[发明专利]高折射率聚合物、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，所以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(LED)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(LED)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(LED)为例，晶片折射率约2～4，如GaN(n＝2.5)及GaP(n＝3.45)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全反射发生，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(LED)组件为例，蓝光发光二极管(LED)晶片的折射率为2.5，当封装材料的折射率从1.5提升至1.7时，光取出效率提升了近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，其为具有丙烯酸酯官能团的芴(Fluorene)单体(其结构为

其中X为-(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。然因为其单体黏度过高，成膜性不佳，使其应用受限(如薄膜涂布、丝网印刷、溅射等方式都不易实施)。

美国专利公开2008/0114100A1亦披露了一种具有高折射率的封装材料，其系以具有丙烯酸酯官能团的芴与具有丙烯酸酯官能团的化合物(其结构为其中n≥1)进行混掺，再加入光起始剂反应制备而得。然而其硬度以及热应力弛豫(thermalstress relaxation)都不足。

【发明内容】

本发明的一实施方式提出一种高折射率聚合物，其中该高折射率聚合物具有公式(I)所示结构的重复单元：

公式(I)

其中，R¹各自独立且为氢、C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、或卤素；R²各自独立且为C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、或C_1-8烷醇基；n为0或1；Y为或R³及R⁴各自独立且为氢、C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、环烷基、芳香基、杂芳基、或杂环烷基，其中两相邻的R³与其各自键结的碳原子可进一步构成芳香基、环烷基、杂芳基、或杂环烷基；Z为聚己内酯二醇未端醇基去氢的残基或聚乙二醇未端醇基去氢的残基。

本发明的另一实施方式亦提出一种高折射率聚合物，包含以下步骤所得的产物：

将(a)酸酐与(b)高分子二元醇进行反应，得到一化合物，其中该高分子二元醇包含聚己内酯二醇及聚乙二醇；以及，将该化合物与(c)双酚芴衍生物进行反应，其中该(c)双酚芴衍生物具有公式(II)所示结构：

公式(II)