[发明专利]聚合物及其制造方法,以及包括其的光学元件及光电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物及包括其的光学元件及光电装置，特别涉及一种高折射率及高透光度聚合物及包括其的光学元件及光电装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)因其具有高亮度、体积小、重量轻、不易破损、低耗电量和寿命长等优点，被广泛地应用于各种显示产品中。

发光二极管(LED)整体的发光效能主要受到晶片、构装形式与封装材料所影响。随着晶体外延生长技术(epitaxy growth technology)的进步，晶片内部发光效率已达90％以上，不过碍于构装形式和封装材料影响，发光二极管最终外部取光效率仅为30％，足见构装形式与封装材料对发光二极管亮度的重要性。根据史奈尔定律，光线自具有高折射率的区域行进到在某一临界角度(相对于表面法线方向)内的具有低折射率的区域，将穿越较低折射率的区域。以超过临界角度到达表面的光线将不会穿出表面，但是会经历内部全反射(TIR)。在LED的情况中，TIR光线可持续于LED内反射，直到被吸收为止。由于该反射现象，多数由现有LED所产生的光线并未发射出去，降低了本身的效率。

以白光发光二极管为例，晶片折射率为约2～4，如GaN(n＝2.5)及GaP(n＝3.45)的折射率均远高于环氧树脂或硅氧烷树脂封装材料的折射率(n＝1.40～1.53)，折射率差异过大导致发生全反射，将光线反射回晶片内部而无法有效导出，因此提高封装材料的折射率将可减少全反射的发生。以蓝光晶片/黄色YAG萤光粉的白光发光二极管组件为例，蓝光发光二极管的晶片折射率为2.5，当封装材料的折射率从1.5时提高至1.7时，光取出效率提高了近30％。因此，提高封装材料的折射率降低晶片与封装材料间的折射率差异来达到提高出光效能，是亟待研究的目标。

为解决上述问题，美国专利US 5,633,331披露了一种具有高折射率的封装材料，其由芴碳酸酯(Fluorene Carbonate)高分子与聚砜(Polysulfone)进行混掺所得，通过导入具有高折射率基团的高分子，提高封装材料的折射率。

此外，美国专利US 7,446,159披露了一种具有高折射率的封装材料，其以具有丙烯酸酯类官能团的芴单体(其结构为其中X为-(CH₂CH₂O)_n-、-(CH₂CH₂O)-CH₂CH(OH)CH₂O-，n为1至5，R为丙烯酸基或甲基丙烯酸基)进行聚合反应制备而得。然由于其单体粘度过高，成膜性不佳，因此其应用受到限制(如薄膜涂布、丝网印刷、溅射等方式都不易实施)。

大阪瓦斯与新日铁公司的相关专利披露由多元硫醇与多元异硫氰酸酯反应而得的聚合物具有不错的光折射率，适合作为LED的封装材料。不过该聚合物的缺点是它会有随时间而黄变。

【发明内容】

本发明的一个实施例提出一种高折射率及高透光度的聚合物，其为以下的起始物聚合所得产物，该起始物包括：

(a)双酚芴衍生物(bisphenol fluorene derivative)单体，包含具有如分子式(I)所示结构的化合物：

分子式(I)

其中，R各自独立且为氢、C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、羧基、或卤素；i及j各自独立且为0或1～5的整数；以及

(b)二异氰酸酯(diisocyanate)单体。

本发明的另一实施例提出一种光学元件，其包括上述的高折射率及高透光度聚合物，该光学元件包括封装材料、透明基板、透镜、或功能性薄膜。

本发明的又一实施例亦提供光电装置，其包括上述的光学元件，该光电装置包括发光二极管、太阳能电池、半导体装置、或显示装置。

以下通过多个实施例，结合附图更进一步说明本发明，但并非用来限制本发明的范围，本发明的范围应以所附的权利要求为准。

附图说明

图1为实施例13所得的聚合物薄膜的透过率及波长的关系图。

具体实施方式

本发明公开一种具有高折射率及高透光度的聚合物与其制造方法，以及包括其的光学元件及光电装置。本发明所述的具有高折射率及高透光度的聚合物，其为以下起始物聚合所得产物，该起始物包括：

(a)双酚芴衍生物单体，包含具有如分子式(I)所示结构的化合物：

分子式(I)