专利名称：光学膜以及发光装置的制作方法
光学膜以及发光装置
技术领域：
本发明涉及一种光学膜以及发光装置，且特别是涉及一种扩散膜以及发光装置。背景技术：
一般有机发光二极管装置包括玻璃基板、铟锡氧化物电极、有机发光材料层以及金属电极。由于有机发光二极管装置中所使用的各膜层的材料折射率差异太大，因此容易在膜层之间的界面上因为折射率的差异而导致反射的产生。不论有机发光二极管装置的型态是向上发光型(top emission)或向下发光型(bottom emission),上述反射的产生都会导致有机发光二极管装置的整体出光效率低落。根据研究指出，在一般的有机发光二极管装置中，有将近70 % 80 %的光是因为界面反射而导致光损失，亦即有将近70 % 80 %的光是无法导出有机发光二极管装置的外部。
发明内容本发明提供一种光学膜以及发光装置，其可以提升发光装置的出光效率。本发明提出一种光学膜。此光学膜包括基材、树脂层以及多个多孔性粒子。树脂层位于基材上。多孔性粒子分布于树脂层中，其中每个多孔性粒子包括粒子主体以及多个孔洞结构，粒子主体的折射率与树脂层的折射率不相同，且粒子主体的折射率与孔洞结构的空气折射率不同。本发明提出一种发光装置，其包括发光件以及光学膜。发光件具有出光面。光学膜位于发光件的出光面上，其中光学膜包括树脂层以及分布于树脂层中的多个多孔性粒子，且每个多孔性粒子包括粒子主体以及多个孔洞结构，粒子主体的折射率与树脂层的折射率不相同，且粒子主体的折射率与孔洞结构的空气折射率不同。基于上述，本发明所提出的光学膜具有多孔性粒子，其中多孔性粒子的粒子主体的折射率与树脂层的折射率不相同，且粒子主体的折射率与孔洞结构的空气折射率不同。因此除了树脂层与多孔性粒子的粒子主体之间的折射率差异可使得光线产生散射之外，多孔性粒子本身的孔洞结构还可进一步造成光线散射的作用。因此，使用此光学膜的发光装置可以提高其整体出光效果。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图I是根据本发明一实施例的光学膜的剖面示意图。图2是根据本发明另一实施例的光学膜的剖面示意图。图3至图6是根据本发明多个实施例的发光装置的剖面示意图。图7是多孔性粒子的重量比例与光取出增益值的关系图。图8是粒子/树脂比例与发光装置的辉度值的关系图。
主要附图标记说明100 :光学膜101 :基材102:树脂层104:多孔性粒子
104a:粒子主体104b :孔洞200 :发光件200a:出光面300 :粘着层
具体实施方式
图I是根据本发明一实施例的光学膜的剖面示意图。请参照图1，本实施例的光学膜100包括基材101、树脂层102以及多个多孔性粒子104。基材101主要是用来承载膜层，其可为透明有机基材、透明无机基材或其组合。上述的透明有机基材例如是有机聚酯薄膜或是聚酰亚胺薄膜。上述的透明无机基材例如是玻璃。上述的透明有机基材与透明无机基材的组合例如由透明有机基材与透明无机基材堆迭在一起所构成。另外，基材101的厚度为30 300 μ m。一般来说，基材101的厚度太厚会降低其透光度，基材101的厚度太薄会使其机械强度不足。树脂层102位于基材101上。树脂层102可包括热塑性树脂材料、光硬化性树脂材料或其组合。多孔性粒子104分布于树脂层102中。在此，多孔性粒子104包括粒子主体104a以及孔洞104b。粒子主体104a的材质包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯、硅树脂、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛或其组合。孔洞104b形成在粒子主体104a内部以及表面。特别是，在本实施例中，上述树脂层102的折射率与多孔性粒子104的粒子主体104a的折射率不相同。因此，在对树脂层102与多孔性粒子104的材料进行选择时，会考虑选择使用能够使树脂层102的折射率与多孔性粒子104的折射率不相同的材料。此外，多孔性粒子104与树脂层102之间的重量比例为1/99 99/1，优选为1/6 3/1，更优选为1/2 3/2。