；和下部光衍射结构，提供来自所述上部二极管结构的光的散射剖面，其中所述下部光衍射结构包括：具有折射率ns的可选的平坦化层、具有折射率ng的透明基板、和具有分布在所述透明基板上方的折射率nw的波导层，其中所述波导层包括：结合基质和至少一个纳米颗粒；其中所述波导层插置在所述透明基板与所述平坦化层之间。在方面(2)中，本公开内容提供了如方面(1)的oled，其中nw大于ng并且nw大于ns。在方面(3)中，本公开内容提供了如方面(1)或方面(2)的oled，其中|ns-ng|小于或等于0.5。在方面(4)中，本公开内容提供了如方面(1)至(3)中任一者的oled，其中所述波导层具有至少约1.7的有效折射率。在方面(5)中，本公开内容提供了如方面(1)至(4)中任一者的oled，其中所述波导层具有从约1.8至约2.1的有效折射率。在方面(6)中，本公开内容提供了如方面(1)至(5)中任一者的oled，其中所述纳米颗粒具有沿着它们的最长尺寸的从约5nm至约1000nm的平均直径。在方面(7)中，本公开内容提供了如方面(1)至(6)中任一者的oled，其中所述纳米颗粒包括无机纳米颗粒。在方面(8)中，本公开内容提供了如方面(7)的oled，其中所述无机纳米颗粒包括金属氧化物。在方面(9)中，本公开内容提供了如方面(8)的oled，其中所述金属氧化物包括zro2、zno、tio2、hfo2、ta2o5、al2o3、或它们的硅酸盐中的至少一者。在方面(10)中，本公开内容提供了如方面(1)至(9)中任一者的oled，其中所述波导层具有小于或等于约0.05微米的表面粗糙度。在方面(11)中，本公开内容提供了如方面(1)至(10)中任一者的oled，其中所述波导层具有小于约0.03微米的表面粗糙度。在方面(12)中，本公开内容提供了如方面(1)至(11)中任一者的oled，其中所述平坦化层的厚度小于约0.5微米。在方面(13)中，本公开内容提供了如方面(1)至(12)中任一者的oled，其中所述平坦化层的厚度小于约0.3微米。在方面(14)中，本公开内容提供了如方面(1)至(13)中任一者的oled，其中所述结合基质和平坦化层包括硅酸盐或有机硅材料的至少一者。在方面(15)中，本公开内容提供了如方面(1)至(14)中任一者的oled，其中所述结合基质包括为平坦化层制得的材料。在方面(16)中，本公开内容提供了如方面(1)至(15)中任一者的oled，其中所述波导层是具有孔隙率且包括纳米颗粒的多孔结构。在方面(17)中，本公开内容提供了如方面(1)至(16)中任一者的oled，其中所述多孔结构的孔隙率为从约20％至约60％。在方面(18)中，本公开内容提供了如方面(1)至(17)中任一者的oled，其中所述纳米颗粒大小增加，更多的光在向前方向上散射。在方面(19)中，本公开内容提供了如方面(1)至(18)中任一者的oled，其中所述波导层包括约10％至35％的纳米颗粒。在方面(20)中，本公开内容提供了如方面(1)至(19)中任一者的oled，其中纳米颗粒材料具有从约1.8至约2.1的有效折射率。在方面(21)中，本公开内容提供了如方面(1)至(20)中任一者的oled，其中所述波导层的折射率与oled的折射率是基本上相同的。在方面(22)中，本公开内容提供了如方面(1)至(21)中任一者的oled，其中波导层的厚度比所述上部二极管结构的厚度厚。在方面(23)中，本公开内容提供了如方面(1)至(22)中任一者的oled，其中结合基质和平坦化层是热稳定的并且在超过450℃的温度下分解。在方面(24)中，本公开内容提供了如方面(1)至(23)中任一者的oled，其中|ns-ng|小于或等于0.25。
