光取出組件及發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光取出組件，包括：一光擴散層，此光擴散層包括：一樹脂；一具有單一折射率的第一粒子；以及一具有兩種折射率的第二粒子，其中第二粒子為一中空粒子、或一核-殼(core-shell)粒子，其中核-殼(core-shell)粒子之核的折射率與殼的折射率不同。本發(fā)明亦提供一種發(fā)光裝置，包括一對電極，系由一陽極及一陰極所組成；一有機發(fā)光單元，位于該對電極之間，其中有機發(fā)光單元包括一發(fā)光層；以及一光取出組件，位于發(fā)光裝置之一出光面上。
【專利說明】光取出組件及發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明系有關(guān)于光取出組件，且特別是有關(guān)于一種具有擴散粒子的光取出組件以及含有此光取出組件的發(fā)光裝置。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]一般有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diode;0LED)發(fā)光組件多由玻璃作為基板，銦錫氧化物(Indium tin oxide; ITO)作為導電電極，搭配上有機發(fā)光層。不論有機發(fā)光二極管(OLED)的組件型態(tài)是上發(fā)光型(top-emitting)或下發(fā)光型(bottom-emitting),由于組件中所使用的材料折射率差異太大,在界面上會因為折射率的差異，導致反射產(chǎn)生。反射的產(chǎn)生在有機發(fā)光二極管(OLED)中，會導致整體出光效率低落，根據(jù)研究指出，在一般的有機發(fā)光二極管(OLED)組件中，將近70%?80%的光是因為界面反射導致光損失而無法導出組件外部。由于有機發(fā)光二極管(OLED)組件內(nèi)部使用的材料折射率差異太大，若要有效的提升整體出光效率，可由有機發(fā)光二極管(OLED)內(nèi)部組件的材料挑選或是結(jié)構(gòu)來得到。但隨著材料或結(jié)構(gòu)的變動，伴隨著制程上的改變，對于有機發(fā)光二極管(OLED)組件的開發(fā)上有更大的挑戰(zhàn)。
[0003]目前一般在有機發(fā)光二極管(OLED)組件表面多由實心的有機粒子或是由無機高折射率粒子作為外部光取出擴散層，也是利用光線散射的原理達到擴散的效果。但目前所能達到的光取出效果有限。
[0004]過去研究曾以微鏡(microlens)或?qū)嵭臒o機粒子擴散膜層作為光取出膜，或以微粒、超微粒子、及樹脂材料組成擴散層結(jié)構(gòu)，由于微粒外面包圍著濃度較高的折射率差異較大的超微粒子，因此具有良好的取光效率，但其降色偏效果卻有限。另外，在透明樹脂基材上先涂布一層擴散層(粒徑為0.2?I微米之高折射率粒子)，再涂上另一層光線聚光層(粒子折射率為1.5?1.4、粒徑為3?10微米)，將此兩層涂布作為取光層，雖可達到低色偏之效果，但其制程較復雜。已知以中空粒子形成擴散層結(jié)構(gòu)，可明顯降低色偏，然而其中心視角取光效果雖然良好，但取光效果卻隨視角增加而下降，整體取光效果較差。
[0005]因此，需要針對有機發(fā)光二極管(OLED)發(fā)光組件之光取出效率提出改良的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一實施例，本發(fā)明提供一光取出組件，包括:一光擴散層，此光擴散層包括:一樹脂；一具有單一折射率的第一粒子；以及一具有兩種折射率的第二粒子，其中第二粒子為一中空粒子、或一核-殼(core-shell)粒子,其中核-殼(core-shell)粒子之核的折射率與殼的折射率不同。
[0007]根據(jù)另一實施例，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，包括:一對電極，系由一陽極及一陰極所組成；一有機發(fā)光單元，位于該對電極之間，其中有機發(fā)光單元包括一發(fā)光層；以及如上述之一光取出組件，位于發(fā)光裝置之一出光面上。
[0008]為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例之光取出組件結(jié)構(gòu)。
[0010]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例之發(fā)光裝置，包括一光取出組件之剖面示意圖。
[0011]圖3A為根據(jù)本發(fā)明之中空自制壓克力粒子P50之剖面示意圖。