根据一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104可以是相同材料的多孔性粒子104。根据另一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104可包括不同材料的多孔性粒子 104。此外，在本实施例中，上述的多孔性粒子104的粒径是介于O. 01 60微米之间。根据一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104可以是粒径皆为相同或是相似的多孔性粒子。根据另一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104包括不同粒径的多孔性粒子。再者，多孔性粒子104可为圆形粒子、不规则型粒子或其组合。根据一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104可以是形状皆为相同或是相似的多孔性粒子。根据另一实施例，位于树脂层102中的多孔性粒子104包含不同形状的多孔性粒子。另外，根据本实施例，在上述的光学膜100之中，树脂层102可进一步包括添加剂。所述添加剂例如是至少一种非离子型分散剂、至少一种界面活性剂或其组合。上述的非离子型分散剂例如是含氟脂肪族聚合酯(fluoroaliphatic polymeric esters)结构的分散齐U。此外,此添加剂的添加比例为O. 005￥七％至15wt%。在树脂层102中添加非离子型分散剂或界面活性剂可以增加多孔性粒子104在树脂层102中的分散性，从而使得多孔性粒子104能够均匀地分布于树脂层102中。另外，值得一提的是，在图I的实施例中，覆盖多孔性粒子104的树脂层102具有平坦的上表面。一般来说，当于制备树脂层102与多孔性粒子104的混合溶液时，若使用相对多量的树脂层102材料，则可使得将上述混合溶液于涂布在基材101之后，多孔性粒子104仍均匀地分散在溶液膜层中。而当进行固化程序(移除混合溶液中的溶剂)以形成固化的树脂层102之后，多孔性粒子104仍均匀地分散在树脂层102中，因此此时树脂层102具有平坦的上表面。
然而，本发明不限制覆盖多孔性粒子104的树脂层102具有平坦的上表面。换言之，在其他实施例中，如图2所示，覆盖多孔性粒子104的树脂层102具有不规则的上表面。若欲使光学膜100具有如图2所示的结构，则在制备树脂层102与多孔性粒子104的混合溶液时，可使用相对少量的树脂层102材料。当将所述混合溶液于涂布在基材101之后，多孔性粒子104会均匀地分布于基材101上，此时多孔性粒子104的表面覆盖有溶液薄层。接着，在进行固化程序(移除混合溶液中的溶剂)以形成固化的树脂层102之后，多孔性粒子104表面的溶液薄层亦同时固化而形成树脂层102的不规则的上表面。承上所述，在上述的光学膜100中，由于多孔性粒子104的粒子主体104a的折射率与树脂层102的折射率不相同，且多孔性粒子104的粒子主体104a的折射率与多孔性粒子104的孔洞104b中的空气折射率不同。因此当光线射入光学膜100时，除了树脂层102与多孔性粒子104的粒子主体104a之间的折射率差异可使得光线产生散射之外，多孔性粒子104的孔洞104b中的空气折射率与粒子主体104a的折射率之间的差异还可进一步造成光散射的作用。因此，通过所述光学膜100的光线的出光效率高，且通过所述光学膜100的光线的出光均匀度亦高。上述的光学膜100可以应用于多种发光装置中，以提高发光装置的出光效率，详细说明如下。图3是根据本发明一实施例的发光装置的剖面示意图。请参照图3，本实施例的发光装置包括发光件200以及光学膜100。发光件200可为有机发光二极管装置或是发光二极管装置。当然，发光件200还可以是其他发光装置或是显示装置，例如是液晶显示装置、电泳显示装置、电湿润显示装置等等。上述的各种形式的发光件200皆为已知既有的有机发光二极管装置、发光二极管装置、液晶显示装置、电泳显示装置、电湿润显示装置或是其他的发光件，因此在此不再重复说明。而发光件200的其中一个表面为出光面200a。以图3为例,发光件200的上表面为出光面200a。而光学膜100是设置在发光件200的出光面200a上，以使发光件200所产生的光线可以通过光学膜100。