在方面(25)中，本公开内容提供一种有机发光二极管(oled)，包括：上部二极管结构，包括：阴极、阳极和有机发光半导体材料，所述有机发光半导体材料插置在所述阴极与所述阳极之间；和下部光衍射结构，提供来自所述上部二极管结构的散射剖面，其中所述下部光衍射结构包括：具有折射率ng的透明基板、具有分布在所述透明基板上方的折射率nw的波导层，其中所述波导层包括结合基质，所述结合基质具有对所述透明基板的亲合力，其中所述波导层包括至少一个纳米颗粒，其中所述nw大于ng。在方面(26)中，本公开内容提供了如方面(25)的oled，其中所述波导层具有至少约1.7的有效折射率。在方面(27)中，本公开内容提供了如方面(25)或方面(26)的oled，其中所述波导层具有从约1.8至约2.1的有效折射率。在方面(28)中，本公开内容提供了如方面(25)至(27)中任一者的oled，进一步包括平坦化层，其中所述波导层插置在所述玻璃基板与所述平坦化层之间。在方面(29)中，本公开内容提供了如方面(25)至(28)中任一者的oled，其中所述纳米颗粒包括无机纳米颗粒。在方面(30)中，本公开内容提供了如方面(25)至(29)中任一者的oled，其中所述无机纳米颗粒包括金属氧化物。在方面(31)中，本公开内容提供了如方面(30)的oled，其中所述金属氧化物包括zro2、zno、tio2、hfo2、ta2o5、al2o3、或它们的硅酸盐的至少一者。在方面(32)中，本公开内容提供了如方面(25)至(31)中任一者的oled，其中所述波导层具有小于或等于约0.05微米的表面粗糙度。在方面(33)中，本公开内容提供了如方面(25)至(32)中任一者的oled，其中所述波导层具有小于约0.01微米的表面粗糙度。在方面(34)中，本公开内容提供了如方面(28)的oled，其中所述平坦化层具有ns的折射率，其中nw大于ns。方面(35)中，本公开内容提供了如方面(28)的oled，其中所述平坦化层的厚度小于约0.3微米。在方面(36)中，本公开内容提供了如方面(28)的oled，其中所述结合基质与平坦化层包括硅酸盐或有机硅材料中的至少一者。在方面(37)中，本公开内容提供了如方面(25)至(36)中任一者的oled，其中所述波导是具有孔隙率特性的多孔结构。在方面(38)中，本公开内容提供了如方面(37)的oled，其中所述多孔结构的孔隙率是从约20％至约60％。在方面(39)中，本公开内容提供了如方面(25)至(38)中任一者的oled，其中所述纳米颗粒尺寸增加，更多的光在向前方向上散射。在方面(40)中，本公开内容提供了如方面(25)至(39)中任一者的oled，其中所述波导层包括约14％至35％的纳米颗粒。在方面(41)中，本公开内容提供了如方面(25)至(40)中任一者的oled，其中纳米颗粒材料具有从约1.8至约2.1的有效折射率。在方面(42)中，本公开内容提供了如方面(25)至(41)中任一者的oled，其中所述波导层的折射率与oled的折射率是基本上相同的。在方面(43)中，本公开内容提供了如方面(25)至(42)中任一者的oled，其中波导层的厚度比所述上部二极管结构的厚度厚。
在方面(44)中，本公开内容提供一种用于光衍射的设备，包括：具有ns的折射率的可选的平坦化层、具有ng的折射率的透明基板、具有分布在所述透明基板上方的折射率nw的波导层，其中所述波导层包括：结合基质与至少一个纳米颗粒；其中所述波导层插置在所述透明基板与所述可选的平坦化层之间。在方面(45)中，本公开内容提供了如方面(44)的设备，其中所述波导层具有至少约1.7的有效折射率。在方面(46)中，本公开内容提供了如方面(44)或方面(45)的设备，其中所述波导层具有从约1.8至约2.1的有效折射率。在方面(47)中，本公开内容提供了如方面(44)至(46)中任一者的设备，其中所述纳米颗粒包括无机纳米颗粒。在方面(48)中，本公开内容提供了如方面(47)的设备，其中所述无机纳米颗粒包括金属氧化物。在方面(49)中，本公开内容提供了如方面(48)的设备，其中所述金属氧化物包括zro2、zno、tio2、hfo2、ta2o5、al2o3、或它们的硅酸盐的至少一者。在方面(50)中，本公开内容提供了如方面(44)至(49)中任一者的设备，其中所述波导层具有小于或等于约0.05微米的表面粗糙度。在方面(51)中，本公开内容提供了如方面(44)至(50)中任一者的设备，其中所述波导层具有小于约0.03微米的表面粗糙度。在方面(52)中，本公开内容提供了如方面(44)至(51)中任一者的设备，其中所述可选的平坦化层的厚度小于约0.5微米。在方面(53)中，本公开内容提供了如方面(44)至(52)中任一者的设备，其中所述可选的平坦化层的厚度小于约0.3微米。