[0012]圖3B為根據(jù)本發(fā)明之中空自制壓克力粒子P50之粒徑分布。
[0013]圖4為根據(jù)本發(fā)明之實施例，光擴散層材料以實心粒子SBX6搭配中空粒子P50之系統(tǒng)中，不同粒子組成之光取出組件在不同視角之輝度變化。
[0014]圖5為根據(jù)本發(fā)明之實施例，光擴散層材料以實心粒子SBX17搭配中空粒子P50之系統(tǒng)中，不同粒子組成之光取出組件在不同視角之輝度變化。
[0015]主要組件符號說明
[0016]100~光取出組件；
[0017]110-光擴散層；
[0018]112~樹脂；
[0019]114~第一粒子；
[0020]116~第二粒子；
[0021]118~上表面；
[0022]120- 基材；
[0023]130"黏著層；
[0024]200-發(fā)光裝置；
[0025]202~基底；
[0026]204~下電極；
[0027]206~有機發(fā)光單元；
[0028]208~上電極。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明提供一種適用于發(fā)光裝置之光取出組件，當光線進入此光擴散層，可因為光線碰撞所造成散射的現(xiàn)象，改變光源的行進角度，藉此提升光源的出光效率。以簡單與低成本的方法來提升發(fā)光裝置之光取出效率，例如:有機發(fā)光二極管(OLED)。
[0030]本發(fā)明同時使用具有單一折射率與具有兩種折射率的微粒作為光擴散層的擴散材料，搭配上樹脂做成光擴散層，除了樹脂與粒子本身的折射率差異可造成光散射外，粒子本身材料與所含孔洞的折射率差異、或粒子本身不同材料間折射率的差異也可造成光散射。當光線經(jīng)過粒子內(nèi)部，經(jīng)由多次進入不同折射率之介質(zhì)所造成的光散射現(xiàn)象，除了可以大幅提高有機發(fā)光二極管(OLED)組件的出光效率外，因為光線散射效果更加顯著，同時也可降低甚至消除有機發(fā)光二極管(OLED)大角度的色偏現(xiàn)象。
[0031]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例之光取出組件100，其包括一光擴散層110，此光擴散層Iio包括:一樹脂112，一具有單一折射率的第一粒子114，以及一具有兩種折射率的第二粒子116,分散在樹脂112中。第一粒子114為一實心粒子,而第二粒子116可為一中空粒子，其內(nèi)部折射率為I (空氣)、外殼折射率大于1，或者，第二粒子116也可為一核-殼(core-shell)粒子,其中核-殼(core-shell)粒子之核的折射率與殼的折射率不同。此夕卜，第二粒子116更可包括一單空心粒子、一多空心粒子、或一具有兩種以上折射率的粒子。為達成良好的光散射現(xiàn)象，第一粒子114之折射率與樹脂112的折射率不同，第二粒子116 (中空粒子或核-殼(core-shell)粒子)之殼的折射率與樹脂112的折射率不同。
[0032]前述之中空粒子可利用例如表面活性劑反膠束消腫法(surfactant reversemicelles swelling method)形成。將不同的高分子單體(如壓克力單體)、乳化劑(如Tween80與span80)、及起始劑(如節(jié)基過氧化物(benzyl peroxide))均勻攪拌后,加入含有分散劑及乳化劑的水溶液系統(tǒng)中，在約70?80°C進行反應(yīng)約20小時以形成中空粒子。
[0033]前述之核-殼(core-shell)粒子可例如為一核的折射率大于殼的折射率之粒子。舉例來說，可使用文獻Advanced Functional MaterialsVolumel5, Issue 3的兩步驟微乳液聚合法形成此種核的折射率大于殼的折射率之粒子。此種粒子的核及殼之材料可依粒子折射率差異所需分別例如為聚卩比咯(polypyrrole (PPy))、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate ；PMMA)等。
[0034]或者，核-殼(core-shell)粒子可例如為一核的折射率小于殼的折射率之粒子。舉例來說，可使用文獻 Col1id&Polymer Science Volume277, Numberl2(1999)，1142-1151、文獻 Co I 1id&Polymer Science Volume277, Number9(1999)，875-880、或文獻 JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE Volume37 (2002), 2317-2321的分散聚合法、種子分散聚合法、或機械融合系統(tǒng)形成此種核的折射率小于殼的折射率之粒子。此種粒子的核及殼之材料可依折射率差異所需分別例如為硅膠(silica)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氧化招(Al2O3)等。