上述光学膜100即如同图I所示的光学膜，其包括基材101、树脂层102以及多孔性粒子104。有关基材101、树脂层102以及多孔性粒子104的材料、形式、分布等等皆如同先前于图I的实施例所记载，因此在此不再重复说明。在本实施例中，光学膜100与发光件200之间还包括粘着层300。换言之，在光学膜100的 基材101与发光件200的出光面200a之间是通过粘着层300而粘着在一起。所述粘着层300的材料包含丙烯成分的透明胶材(adhesive)、热硬化胶材或紫外光硬化胶材。图4是根据本发明一实施例的发光装置的剖面示意图。请参照图4，图4的实施例与图3的实施例相似，因此相同的元件以相同的附图标记表示，且不再重复说明。本实施例与上述图3的实施例不相同之处在于，本实施例的发光装置是采用先前图2所述的光学膜100。换言之，在图3的实施例中，光学膜100的树脂层102具有平坦的上表面。然而，在图4的实施例中，光学膜100的树脂层102具有不规则的上表面。而在图4的实施例中，光学膜100的基材101与发光件200的出光面200a之间同样是通过粘着层300而粘着在一起。图5是根据本发明一实施例的发光装置的剖面示意图。请参照图5，本实施例的发光装置包括发光件200以及光学膜100。类似地，发光件200可为有机发光二极管装置、发光二极管装置、液晶显示装置、电泳显示装置、电湿润显示装置或是其他的发光件。上述的各种形式的发光件200皆为已知既有的有机发光二极管装置、发光二极管装置、液晶显示装置、电泳显示装置、电湿润显示装置或是其他的发光件，因此在此不再重复说明。光学膜100包括树脂层102以及多孔性粒子104。换言之，本实施例的光学膜100省略了基材，而将树脂层102以及多孔性粒子104直接形成在发光件200的出光面200a上。而有关树脂层102以及多孔性粒子104的材料、形式、分布等等皆如同先前于图I的实施例所记载，因此在此不再重复说明。而将树脂层102以及多孔性粒子104直接形成在发光件200的出光面上的方法例如为，在先制备出树脂层102以及多孔性粒子104的混合溶液之后，即可直接将此混合溶液涂布于发光件200的出光面上。在进行固化程序以移除混合溶液中的溶剂之后，即可使混合溶液固化而形成树脂层102及分散于树脂层102中的多孔性粒子104。在本实施例中，由于光学膜100的树脂层102以及多孔性粒子104是直接形成在发光件200的出光面200a上的，因此本实施例不需要借助粘着层来粘着。因此，本实施例相比于图3以及图4的实施例来说可进一步简化制造程序。图6是根据本发明一实施例的发光装置的剖面示意图。请参照图6，图6的实施例与图5的实施例相似，因此相同的元件以相同的附图标记表示，且不再重复说明。本实施例与上述图5的实施例不同之处在于，在图5的实施例中，光学膜100的树脂层102具有平坦的上表面。然而，在图6的实施例中，光学膜100的树脂层102具有不规则的上表面。承上所述，在图3至图6的发光装置中，因其所使用的光学膜100具有多孔性粒子104，其中多孔性粒子104的粒子主体104a的折射率与树脂层102的折射率不相同，且多孔性粒子104的粒子主体104a的折射率与孔洞结构104b中的空气折射率不同。因此当发光件200所产生的光线射入光学膜100时，除了树脂层102与多孔性粒子104的粒子主体104a之间的折射率差异可使得光线产生散射之外，多孔性粒子104的孔洞104b的空气折射率与粒子主体104a的折射率差异还可进一步造成光散射的作用。因此，在发光装置中使用所述光学膜100可以提高发光装置的整体出光效率并且提升发光装置的出光均匀度。实验例为了说明本实施例的光学膜确实可以提升出光效率，以下以实施例I 4来说明。在实施例I 4中，光学膜的形成方法包括下列步骤。首先制备混合溶液。制备此混合溶液的方法是将氟素表面活性剂(FC4432，由3M公司生产)、甲苯(Toluene)、异丙醇(IPA)、粒径介于I 20um的实心粒子(SBX12，由积水化学(SEKISH CHEMICA)公司生产)以及聚苯乙烯多孔性粒子(XX1352，由积水化学(SEKISH CHEMICA)公司生产)混合之后并且搅拌分散。