TWI473318B - 光學膜以及發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學膜以及發光裝置，且特別是有關於一種擴散膜以及發光裝置。
一般有機發光二極體裝置包括玻璃基板、銦錫氧化物電極、有機發光材料層以及金屬電極。由於有機發光二極體裝置中所使用的各膜層之材料折射率差異太大，因此容易在膜層之間的界面上因為折射率的差異而導致反射的產生。不論有機發光二極體裝置的型態是向上發光型(top emission)或向下發光型(bottom emission)，上述反射的產生都會導致有機發光二極體裝置之整體出光效率低落。根據研究指出，在一般的有機發光二極體裝置中，有將近70%～80%的光是因為界面反射而導致光損失，亦即有將近70%～80%的光是無法導出有機發光二極體裝置的外部。
本發明提供一種光學膜以及發光裝置，其可以提升發光裝置的出光效率。
本發明提出一種光學膜。此光學膜包括基材、樹脂層以及多個多孔性粒子。樹脂層位於基材上。多孔性粒子分佈於樹脂層中，其中每一多孔性粒子包括粒子主體以及多個孔洞結構，粒子主體的折射率與樹脂層的折射率不相同，且粒子主體的折射率與孔洞結構的空氣折射率不同。
本發明提出一種發光裝置，其包括發光件以及光學膜。發光件具有出光面。光學膜是位於發光件之出光面上，其中光學膜包括樹脂層以及分佈於樹脂層中的多個多孔性粒子，且每一多孔性粒子包括粒子主體以及多個孔洞結構，粒子主體的折射率與樹脂層的折射率不相同，且粒子主體的折射率與孔洞結構的空氣折射率不同。
基於上述，本發明所提出的光學膜具有多孔性粒子，其中多孔性粒子之粒子主體的折射率與樹脂層的折射率不相同，且粒子主體的折射率與孔洞結構的空氣折射率不同。因此除了樹脂層與多孔性粒子之粒子主體之間之折射率差異可使得光線產生散射之外，多孔性粒子本身的孔洞結構還可進一步造成光線散射的作用。因此，使用此光學膜之發光裝置可以提高其整體出光效果。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是根據本發明一實施例之光學膜的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之光學膜100包括基材101、樹脂層102以及多個多孔性粒子104。
基材101主要是用來承載膜層之用，其可為透明有機基材、透明無機基材或是其組合。上述之透明有機基材例如是有機聚酯薄膜或是聚亞醯胺薄膜。上述之透明無機基材例如是玻璃。上述之透明有機基材與透明無機基材之組合例如是由透明有機基材與透明無機基材堆疊在一起所構成。另外，基材101的厚度為30～300um。一般來說，基材101的厚度太厚會降低其透光度，基材101的厚度太薄會使其機械強度不足。
樹脂層102位於基材101上。樹脂層102可包括熱可塑性樹脂材料、光硬化性樹脂材料或是其組合。
多孔性粒子104分佈於樹脂層102中。在此，多孔性粒子104包括粒子主體104a以及孔洞104b。粒子主體104a的材質包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦或是其組合。孔洞104b是形成在粒子主體104a內部以及表面。
特別是，在本實施例中，上述樹脂層102的折射率與多孔性粒子104之粒子主體104a的折射率不相同。因此，在對樹脂層102與多孔性粒子104之材料進行選擇時，會考慮選擇使用能夠使樹脂層102的折射率與多孔性粒子104的折射率不相同的材料。此外，多孔性粒子104與樹脂層102之間的重量比例為1/99~99/1，較佳的是1/6~3/1，更佳的是1/2~3/2。
根據一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104可以是相同材料的多孔性粒子104。根據另一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104可包括不同材料之多孔性粒子104。
此外，在本實施例中，上述之多孔性粒子104的粒徑是介於0.01～60微米之間。根據一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104可以是粒徑皆為相同或是相似的多孔性粒子。根據另一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104包括不同粒徑之多孔性粒子。
再者，多孔性粒子104可為圓形粒子、不規則型粒子或是其組合。根據一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104可以是形狀皆為相同或是相似的多孔性粒子。根據另一實施例，位於樹脂層102中的多孔性粒子104包含不同形狀之多孔性粒子。
另外，根據本實施例，在上述之光學膜100之中，樹脂層102可進一步包括添加劑。所述添加劑例如是至少一非離子型分散劑、至少一界面活性劑或是其組合。上述之非離子型分散劑例如是含脂肪族氟化物聚合酯(fluoroaliphatic polymeric esters)結構之分散劑。此外，此添加劑的添加比例為0.005 wt%至15 wt%。在樹脂層102中添加非離子型分散劑或界面活性劑可以增加多孔性粒子104於樹脂層102中的分散性，以使得多孔性粒子104能夠均勻地分佈於樹脂層102中。