在方面(54)中，本公开内容提供了如方面(44)至(53)中任一者的设备，其中用于所述可选的平坦化层的材料包括硅酸盐或有机硅材料中的至少一者。在方面(55)中，本公开内容提供了如方面(44)至(54)中任一者的设备，其中所述光衍射波导层进一步包括连接到所述平坦化层的层合层。在方面(56)中，本公开内容提供了如方面(44)至(55)中任一者的设备，其中所述波导层具有小于0.01微米的表面厚度。在方面(57)中，本公开内容提供了如方面(44)至(56)中任一者的设备，其中所述透明基板包括玻璃基板。在方面(58)中，本公开内容提供了如方面(44)至(57)中任一者的设备，其中nw大于ng，且nw大于ns。在方面(59)中，本公开内容提供了如方面(44)至(58)中任一者的设备，其中|ns-ng|小于或等于0.5。在方面(60)中，本公开内容提供了如方面(44)至(59)中任一者的设备，其中|ns-ng|小于或等于0.25。在方面(61)中，本公开内容提供了如方面(55)的设备，其中所述层合层包括聚乙烯醇缩丁醛。在方面(62)中，本公开内容提供了如方面(55)的设备，其中所述层合层可附接至透明基板。在方面(63)中，本公开内容提供了如方面(62)的设备，其中所述透明基板包括玻璃。
本公开内容中，应当注意，本文中对相应的“下部”结构与“上部”结构的参考物并非是希望将所要求保护的oled与oled装置限制在任何特定取向上。相反地，这些术语仅引入以提供方便方式区别集合组件的两个主要部分。
已详细地且通过参考本公开内容的特定实施方式而描述了本公开内容的主题，应当注意，本文公开的各种细节不应被视为暗示这些细节是关于本文所述的各种实施方式的基本部件的组件，即使是在其中随附本说明书的各个附图中示出特定组件的情况下也同。例如，图1仅为根据本公开内容的一个实施方式的oled100的层叠结构的示意图。在本文考虑多种oled构造，可便于从本说明书、随附附图和所附的权利要求书收集所述构造的结构细节。图1是为了说明而提出，并且不希望产生“如本文说明的各种方面中的每者是本文考虑的各种实施方式的必须部分”的臆测。
应将附于本文的权利要求书视为单独代表本公开内容的广度和各种本文所述的实施方式的对应范围。进一步地，很清楚地，在不背离所附的权利要求书中限定的发明范围的情况下，修改与变化都是可行的。更特别地，尽管在本文中将本公开内容的一些方面确认为优选或特别有利的，但使应考虑到，本公开内容不必须限于这些方面。
应当注意，所附的权利要求书中的一个或多个利用“其中”的术语作为过渡词语。为了限定本公开内容，应当注意，此术语被引入权利要求作为开放式的过渡词语，用于引入对系列结构特性的陈述，并且应当以类似更通用的开放式的前序术语“包括/包括”的方式解释。
也应注意，本文中对“至少一个”部件、组件等的陈述不应用于产生冠词“(a或an)”的替代使用应限制于单一部件、组件等”的推论。
应进一步注意，本文中对本公开内容的部件以特定方式“构造”、“构造”以体现特定性质、或“构造”成以特定的方式作用之类的陈述都是结构性陈述，与预期用途的陈述不同。更特别地，本文中对“构造”部件的方式的引用表示所述部件的现有物理条件，并且因此，视为对所述部件的结构特性的明确陈述。
应当注意，当本文中利用类似“优选地”、“普遍地”、和“一般地”等术语时，这些术语并非用于限定所要求保护的发明的范围，或暗指某些特征对所要求保护的发明的结构或作用而言是关键的、基本的、或相当重要的。相反地，仅希望这些术语确认本公开内容的实施方式的特别方面或强调替代或额外的特征可(或可不)用于本公开内容的特别实施方式中。
在本公开内容中，应当注意，本文使用“基本上”与“近似地”的术语以代表本质上不确定程度，这样的不确定可能是归因于任何量化的比较、数值、量测、或其他表示。本文也利用“基本上”和“近似地”的术语以表示不造成相关主题的基本作用的改变的情况下量化表示可从所述参考而变化的程度。
虽然已针对有限数目的实施方式来描述发明，但是受益于本公开内容的本领域的技术人员将了解到可设计出其他实施方式并且这些实施方式并不背离本文所公开的发明范围。据此，本发明的范围应仅由所附的权利要求书所限制。