低折射率光学树脂的制作方法

本发明是关于一种低折射率光学树脂，且特别是关于一种用于微发光二极管显示器(micro-led display)的低折射率光学树脂。

背景技术：

1、随着可自发光的电激发光型显示器逐渐取代非自发光的液晶显示器，发光二极管(led)的功用也由提供液晶显示器背光源，转变成可作为自发光的显示像素。然而，发光二极管应用于显示像素时，除了面临尺寸需缩小至微米级，方可形成所谓微发光二极管显示器(micro-led display)外，其发光芯片一般为磊晶后采巨量转移至基板的方式直接形成显示像素，而无法针对每一颗发光芯片单独设置可调控光型及增加出光效率的微透镜，使得发光效率难以达至理论值。此外，虽然微发光二极管的内部量子效率可轻易达到90％以上，但以高折射率的无机材料所制造的发光芯片与外部空气折射率差过大，在无法搭配特定曲率的微透镜改变出光角度下，容易产生全反射而使得外部量子效率极低(仅约10％)。

2、因此，已知可通过在微发光二极管显示器表面填充并覆盖一折射率低于发光芯片的低折射层，以降低发光芯片与空气接口的全反射，达到提升出光效率的功效。然而，由于该些微米级发光芯片在整体显示区域与像素中的面积占比相当少，每一像素中的发光芯片与基板皆存在高度段差。因此，所涂覆的低折射层还须具备优异的填补性，进一步以避免众多微小的发光芯片因与周围基板的折射率差异过大，而在外界环境光线下产生闪烁、视感不佳的问题。

3、在已知技术中已揭示多种实施低折射率光学树脂层的方法，例如使用中空无机粒子与适当黏结剂组合进行涂覆以形成的低折射率光学树脂层，但若要达理想的折射率，需要添加大量中空无机粒子，大量的无机粒子会增加低折射层的雾度而影响光学性质，且易于固化过程中产生龟裂；也揭示采用含氟聚合物做为低折射率光学树脂层的材料，然其低表面能使得低折射率光学树脂层与微发光二极管显示器表面密着性较低，且其硬度和耐久性皆不佳。另外，在光波导光学相关技术上，也揭示使用硅氧烷组合物在光导组件表面上以高于150℃的高温固化形成纳米级孔洞的多孔涂层以达到具介电及低折射率的涂层，但此硅氧烷组合物在用于光学显示器的涂覆时，该孔洞结构并不易在维持低折射率及低黄化现象下，获得充足涂覆厚度且无龟裂的固化涂层。

4、因此，需要一种低折射率光学树脂，其可用于微发光二极管显示器以达到提升出光效率的功效，且在足够的涂覆厚度下维持良好的光学特性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低折射率光学树脂，其可用于微发光二极管显示器以达到提升出光效率的功效。本发明的低折射率光学树脂在固化后几乎无黄化现象，使用于显示器上时不影响其色调及彩度，且可达足够的涂覆厚度而无龟裂现象。

2、本发明的低折射率光学树脂包含一聚硅氧烷组成物及一有机溶剂组成物，其中该聚硅氧烷组成物包含一聚硅氧烷及一羟烷基硅烷单体，且该有机溶剂组成物包含一沸点高于180℃的高沸点溶剂及一沸点低于150℃的低沸点溶剂；其中该有机溶剂组成物的使用量为每10重量份聚硅氧烷组成物使用50至120重量份。

3、在本发明的低折射率光学树脂中，该有机溶剂组成物包含97到80重量百分比的高沸点溶剂及3到20重量百分比的低沸点溶剂，且较佳包含95到85重量百分比的高沸点溶剂及5到15重量百分比的低沸点溶剂。

4、本发明的低折射率光学树脂可在50℃至170℃之间进行固化，较佳在60℃至160℃之间固化。固化后的低折射率光学树脂层的黄度指数不大于1.5，较佳为不大于1，且折射率是介于1.1至1.35之间，较佳为介于1.2至1.3之间。

5、本发明的低折射率光学树脂在固化后形成的低折射率光学树脂层的表面粗糙度sa介于5μm至50μm之间。

6、本发明的低折射率光学树脂在25℃下的黏度是介于2至20mpa.s，且表面张力是介于20至40dyne/cm之间。

7、在本发明的低折射率光学树脂中，该有机溶剂组成物中的该高沸点溶剂的表面张力是介于30dyne/cm至38dyne/cm之间，且该低沸点溶剂的表面张力是介于23dyne/cm至30dyne/cm之间。