另外，值得一提的是，在圖1之實施例中，覆蓋多孔性粒子104之樹脂層102具有平坦的上表面。一般來說，當於製備樹脂層102與多孔性粒子104之混合溶液時，若使用相對多量的樹脂層102材料，則可使得將上述混合溶液於塗佈在基材101之後，多孔性粒子104仍均勻地分散在溶液膜層中。而當於進行固化程序(移除混合溶液中的溶劑)以形成固化之樹脂層102之後，多孔性粒子104仍均勻地分散在樹脂層102中，因此此時樹脂層102具有平坦的上表面。
然而，本發明不限制覆蓋多孔性粒子104之樹脂層102具有平坦的上表面。換言之，在其他實施例中，如圖2所示，覆蓋多孔性粒子104之樹脂層102具有不規則的上表面。若欲使光學膜100具有如圖2所示之結構，則於製備樹脂層102與多孔性粒子104之混合溶液時，可使用相對少量的樹脂層102材料。當將所述混合溶液於塗佈在基材101之後，多孔性粒子104會均勻地分佈於基材101上，此時多孔性粒子104之表面覆蓋有溶液薄層。接著，於進行固化程序(移除混合溶液中的溶劑)以形成固化之樹脂層102之後，多孔性粒子104表面之溶液薄層亦同時固化而形成樹脂層102之不規則的上表面。
承上所述，在上述之光學膜100中，由於多孔性粒子104之粒子主體104a的折射率與樹脂層102的折射率不相同，且多孔性粒子104之粒子主體104a的折射率與多孔性粒子104之孔洞104b中之空氣折射率不同。因此當光線射入光學膜100時，除了樹脂層102與多孔性粒子104之粒子主體104a之間的折射率差異可使得光線產生散射之外，多孔性粒子104的孔洞104b中之空氣折射率與粒子主體104a之折射率之間的差異還可進一步造成光散射的作用。因此，通過所述光學膜100之光線之出光效率高，且通過所述光學膜100之光線之出光均勻度亦高。
上述之光學膜100可以應用於多種發光裝置中，以提高發光裝置的出光效率，詳細說明如下。
圖3是根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之發光裝置包括發光件200以及光學膜100。
發光件200可為有機發光二極體裝置或是發光二極體裝置。當然，發光件200還可以是其他發光裝置或是顯示裝置，例如是液晶顯示裝置、電泳顯示裝置、電濕潤顯示裝置等等。上述之各種形式之發光件200皆為已知既有的有機發光二極體裝置、發光二極體裝置、液晶顯示裝置、電泳顯示裝置、電濕潤顯示裝置或是其他的發光件，因此在此不再重複說明。
而發光件200之其中一表面為出光面200a。以圖3為例，發光件200之上表面為出光面200a。而光學膜100是設置在發光件200之出光面200a上，以使發光件200所產生的光線可以通過光學膜100。
上述光學膜100即如同圖1所示之光學膜，其包括基材101、樹脂層102以及多孔性粒子104。有關基材101、樹脂層102以及多孔性粒子104的材料、形式、分佈等等皆如同先前於圖1之實施例所記載，因此在此不再重複說明。
在本實施例中，光學膜100與發光件200之間更包括黏著層300。換言之，於光學膜100之基材101與發光件200之出光面200a之間是透過黏著層300而黏著在一起。所述黏著層300的材料包含丙烯成分之透明膠材、熱硬化膠材或紫外光硬化膠材。
圖4是根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。請參照圖4，圖4之實施例與圖3之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複說明。本實施例與上述圖3之實施例不相同之處在於，本實施例之發光裝置是採用先前圖2所述之光學膜100。換言之，在圖3之實施例中，光學膜100之樹脂層102具有平坦的上表面。然而，在圖4之實施例中，光學膜100之樹脂層102具有不規則的上表面。而在圖4之實施例中，光學膜100之基材101與發光件200之出光面200a之間同樣是透過黏著層300而黏著在一起。
圖5是根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。請參照圖5，本實施例之發光裝置包括發光件200以及光學膜100。
類似地，發光件200可為有機發光二極體裝置、發光二極體裝置、液晶顯示裝置、電泳顯示裝置、電濕潤顯示裝置或是其他的發光件。上述之各種形式之發光件200皆為已知既有的有機發光二極體裝置、發光二極體裝置、液晶顯示裝置、電泳顯示裝置、電濕潤顯示裝置或是其他的發光件，因此在此不再重複說明。
光學膜100包括樹脂層102以及多孔性粒子104。換言之，本實施例之光學膜100省略了基材，樹脂層102以及多孔性粒子104是直接形成在發光件200的出光面200a上。而有關樹脂層102以及多孔性粒子104的材料、形式、分佈等等皆如同先前於圖1之實施例所記載，因此在此不再重複說明。而將樹脂層102以及多孔性粒子104直接形成在發光件200的出光面上之方法例如是先製備出樹脂層102以及多孔性粒子104之混合溶液之後，即可直接將此混合溶液塗佈於發光件200的出光面上。於進行固化程序以移除混合溶液中的溶劑之後，即可使混合溶液固化而形成樹脂層102及分散於樹脂層102中的多孔性粒子104。
在本實施例中，由於光學膜100之樹脂層102以及多孔性粒子104是直接形成在發光件200的出光面200a上，因此本實施例不需要藉由黏著層來黏著。因此，本實施例相較於圖3以及圖4之實施例來說可進一步簡化製造程序。
