CN103647003A - 光色转换膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种光色转换膜，其包含基板，及位于基板上的光色转换层，其中该光色转换层是由包含荧光粉、丙烯酸酯官能基的低聚物、丙烯酸酯官能基的单体及光起始剂的组合物所制得，荧光粉为组合物中唯一的粉体，且光色转换层的厚度为100微米至300微米。本发明另有关于一种光色转换膜的制造方法，其包含将上述光色转换膜的组合物施加于基板上，及将组合物固化以形成光色转换膜。本发明的光色转换膜不需使用光扩散粒子即具有优良的匀光性，使用寿命长，且无需经溶剂制造过程，其搭配如发光二极管的照明设备使用兼具环保及节能特性。

Description

光色转换膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光色转换膜及其制造方法，且特别是涉及一种适用于发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)，并提供优良匀光性的光色转换膜。
背景技术
随着绿能产业，如太阳能风力发电等再生能源与LED/OLED照明产业的兴盛及快速发展，多种节能照明产品已日渐普及于日常生活中。在这些照明产品中，LED/OLED照明器最受瞩目。如何提供更亮、更省电且视觉效果更佳的产品，一直是产业主要的研发目的之一。近年来，业界更致力于改良LED/OLED的封装材料及LED/OLED模块的整合，从各方面针对现有LED/OLED照明模块的取光性不足、耐热性不足或散热等问题加以改良，以期提供发光效率更高、稳定且耐用的照明模式。
过去改良LED/OLED照明模块的方法非常多元，其中针对封装材料的改良已广泛应用于商用照明中。为了不影响视觉效果，此类封装材料必须具有适当的透光度、折射率等光学性质，较佳具有光学透明性、耐热性及提供所需粘合功能的粘着性。此外，为了能调节输出光源的色彩，上述封装材料中常导入光色转换粒子或是荧光粉，使得输出光源在通过封装材料中的荧光材料后能输出所需颜色的光源。
惟，上述封装材料的改良是针对单一LED/OLED灯泡。因此，现有习知的照明模块中易发生的点光源失效的缺点并无法通过上述改良获得改善。另外，由于封装材料常需具有混光效果，使得输出光源在通过封装材料中的荧光材料后能输出所需颜色的光源，因此，针对单一LED/OLED灯泡的封装会产生整体模块输出光源的匀度不一，造成视觉效果不佳的情况。
有鉴于此，本发明提供一种具优良匀光性的光色转换膜，其可用于整个LED/OLED照明模块的封装制造过程中，因此，即使LED/OLED照明模块中的某几个点光源失效，仍能得到匀化输出的组合光。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光色转换膜，其可用于LED或OLED等照明模块中以提供具有所需颜色的均匀光。
本发明的另一目的在于提供一种光色转换膜的制造方法，其包含：将上述的光色转换层组合物施加于基板上；及将该组合物固化以形成该光色转换膜。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的光色转换膜，其包含：基板；及位于该基板上的光色转换层，其中该光色转换层是由包含以下组分的组合物所制得：(a)荧光粉；(b)丙烯酸酯官能基的低聚物；(c)丙烯酸酯官能基的单体；及(d)光起始剂；其中组分(a)为组合物中唯一的粉体；且其中该光色转换层的厚度为100微米至300微米。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的光色转换膜，其中该荧光粉在紫外光-可见光吸收光谱的350纳米至490纳米的波长间具有吸收峰。
前述的光色转换膜，其中该荧光粉的粒径为1微米至100微米。
前述的光色转换膜，其中该荧光粉以组合物总重量计为20wt%至45wt%。
前述的光色转换膜，其中该丙烯酸酯官能基的低聚物包含丙烯酸酯低聚物和甲基丙烯酸酯低聚物。
前述的光色转换膜，其中该丙烯酸酯官能基的低聚物以组合物总重量计为30wt%至70wt%。
前述的光色转换膜，其中该丙烯酸酯官能基的单体包含单官能基丙烯酸酯单体、单官能基甲基丙烯酸酯单体、多官能基丙烯酸酯单体、多官能基甲基丙烯酸酯单体或其组合。
前述的光色转换膜，其中该丙烯酸酯官能基的单体以组合物总重量计为9wt%至40wt%。
前述的光色转换膜，其中该光起始剂是选自由二苯甲酮、二苯乙醇酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物及其混合物所组成的群。
前述的光色转换膜，其中该光起始剂以组合物总重量计为0.1wt%至10wt%。
前述的光色转换膜，其中该组合物进一步包含硬化剂、硬化促进剂、抗氧化剂或其组合。
前述的光色转换膜，其中该基板为可挠式基板。
前述的光色转换膜，其以透明材料雾度的测试标准JIS K7136标准方法所测得的雾度值为50%至99%。
前述的光色转换膜，其以美国粘性胶带协会的标准180度剥离粘着力测试法PSTC1标准方法所测得的拉力值是大于1,000克/英寸。
前述的光色转换膜，其具有101微米至800微米的厚度。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种光色转换膜的制造方法，其步骤包含：将权利要求1所定义的组合物施加于基板上；及将该组合物固化以形成该光色转换膜。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的光色转换膜的制造方法，其中该组合物的施加方法是选自由模头涂布、线棒涂布、喷雾涂布、狭缝式涂布法、滚轮涂布法、含浸涂布法、旋转涂布法、帘涂法、喷墨打印、柔版印刷、制版印刷、网版印刷及其组合所组成的群。