之后，加入压克力树脂(RI = 1.48)并进行搅拌之后，即可形成所述混合溶液。接着，将此混合溶液涂布于厚度为188 μ m的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上。然后再以100°C进行干燥以去除溶剂，即可形成实施例I 4的光学膜。在实施例I 4的混合溶液中，粒子(实心粒子与多孔性粒子)与树脂(压克力·树脂)的比例皆为O. 83，树脂/甲苯/IPA的比例皆为4/9/2，表面活性剂(FC4432)与粒子(实心粒子与多孔性粒子)的重量比皆为O. 042，涂布在PET基材上的混合溶液的膜厚皆为22 25 μ m。然而，实施例I至实施例4之间不同的是，多孔性粒子在整体粒子(实心粒子与多孔性粒子)中的重量比例分别为1、0.6、0.2、0。对实施例I 4的光学膜进行光取出增益值(亦可称为出光效率)的测试方法如下。首先，将实施例I 4的光学膜分别以光学胶(0TA-050丙烯胶(厚度50um，RI =I. 478,且由Alliance Material Company (AMC)公司所生产)贴附于发光件(由Osram公司所生产的有机发光二极管装置0LED)的出光表面上，之后再分别测量辉度值并计算出光取出增益值(出光效率)。而将实施例I 4的光学膜贴附于有机发光二极管装置所测试出的光取出增益值(出光效率)的结果如表I所示。表I
粒子/树I粒子中多树脂/曱苯I表面活性剂膜厚增益 脂的重孔性粒子/IPA比例 (FC4432)/粒值(％)
量比重量比例子的比例
实施例 I 083 I4/9/20.04222-25um47.24
实施例 2 083 0^64/9/20.04222-28um43.00
实施例 3 083 024/9/20.04222-25um37.55
例 4 ~083 O4/9/20.04222-25um ~30.55由表I可知，实施例4的粒子中多孔性粒子的比例为O (粒子皆为实心粒子)时，其所测试出的光取出增益值最低(30.55%)。而当随着粒子中多孔性粒子的比例越高时，所测试出的光取出增益值即随之越高(37. 55% 47. 24% )。上述的粒子中多孔性粒子的重量比例与光取出增益值的关系亦同时绘示于图7。承上所述，使用含有多孔性粒子的光学膜(实施例I)可使有机发光二极管装置的发光效率可增加将近五成。在光学膜中所采用的粒子粒径、树脂与粒子材料皆相同的前提下，对光学膜中采用实心粒子(实施例4)与光学膜中采用多孔性粒子时进行比较可得到，使用含有多孔性粒子的光学膜的出光效率比单纯仅使用实心粒子的光学膜的出光效率可增加17%。另外，由实施例1-4的结果可知，随着多孔性粒子的含量增加，光学膜的出光效率增益值也随之增加。图8是粒子/树脂的比例与发光装置的辉度值的关系图。请参照图8，横轴表示粒子/树脂的比例，纵轴表示发光装置的辉度。在图8中，曲线A表示使用多孔性粒子XX1352时，其多孔性粒子/树脂的比例与发光装置的辉度的关系曲线。曲线B表示使用实心粒子SBX12时，其实心粒子/树脂的比例与发光装置的辉度的关系曲线。由图8可知，当光学膜中的多孔性粒子XX1352的比例增加时，发光装置的辉度也会随之达到最大值然后再往下降(曲线A)。当光学膜中的实心粒子SBX12的比例增加时，发光装置的辉度会随之增加然后达到饱和值(曲线B)。然而，比较曲线A以及曲线B可知，当粒子/树脂比例在I. 7以下时，使用多孔性粒子XX1352的光学膜可使发光装置具有最佳的辉度表现。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更改与润饰。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书限定的范围为准。
权利要求
1.一种光学膜，包括 基材； 树脂层，该树脂层位于该基材上； 多个多孔性粒子，其分布于该树脂层之中，其中每个多孔性粒子包括粒子主体以及多个孔洞结构，该粒子主体的折射率与该树脂层的折射率不相同，且该粒子主体的折射率与该孔洞结构的空气折射率不同。