圖6是根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。請參照圖6，圖6之實施例與圖5之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複說明。本實施例與上述圖5之實施例不同之處在於，在圖5之實施例中，光學膜100之樹脂層102具有平坦的上表面。然而，在圖6之實施例中，光學膜100之樹脂層102具有不規則的上表面。
承上所述，在圖3至圖6之發光裝置中，因其所使用之光學膜100具有多孔性粒子104，其中多孔性粒子104之粒子主體104a的折射率與樹脂層102的折射率不相同，且多孔性粒子104之粒子主體104a的折射率與孔洞結構104b中之空氣折射率不同。因此當發光件200所產生的光線射入光學膜100時，除了樹脂層102與多孔性粒子104之粒子主體104a之間的折射率差異可使得光線產生散射之外，多孔性粒子104的孔洞104b之空氣折射率與粒子主體104a之折射率差異還可進一步造成光散射的作用。因此，在發光裝置中使用所述光學膜100可以提高發光裝置之整體出光效率並且提升發光裝置之出光均勻度。
為了說明本實施例之光學膜確實可以提升出光效率，以下以實施例1～4來說明。在實施例1～4中，光學膜的形成方法包括下列步驟。首先製備混合溶液。製備此混合溶液之方法是將氟素表面活性劑(FC4432，由3M公司生產)、甲苯(Toluene)、異丙醇(IPA)、粒徑介於1~20um之實心粒子(SBX12，由積水化學(SEKISUI CHEMICA)公司生產)以及聚苯乙烯多孔性粒子(XX1352，由積水化學(SEKISUI CHEMICA)公司生產)混合之後並且攪拌分散。之後，加入壓克力樹脂(RI=1.48)並進行攪拌之後，即可形成所述混合溶液。接著，將此混合溶液塗佈於厚度為188um之聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)基材上。然後再以100℃進行乾燥以去除溶劑，即可形成實施例1～4之光學膜。
在實施例1～4之混合溶液中，粒子(實心粒子與多孔性粒子)與樹脂(壓克力樹脂)的比例皆為0.83，樹脂/甲苯/IPA的比例皆為4/9/2，表面活性劑(FC4432)與粒子(實心粒子與多孔性粒子)的重量比皆為0.042，塗佈在PET基材上之混合溶液之膜厚皆為22～25um。然，實施例1至實施例4之間不同的是，多孔性粒子在整體粒子(實心粒子與多孔性粒子)中的重量比例分別為1、0.6、0.2、0。
而對實施例1～4之光學膜進行光取出增益值(亦可稱為出光效率)的測試方法如下。首先，將實施例1～4之光學膜分別以光學膠(OTA-050丙烯膠(厚度50um，RI=1.478，且由Alliance Material Company(AMC)公司所生產)貼附於發光件(由Osram公司所生產之有機發光二極體裝置OLED)之出光表面上，之後再分別量測輝度值並計算出光取出增益值(出光效率)。而將實施例1～4之光學膜貼附於有機發光二極體裝置所測試出的光取出增益值(出光效率)的結果如表1所示。
由表1可知，實施例4之粒子中多孔性粒子的比例為0(粒子皆為實心粒子)時，其所測試出的光取出增益值最低(30.55%)。而當隨著粒子中多孔性粒子的比例越高時，所測試出的光取出增益值即隨之越高(37.55%～47.24%)。上述之粒子中多孔性粒子的重量比例與光取出增益值的關係亦同時繪示於圖7。
承上所述，使用含有多孔性粒子之光學膜(實施例1)可使有機發光二極體裝置之發光效率可增加將近五成。在光學膜中所採用的粒子粒徑、樹脂與粒子材料皆相同之前提下，比較光學膜中是採用實心粒子(實施例四)與光學膜中有採用多孔性粒子時可得到，使用含有多孔性粒子之光學膜的出光效率比單純僅使用實心粒子之光學膜之出光效率可增加17%。另外，由實施例1-4之結果可知，隨著多孔性粒子的含量增加，光學膜之出光效率增益值也隨之增加。
圖8是粒子/樹脂之比例與發光裝置之輝度值的關係圖。請參照圖8，橫軸表示粒子/樹脂的比例，縱軸表示發光裝置的輝度。在圖8中，曲線A表示使用多孔性粒子XX1352時，其多孔性粒子/樹脂的比例與發光裝置的輝度的關係曲線。曲線B表示使用實心粒子SBX12時，其實心粒子/樹脂的比例與發光裝置的輝度的關係曲線。由圖8可知，當光學膜中的多孔性粒子XX1352的比例增加時，發光裝置之輝度也會隨之到達最大值然後再往下降(曲線A)。當光學膜中的實心粒子SBX12的比例增加時，發光裝置之輝度會隨之增加然後達到飽和值(曲線B)。然而，比較曲線A以及曲線B可知，當粒子/樹脂比例在1.7以下時，使用多孔性粒子XX1352之光學膜可使發光裝置具有最佳的輝度表現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．光學膜
101．．．基材
102．．．樹脂層
104．．．多孔性粒子
104a．．．粒子主體
104b．．．孔洞
200．．．發光件
200a．．．出光面
300．．．黏著層
圖1是根據本發明一實施例之光學膜的剖面示意圖。
圖2是根據本發明另一實施例之光學膜的剖面示意圖。
圖3至圖6是根據本發明數個實施例之發光裝置的剖面示意圖。
圖7是多孔性粒子的重量比例與光取出增益值的關係圖。
圖8是粒子/樹脂比例與發光裝置之輝度值的關係圖。
100．．．光學膜
101．．．基材
102．．．樹脂層
104．．．多孔性粒子
104a．．．粒子主體
104b．．．孔洞