前述的光色转换膜的制造方法，其中该固化方法为辐射固化。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种光学元件，其包含如权利要求1所述的光色转换膜。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明光色转换膜及其制造方法至少具有下列优点：本发明的光色转换膜不需使用光扩散粒子即具有优良的匀光性，胶材(除荧光粉外的组份)具低黄变性，使用寿命长，且无需经溶剂制造过程，其搭配如发光二极管的照明设备使用兼具环保及节能特性；光色转换膜的制造方法可省去额外添加其他光扩散粒子的工序，其制造过程简单。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的光色转换膜的示意图。
【主要元件符号说明】
11：光色转换层树脂
12：光色转换层粒子
13：基板
14：光色转换层
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光色转换膜其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
为了让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，以下配合所附图式，作详细说明如下：
本发明提供一种光色转换膜，例如图1所示，其包含基板13，及在基板13上的包含光色转换层树脂11与光色转换层粒子12的光色转换层14，其中光色转换层粒子12即为(a)荧光粉；而光色转换层树脂11则包含(b)丙烯酸酯官能基的低聚物、(c)丙烯酸酯官能基的单体及(d)光起始剂。在本发明的一较佳实施结构中，光色转换层无需包含光扩散粒子。
本发明是利用荧光粉，与荧光粉的分子结构相容的丙烯酸酯官能基的单体与低聚物，及光起始剂，配制成光色转换层组合物，经由喷墨打印、网版印刷或直接涂布等制造过程，在基板上制作光色转换层。
本发明所用的基板可为任何本发明所属技术领域具有通常知识者已知者，较佳是塑胶基板。上述塑胶基板并无特殊限制，其例如但不限于：聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)；聚丙烯酸酯树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)；聚烯烃树脂，如聚乙烯或聚丙烯；聚环烯烃树脂；聚酰胺树脂，如尼龙6、尼龙66或MXD尼龙(间二甲苯二胺/己二酸共聚物)；聚酰亚胺树脂；聚碳酸酯(PC)树脂；聚胺基甲酸酯树脂；聚氯乙烯；三醋酸纤维素；聚乳酸；经取代的烯烃类聚合物，如聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇；共聚物型树脂，如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-四氟乙烯共聚物；或上述的组合。在本发明中，基板较佳为聚酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚环烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚胺基甲酸酯树脂、聚氯乙烯、三醋酸纤维素、聚乳酸或其组合；更佳为聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯。在本发明中，基板的厚度并无特殊限制，通常取决于所欲制得的产品的需求，一般为约1微米(μm)至约500微米，较佳为约35微米至约300微米，更佳为约50微米至约200微米。上述基板的厚度可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约15微米至约350微米，或约25微米至约250微米。在本发明的一较佳实施结构中，基板为可挠式基板。
本发明是利用高色度的荧光粉作为光色转换剂，搭配与荧光粉相容的丙烯酸酯官能基的低聚物及单体，将彼等均匀混合使荧光粉均匀分散以形成组合物，再利用辐射固化法以达到快速固化的目的。本发明方法可以避免现有习知的使用有机溶剂而产生挥发性有机化合物(VOC)，及干燥后树脂与粘合剂不相容等问题发生。在本发明中，荧光粉是组合物中唯一的粉体，借由使用特定的与其相容的光色转换层树脂，使得荧光粉能够均匀分散于组合物中，因此可省去额外添加其他光扩散粒子的工序，具有制造过程简化与提供匀光功效的优异功效。
适用于本发明组合物中的荧光粉在紫外光-可见光(UV-Vis)吸收光谱的约350纳米(nm)至约490纳米的波长间具有吸收峰，荧光粉分子量为约103至约105，且荧光粉的粒径为约1微米至约100微米，较佳为约1微米至约50微米，更佳为约5微米至约40微米，最佳为约7微米至约15微米。在本发明中，荧光粉的含量以组合物总重量计为约20wt%至约45wt%，较佳为约25wt%至约45wt%，更佳为约30wt%至约45wt%。上述荧光粉的含量可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约28wt%至约35wt%，或约32wt%至约41wt%。