8、在本发明低折射率光学树脂的一实施方案中，该有机溶剂组成物的高沸点溶剂可部分包含一沸点介于150℃及180℃之间且表面张力介于20dyne/cm至30dyne/cm之间的中沸点有机溶剂，其中该高沸点溶剂中的该中沸点有机溶剂的含量为25至45重量百分比。

9、在本发明的低折射率光学树脂中，其中该聚硅氧烷组成物中每10重量份聚硅氧烷使用10至70重量份的羟烷基硅烷单体。

10、在本发明的低折射率光学树脂中，该聚硅氧烷组成物中的聚硅氧烷由硅烷单体水解及缩合或共缩合而制得，且重均分子量(mw)为介于5,000至100,000g/mol之间。

11、在本发明的低折射率光学树脂中，该羟烷基硅烷单体的结构如式(i)所示:

12、

13、其中，r1、r2、r3、r4和r5各自是独立为任选自c1-c10烷基和c5-c20芳基，且可任选地被c1-c10烷基或c3-c10脂环基单取代、二取代或三取代；r6为c6至c30的烷基链，且其上任意含有1至3个双键或三键，并包含至少一个羟基；n为0至10之间的整数，且该羟烷基硅烷单体的沸点是介于80至180℃之间。

14、上述技术实现要素：旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此处的发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键组件或界定本发明的范围。在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及本发明所采用的技术手段与实施方案。

技术特征：

1.一种低折射率光学树脂，其包含：

2.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该有机溶剂组成物中的该高沸点溶剂的含量为97到80重量百分比，该低沸点溶剂的含量为3到20重量百分比。

3.如权利要求2所述的低折射率光学树脂，其中该有机溶剂组成物中的高沸点溶剂的含量为95到85重量百分比，该低沸点溶剂的含量为5到15重量百分比。

4.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低折射率光学树脂的固化温度是介于50℃至170℃之间。

5.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低折射率光学树脂在固化后的黄度指数不大于1.5。

6.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低折射率光学树脂在固化后的折射率是介于1.1至1.35之间。

7.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低折射率光学树脂在固化后的表面粗糙度sa介于5μm至50μm之间。

8.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低折射率光学树脂在25℃下的黏度是介于2至20mpa.s，且表面张力是介于20至40dyne/cm之间。

9.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该高沸点溶剂的表面张力是介于30dyne/cm至38dyne/cm之间，且该低沸点溶剂的表面张力是介于23dyne/cm至30dyne/cm之间。

10.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该高沸点溶剂为γ-丁内酯、二乙二醇单乙醚、n-甲基吡咯烷酮或其组合。

11.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该低沸点溶剂为2-乙基丁醇、2-甲基-2-丁醇、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚或其组合。

12.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该有机溶剂组合物的该高沸点溶剂部分包含一沸点介于150℃及180℃之间且表面张力介于20dyne/cm至30dyne/cm之间的中沸点有机溶剂。

13.如权利要求12所述的低折射率光学树脂，其中该高沸点溶剂中的该中沸点有机溶剂的含量为25至45重量百分比。

14.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该聚硅氧烷组成物中每10重量份聚硅氧烷使用10至70重量份的羟烷基硅烷单体，且该羟烷基硅烷单体的沸点是介于80至180℃之间。

15.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该聚硅氧烷是由硅烷单体水解及缩合或共缩合而制得，该硅烷单体选自下列组成的群组：四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷及其组合，且重均分子量(mw)为介于5,000至100,000g/mol之间。

16.如权利要求1所述的低折射率光学树脂，其中该羟烷基硅烷单体的结构如式(i)所示：

技术总结本发明提供一种低折射率光学树脂，其包含一聚硅氧烷组成物及一有机溶剂组成物，其中该聚硅氧烷组成物包含一聚硅氧烷及一羟烷基硅烷单体，且该有机溶剂组成物包含一沸点高于180℃的高沸点溶剂及一沸点低于150℃的低沸点溶剂；其中该有机溶剂组成物的使用量为每10重量份聚硅氧烷组成物使用50至120重量份。此低折射率光学树脂可用于微发光二极管显示器以达到提升出光效率的功效，且在足够的厚度下可维持良好的光学特性。技术研发人员：冈崎哲也,杨雯欣受保护的技术使用者：明基材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23