[0035]第一粒子114及第二粒子116的材質(zhì)可各自獨立地包括: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、硅氧樹脂、碳酸鈣、二氧化硅、二氧化鈦、或前述之組合。第一粒子114及第二粒子116之粒徑分布可各介0.01微米?150微米，例如:0.01微米?60微米、或0.01微米?100微米。應(yīng)注意的是,雖然圖中所示的第一粒子114及第二粒子116為球狀，但本發(fā)明不以此為限，第一粒子114及第二粒子116可各自獨立地為球狀、半球狀、棒狀、鏡狀(lens)、不規(guī)則狀、或前述之組合,只要其具有前述的折射率，即可達到提升光散射的效果。
[0036]樹脂112可包括熱可塑性樹脂材料、熱硬化樹脂材料、光硬化性樹脂材料、或是前述之組合。第一粒子114及第二粒子116粒子總和與樹脂112的重量比例各介于1/10?10/1，較佳各介于1/6?6/1。樹脂112覆蓋第一粒子114及第二粒子116，并且形成一不規(guī)則狀之上表面118，以提升光取出效率。在另一實施例中，樹脂112也可形成一平坦的上表面118。
[0037]圖1中之光擴散層110更包括一添加劑，可包括至少一非離子型分散劑像是Tween-20、Tween-60> Tween-80等，至少一界面活性劑像是氟素表面活性劑(FC4432)、FC430等，或前述之組合，用以調(diào)整光擴散層110材料之均勻度、分散度等。此添加劑對第一粒子114及第二粒子116之添加比例較佳為0.005?15wt%，以第一粒子114及第二粒子116的總重為基準。
[0038]圖1中之光取出組件100可更包括一基材120，此基材120可包括像是聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate;PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(POLYETHYLENENAPHTHALATE;PEN)等，其中光擴散層110位于基材120上。光取出組件100可更包括一黏著層130，此黏著層130與光擴散層110位于基材120之相反面，用以將光取出組件100貼覆于有機發(fā)光二極管裝置之出光面上。黏著層130可包括像是含聚丙烯成分之透明膠材、熱硬化膠材、或紫外光硬化膠材。
[0039]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例之一發(fā)光裝置200之剖面示意圖。此發(fā)光裝置200包括一基底202,基底202上依序形成有一下電極204、一有機發(fā)光單兀206、及一上電極208。本發(fā)明前述之光取出組件100藉由一黏著層130設(shè)置于發(fā)光裝置200之一出光面上。應(yīng)注意的是，雖然圖2是以一下發(fā)光型(bottom-emitting)的發(fā)光裝置200為例進行說明，但發(fā)光裝置200更可為一上發(fā)光型(top-emitting)發(fā)光裝置，此時于上電極208上依序可形成有基底202、黏著層130、及光取出組件100 ;或者，發(fā)光裝置200也可為一雙面發(fā)光型(double-emitting)發(fā)光裝置,此時在發(fā)光裝置200之兩個出光面上各依序可形成有基底202、黏著層130、及光取出組件100?；?02可例如為玻璃、塑料基板、或半導體基板等透明基材。下電極204及上電極208之材質(zhì)可例如為鋰、鎂、鈣、鋁、銀、銦、金、鎢、鎳、鉬、銅、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)、氧化鋅(ZnO)、或前述之組合。此外，下電極204及上電極208之中至少有一者需具有透光的性質(zhì)。有機發(fā)光單元206位于電極對之間，至少包括一發(fā)光層。有機發(fā)光單兀206可更包含習知的一電洞注入層、一電洞傳輸層、一電子傳輸層、一電子注入層、或其它膜層，上述各膜層之配置如此技藝眾所周知，故不在此贅述。
[0040]本發(fā)明實施例可在不改變有機發(fā)光二極管(OLED)制程的情況下，藉由在有機發(fā)光二極管(OLED)組件表面加上一層結(jié)構(gòu)層來降低界面的反射率，以提升光取出效率，同時達到降低色偏的效果。
[0041]【制備例一中空粒子】