适用于本发明中的荧光粉可选自市售品，例如雄鼎科技所生产的荧光粉HSD-81000系列、HSD-83000系列、HSD-85000系列、HSD-87000系列或HSD-8800系列，其实际产品例如：HSD-85000、HSD-85012、HSD-85020、HSD-85035、HSD-85070、HSD-85080、HSD-86460、HSD-86460、HSD-86455、HSD-86450、HSD-86445、HSD-86455、HSD-86450、HSD-86445、HSD-87100、HSD-87109、HSD-87300、HSD-83520、HSD-83545、HSD-83558、HSD-83566、HSD-83588、HSD-83600、HSD-81509、HSD-83520、HSD-83530、HSD-8861、HSD-8863及HSD-83600。
本发明组合物无需包含任何溶剂，但另包含与荧光粉相容的丙烯酸酯官能基的低聚物、丙烯酸酯官能基单体及光起始剂。
本发明中所述的(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的总称。而本发明组合物中的透明树脂是选用与上述荧光粉相容的丙烯酸酯官能基的低聚物。适用于本发明中的丙烯酸酯官能基的低聚物可为(甲基)丙烯酸酯低聚物，如聚酯(甲基)丙烯酸酯(polyester(meth)acrylate)，其较佳例如但不限于聚酯二(甲基)丙烯酸酯(polyester di(meth)acrylate)；或聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，其较佳例如但不限于脂肪族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(aliphatic urethane(meth)acrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(aromatic urethane(meth)acrylate)、脂肪族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aliphatic urethane di(meth)acrylate)、芳香族聚胺基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯(aromatic urethanedi(meth)acrylate)或硅氧烷聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(siliconizedurethane(meth)acrylate)或彼等的混合物。根据本发明，丙烯酸酯官能基的低聚物较佳为聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯；更佳为脂肪族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。该低聚物的分子量为约1,000至约100,000，较佳为约3,000至约80,000。在本发明中，丙烯酸酯官能基的低聚物的含量以组合物总重量计为约30wt%至约70wt%，较佳为30wt%至约65wt%，更佳为30wt%至约60wt%。上述低聚物的含量可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约35wt%至约55wt%，或约42wt%至约62wt%。
在本发明组合物中，丙烯酸酯官能基的单体可为单官能基(甲基)丙烯酸酯单体、多官能基(甲基)丙烯酸酯单体或其混合物。丙烯酸酯官能基的单体可进一步提供架桥作用，降低荧光粉析出的现象产生。
适用于本发明的单官能基(甲基)丙烯酸酯单体可选自，但不限于，由甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、甲基丙烯酸丁酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-phenoxy ethyl acrylate)、乙氧化2-苯氧基乙基丙烯酸酯(ethoxylated2-phenoxy ethyl acrylate)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯(cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、β-羧乙基丙烯酸酯(β-carboxyethyl acrylate)、月桂酸(甲基)丙烯酸酯(lauryl(metha)crylate)、异辛基丙烯酸酯(isooctyl acrylate)、硬脂酸(甲基)丙烯酸酯(stearyl(meth)acrylate)、异癸基丙烯酸酯(isodecylacrylate)、异冰片基(甲基)丙烯酸酯(isoborny(meth)acrylate)、苄基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(2-hydroxyethyl metharcrylate phosphate)、丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl acrylate)、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(2-hydroxyethylmethacrylate)及其混合物所组成的群组。