Claims (27)
- 一種光學膜，包括：一基材；一樹脂層，位於該基材上；多個多孔性粒子，分佈於該樹脂層之中，其中每一多孔性粒子包括一粒子主體以及多個孔洞結構，該粒子主體的折射率與該樹脂層的折射率不相同，且該粒子主體的折射率與該些孔洞結構的空氣折射率不同。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中覆蓋該些多孔性粒子之該樹脂層具有一平坦的上表面或是一不規則的上表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該些多孔性粒子之該粒子主體的材質包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦或是其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該樹脂層包括一熱可塑性樹脂材料、一光硬化性樹脂材料或是其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該些多孔性粒子的粒徑介於0.01～60微米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該些多孔性粒子為圓形粒子、不規則型粒子或是其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該些多孔性粒子與該樹脂層的重量比例為1/99~99/1。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，更包括一添加劑。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學膜，其中該添加劑包括至少一非離子型分散劑、至少一界面活性劑或是其組合。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學膜，其中該添加劑的添加比例為0.005 wt%至15 wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該基材為一透明有機基材、一透明無機基材或是其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該基材層的厚度為30～300um。
- 一種發光裝置，包括：一發光件，其具有一出光面；以及一光學膜，位於該發光件之該出光面上，其中該光學膜包括：一樹脂層；多個多孔性粒子，分佈於該樹脂層中，其中每一多孔性粒子包括一粒子主體以及多個孔洞結構，該粒子主體的折射率與該樹脂層的折射率不相同，且該粒子主體的折射率與該些孔洞結構的空氣折射率不同。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該樹脂層直接與該發光件之該出光面接觸。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該光學膜更包括一基材，且該樹脂層位於該基材上。
- 如申請專利範圍第15項所述之發光裝置，更包括一黏著層，位於該基材與該發光件之該出光面之間。
- 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置，其中該黏著層包括丙烯成分之透明膠材、熱硬化膠材或紫外光硬化膠材。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中覆蓋該些多孔性粒子之該樹脂層具有一平坦的上表面或是一不規則的上表面。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該些多孔性粒子之該粒子主體的材質包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦或是其組合。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該樹脂層包括一熱可塑性樹脂材料、一光硬化性樹脂材料或是其組合。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該些多孔性粒子的粒徑介於0.01～60微米之間。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該些多孔性粒子為圓形粒子、不規則型粒子或是其組合。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該些多孔性粒子與該樹脂層的比例為1/99~99/1。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，更包括一添加劑。
- 如申請專利範圍第24項所述之發光裝置，其中該添加劑包括至少一非離子型分散劑、至少一界面活性劑或是其組合。
- 如申請專利範圍第25項所述之發光裝置，其中該添加劑的添加比例為0.005 wt%至15 wt%。
- 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該發光件包括一有機發光二極體裝置(OLED)或是一發光二極體裝置(LED)。
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