[0042]以表面活性劑反膠束消腫法(surfactant reverse micelles swellingmethod)制作中空粒子。將壓 克力單體乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycoldimethacrylate; EGDMA)與甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate; GMA)以 1:1的重量比、1/8單體重的乳化劑Tween80、l/8單體重的乳化劑span80、l/10單體重的溶劑4-Methyl_2-pentanol、及4%單體重的起始劑過氧化苯(benzyl peroxide)均勻混合攪拌后，加入含有1/4單體重分散劑聚乙烯醇(polyvinyl alcohol;PVA)與0.4%單體重的乳化劑十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate; SDS)及0.5%單體重的硫酸鈉的水溶液系統(tǒng)中，于160rpm轉(zhuǎn)速下通氮氣一小時攪拌分散，升溫至75°C，于160rpm轉(zhuǎn)速下進行反應(yīng)20小時，生成中空粒子。依照不同的反應(yīng)攪拌速度與分散劑添加比例，可形成不同粒徑大小的中空粒子，例如粒徑分布約0.01~60微米之中空粒子P50、粒徑分布約0.01~90微米之中空粒子P90、及粒徑分布約0.01~150微米之中空粒子P150。圖3A及圖3B分別顯示中空自制壓克力粒子P50之剖面圖與其粒徑分布。
[0043]【實施例與比較例一光取出組件之材料配置】
[0044]將一定比例的3M氟素表面活性劑(FC4432)、甲苯(toluene)、異丙醇(IPA)分別與多種實心與含有孔洞之粒子攪拌分散后，再加入一定比例的熱硬化壓克力改質(zhì)樹脂(MCL_1-自制壓克力樹脂，以溶劑聚合法將重量比30%丙烯酸十二烷基酯(Laurylacrylate)單體與70%甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)單體在甲苯溶劑中90°C加熱10小時進行聚合反應(yīng)。)(折射率為1.48)進行攪拌。樹脂/甲苯/異丙醇重量比例=4/9/2 ;表面活性劑(FC4432)/總粒子的重量比例=0.042 ;總粒子/樹脂重量比例=0.83。
[0045]粒子種類:
[0046]1.實心粒子
[0047](1)SBX6實心苯乙烯(styrene)粒子,粒徑分布約2~10微米,平均粒徑約為6微米，其折射率約為 1.59(SEKISUI CHEMICAL)。
[0048](2) SBX17實心苯乙烯(styrene)粒子,粒徑分布約8~28微米,平均粒徑約為17微米，其折射率約為約為1.59(SEKISH CHEMICAL)。
[0049]2.中空粒子
[0050](1)如制備例之中空自制壓克力粒子P50，粒徑分布約0.01~60微米，平均粒徑約為14微米，球殼折射率約為1.49。
[0051](2)如制備例之中空自制壓克力粒子P90，粒徑分布約0.01~90微米，球殼折射率約為1.49。
[0052](3)如制備例之中空自制壓克力粒子P150，粒徑分布約0.01~150微米，球殼折射率約為1.49。
[0053]將此均勻分散液以濕式涂布法涂布于Toyobo膜厚188微米之聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate;PET)基材上，以100°C干燥數(shù)分鐘去除溶劑,制成光取出組件，此光取出組件之樹脂與第一粒子、第二粒子的比例與光學特性如【表一】【表二】中之比較例及實施例所示。光取出組件與有機發(fā)光二極管(OLED)裝置搭配與光取出效果驗證方式如下所述。
[0054]【光取出效果驗證】
[0055]在各實施例中，將不同的光取出組件以山太士光學膠(0TA-050丙烯膠，厚度50微米，折射率為1.478),貼覆于市售Konica Minolta Unveils Symfos OLED發(fā)光組件之出光面，比較不同的光取出效果，并以無貼膜的純有機發(fā)光二極管(OLED)組件作為比較例。以輝度計Topcon BM-7量測并計算貼上光取出組件后之發(fā)光組件其輝度增益?zhèn)幣c0-60°視角色度之變化。
[0056]不同光擴散層材料之粒子組成，隨著粒子比例變化，整體有機發(fā)光二極管(OLED)組件表現(xiàn)之光學特性如【表一】與【表二】中之實施例中所不。表一與表二中，整體取光效果越大越好，色度變化Δu ‘V’越小越佳。表一與表二中所提及之比較例一 Konica所指的是市售Konica Minolta Unveils Symfos OLED發(fā)光組件,其它所有之比較例與實施例皆是將所制作出的光取出組件貼覆于市售Konica Minolta Unveils Symfos OLED發(fā)光組件之出光面上進行量測之數(shù)據(jù)。圖4顯示以實心粒子SBX6搭配中空粒子P50之系統(tǒng)中，不同粒子組成之光取出組件在不同視角之輝度變化。圖5顯示以實心粒子SBX17搭配中空粒子P50之系統(tǒng)中，不同粒子組成之光取出組件在不同視角之輝度變化。