适用于本发明的多官能基的(甲基)丙烯酸酯类单体可选自，但不限于，由3-羟-2,2-二甲基丙酸3-羟-2,2-二甲基丙酯二丙烯酸酯(hydroxypivalyl hydroxypivalate diacrylate)、乙氧化1,6-己二醇二丙烯酸酯(ethoxylated1,6-hexanediol diacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycol diacrylate)、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(tricyclodecane dimethanol diacrylate)、乙氧化二丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated dipropylene glycol diacrylate)、新戊二醇二丙烯酸酯(neopentyl glycol diacrylate)、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯(ethoxylated bisphenol-A dimethacrylate)、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(2-methyl-1,3-propanediol diacrylate)、乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(ethoxylated2-methyl-1,3-propanedioldiacrylate)、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯(2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylated trimethylolpropane triacrylate)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane tetraacrylate)、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(propoxylated pentaerythritol tetraacrylate)、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、三丙二醇二甲基丙烯酸酯(tripropylene glycol dimethacrylate)、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(1,4-butanediol dimethacrylate)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(1,6-hexanediol dimethacrylate)、烯丙基化二甲基丙烯酸环己酯(allylated cyclohexyl dimethacrylate)、二甲基丙烯酸异氰脲酸酯(isocyanurate dimethacrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane trimethacrylate)、丙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯(propoxylated glycerol trimethacrylate)、三(丙烯氧乙基)异氰脲酸酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)及其混合物所组成的群组。
较佳地，可用于本发明中的单官能基或多官能基单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、月桂酸(甲基)丙烯酸酯、异癸基丙烯酸酯、异冰片基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
可用于本发明的市售单官能基或多官能基单体包括：由长兴公司生产，商品名为EM210、EM211、EM214、EM223、EM328、EM2308、EM231、EM219、EM90、EM70、EM235、EM2381、EM2382、EM2383、EM2384、EM2385、EM2386、EM2387、EM331、EM3380、EM241、EM2411、EM242、EM2421或EM265；由Sartomer公司生产，商品名为SR506、SR242、SR949、SR444、CD501、SR454、SR454HP、SR492、SR9008、SR9035或CD9051等。