2.如权利要求I所述的光学膜，其中覆盖所述多孔性粒子的该树脂层具有平坦的上表面或是不规则的上表面。
3.如权利要求I所述的光学膜，其中所述多孔性粒子的粒子主体的材质包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯、硅树脂、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛或其组合。
4.如权利要求I所述的光学膜，其中该树脂层包括热塑性树脂材料、光硬化性树脂材料或其组合。
5.如权利要求I所述的光学膜，其中所述多孔性粒子的粒径为O.Ol 60微米。
6.如权利要求I所述的光学膜，其中所述多孔性粒子为圆形粒子、不规则型粒子或其组合。
7.如权利要求I所述的光学膜，其中所述多孔性粒子与该树脂层的重量比例为1/99 99/1。
8.如权利要求I所述的光学膜，还包括添加剂。
9.如权利要求8所述的光学膜，其中该添加剂包括至少一种非离子型分散剂、至少一种界面活性剂或其组合。
10.如权利要求9所述的光学膜，其中该添加剂的添加比例为O.005被％至15wt%。
11.如权利要求I所述的光学膜，其中该基材为透明有机基材、透明无机基材或其组入口 ο
12.如权利要求I所述的光学膜，其中该基材层的厚度为30 300μ m。
13.一种发光装置，包括 发光件，其具有出光面；以及 光学膜，位于该发光件的该出光面上，其中该光学膜包括 树脂层； 多个多孔性粒子，分布于该树脂层中，其中每个多孔性粒子包括粒子主体以及多个孔洞结构，该粒子主体的折射率与该树脂层的折射率不相同，且该粒子主体的折射率与所述孔洞结构的空气折射率不同。
14.如权利要求13所述的发光装置，其中该树脂层直接与该发光件的该出光面接触。
15.如权利要求13所述的发光装置，其中该光学膜还包括基材，且该树脂层位于该基材上。
16.如权利要求15所述的发光装置，还包括粘着层，该粘着层位于该基材与该发光件的该出光面之间。
17.如权利要求16所述的发光装置，其中该粘着层包括丙烯成分的透明胶材、热硬化胶材或紫外光硬化胶材。
18.如权利要求13所述的发光装置，其中覆盖所述多孔性粒子的该树脂层具有平坦的上表面或是不规则的上表面。
19.如权利要求13所述的发光装置，其中所述多孔性粒子的粒子主体的材质包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯、硅树脂、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛或其组合。
20.如权利要求13所述的发光装置，其中该树脂层包括热塑性树脂材料、光硬化性树脂材料或其组合。
21.如权利要求13所述的发光装置，其中所述多孔性粒子的粒径介于O.01 60微米之间。
22.如权利要求13所述的发光装置，其中所述多孔性粒子为圆形粒子、不规则型粒子或其组合。
23.如权利要求13所述的发光装置，其中所述多孔性粒子与该树脂层的比例为1/99 99/1。
24.如权利要求13所述的发光装置，还包括添加剂。
25.如权利要求24所述的发光装置，其中该添加剂包括至少一种非离子型分散剂、至少一种界面活性剂或其组合。
26.如权利要求25所述的发光装置，其中该添加剂的添加比例为O.005被％至15被％。
27.如权利要求13所述的发光装置，其中该发光件包括有机发光二极管装置(OLED)或是发光二极管装置(LED)。
全文摘要
一种光学膜以及一种发光装置。此光学膜包括基材、树脂层以及多个多孔性粒子。树脂层位于基材上。多孔性粒子分布于树脂层中，其中每一多孔性粒子包括粒子主体以及多个孔洞结构，粒子主体的折射率与树脂层的折射率不相同，且粒子主体的折射率与孔洞结构的空气折射率不同。所述发光装置包括发光件以及光学膜。发光件具有出光面，且光学膜位于发光件的出光面上。
文档编号B32B17/10GK102955184SQ201110293
公开日2013年3月6日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年8月25日
发明者简佩琪, 高依琳, 陈品诚 申请人:财团法人工业技术研究院