[0057]結(jié)果顯示藉由使用中空粒子(P50)搭配實心粒子(SBX6或SBX17)作為光擴散層之擴散粒子，不但可以使中心或整體的取光效率比僅使用單一種粒子都來的高外，使用兩種粒子相混的光擴散層還可以降低實心粒子降色偏能力不足的缺點。由實施例結(jié)果可證明使用中空粒子搭配實心粒子作為光擴散層之粒子組成，除了可提升中心與整體的光取出效率外，可同時降低有機發(fā)光二極管(OLED)組件的色偏現(xiàn)象。由圖4及圖5結(jié)果中顯示純實心粒子隨著視角變大，輝度會變大；實心加上中空粒子除了可以提高整體光效率外，同時可讓不同視角的輝度差異變小。
[0058]【表一】擴散粒子:實心粒子SBX6搭配中空粒子P50
【權(quán)利要求】
1.一種光取出組件，包括: 一光擴散層，該光擴散層包括: 一樹脂； 一具有單一折射率的第一粒子；以及 一具有兩種折射率的第二粒子，其中該第二粒子為一中空粒子、或一核-殼(core-shell)粒子,其中該核-殼(core_shell)粒子之核的折射率與殼的折射率不同。
2.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該第一粒子之折射率與該樹脂的折射率不同，且該第二粒子之殼的折射率與該樹脂的折射率不同。
3.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該第一粒子及該第二粒子之粒徑分布各介于.0.01~150微米。
4.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該第一粒子及該第二粒子各自獨立地為球狀粒子、半球狀粒子、棒狀、鏡狀、不規(guī)則型粒子、或前述之組合。
5.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該第一粒子及該第二粒子總和與該樹脂的重量比例各介于1/10~10/1。
6.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該樹脂包括:熱可塑性樹脂材料、熱硬化樹脂材料、光硬化性樹脂材料、或前述之組合。
7.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該第一粒子及該第二粒子的材質(zhì)各自獨立地包括: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、硅氧樹脂、碳酸鈣、二氧化硅、二氧化鈦、或前述之組合。
8.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該樹脂覆蓋該第一粒子及該第二粒子，且形成一平坦的上表面。
9.權(quán)利要求1所述之光取出組件，其中該樹脂覆蓋該第一粒子及該第二粒子，且形成一不規(guī)則的上表面。
10.權(quán)利要求1所述之光取出組件，更包括一基材，且該光擴散層位于該基材上。
11.權(quán)利要求10所述之光取出組件，更包括一黏著層，且該黏著層與該光擴散層位于該基材之相反面。
12.權(quán)利要求11所述之光取出組件，其中該黏著層包括:含聚丙烯成分之透明膠材、熱硬化膠材、或紫外光硬化膠材。
13.權(quán)利要求1所述之光取出組件，更包括一添加劑，該添加劑包括:至少一非離子型分散劑、至少一界面活性劑、或前述之組合。
14.權(quán)利要求13所述之光取出組件，其中該添加劑之添加比例為0.005~15wt%，以該第一粒子及該第二粒子的總重為基準。
15.—種發(fā)光裝置,包括: 一對電極，系由一陽極及一陰極所組成； 一有機發(fā)光單兀，位于該對電極之間，其中該有機發(fā)光單兀包括一發(fā)光層；以及 一權(quán)利要求1~14中任一項所述之光取出組件，位于該發(fā)光裝置之一出光面上。
16.權(quán)利要求15所述之發(fā)光裝置，其中該有機發(fā)光單元尚包括: 一電洞注入層，位于一該陽極上方； 一電洞傳輸層，位于該電洞注入層上方；一電子傳輸層，位于該電洞傳輸層上方；以及一電子注入層，位于該電子傳輸層上方及一該陰極下方。
【文檔編號】G02B5/02GK103809229SQ201310036331
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】簡佩琪, 陳品誠 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院