根据本发明，(甲基)丙烯酸酯单体的种类与用量一般视所使用的丙烯酸酯官能基的低聚物的种类、添加量与所得组合物的用途而调整。举例言之，本发明组合物可视需要添加单官能基的(甲基)丙烯酸酯单体，其具有稀释剂的功用，以调整所得组合物的粘度，并提高其涂布施用的操作性；本发明组合物亦可视需要添加多官能基的(甲基)丙烯酸酯单体，由于该单体包含多个可进行反应的官能基，因此有利于后续固化反应的进行。本发明所属技术领域具有通常知识者，依据本申请说明书的揭露与其相关知识，可视需要调整(甲基)丙烯酸酯单体与丙烯酸酯官能基的低聚物的种类与添加量，以制得具有所需性质的组合物。在本发明中，(甲基)丙烯酸酯单体的含量以组合物总重量计为约9wt%至约40wt%，较佳为约9wt%至35wt%，更佳为约15wt%至30wt%。上述单体的含量可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约12wt%至约32wt%，或约18wt%至约28wt%。
适用于本发明中的光起始剂是本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者，其例如但不限于二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)、1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide)或彼等的混合物。较佳的光起始剂为二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮或2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物。在本发明中，光起始剂的含量以组合物总重量计，为约0.1wt%至约10wt%，较佳为约0.5wt%至约5wt%，更佳为约2.0wt%至约3.5wt%。上述光起始剂的含量可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约0.8wt%至约8wt%，或约1.5wt%至约6wt%。
本发明所使用的光色转换层树脂(除荧光粉外的其他组份)具有良好的光安定性与高透光性，能搭配荧光粉使制得的光色转换膜具有良好的显色效果。
本发明的组合物可视需要包含本发明所属技术领域中具有通常知识者熟知的添加剂，其例如但不限于，硬化剂、硬化促进剂、抗氧化剂或其组合。
本发明另提供一种光色转换膜的制造方法，其包含将上述光色转换层组合物施加于基板上；及将该组合物固化以形成该光色转换膜。在本发明的制造方法中，组合物的施加方式是本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知者，其例如但不限于，模头涂布、线棒涂布、喷雾涂布(spraycoating)、狭缝式涂布法(slot die coating)、滚轮涂布法(rollercoating)、含浸涂布法(dip coating)、旋转涂布法(spin coating)、帘涂法(curtain coating)、喷墨打印(inkjet printing)、柔版印刷、制版印刷(offset printing)、网版印刷或上述的组合，较佳为使用线棒涂布、滚轮涂布法、喷墨打印、柔版印刷、网版印刷或上述的组合，更佳为使用线棒涂布、滚轮涂布法或上述方法的组合。
而适用于本发明中的固化方法为辐射固化，其例如但不限于热固化及光固化，较佳为UV光固化。本发明借由上述方法形成的光色转换膜的厚度为约101微米至约800微米，较佳为约150微米至约600微米。上述光色转换膜的厚度可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约120微米至约500微米，或约160微米至约750微米。
一般光学产品的光学特性可由雾度值(Hz)、全光线透过率(Tt)、扩散光透过率(Td)及平行光透过率(Tp)等值直接表示，其中Tt=Td+Tp，Hz=Td/Tt(%)。一般而言，全光线透过率代表光学产品的穿透率，雾度值代表光学产品的扩散性。本发明的光色转换膜具有高穿透率及高光扩散性的光学特性。根据JIS K7136标准方法测量，本发明的光色转换膜的全光线透过率不低于约60%，较佳为高于约80%，而雾度值为约50%至约99%，较佳为约70%至约97%，更佳为约90%至约95%。此外，根据PSTC1标准方法测量，本发明的光色转换膜的拉力值是大于约1,000克/英寸(g/inch)，较佳为1,000克/英寸至2,500克/英寸。若拉力值小于1,000克/英寸时，所制的膜无法与LED模块有效对贴，容易因密着性不佳而产生脱落的现象。若拉力值大于2,500克/英寸时，所制的膜与LED模块密着性太强，有碍于日后模块灯泡维修更换不易的问题。
此外，本发明组合物较佳具有一定的粘度值，以缓冲形成光色转换膜且在贴合后所产生的应力问题，使膜不易产生形变也较易紧密贴合。本发明组合物的粘度值较佳为约50,000cps至约200,000cps，更佳为约70,000cps至约170,000cps或约100,000cps至约150,000cps。上述组合物的粘度值可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约80,000cps至约160,000cps，或约90,000cps至约120,000cps。
本发明的光色转换膜可用于光学元件中，以提供光学元件所需颜色的发射光及优良的匀光性。在本发明的一实施结构中，光学元件包含灯源及基板，其中灯源发出第一光源，及基板为导光板或透明基板。在本发明中，灯源并无特殊限制，例如但不限于UV灯源、可见光灯源、红外光灯源或紫外光灯源，较佳为可见光灯源，如可见光LED或OLED灯源，其例如但不限于蓝光LED芯片、紫外光LED芯片、可发出白、蓝、绿、红、黄或紫光的OLED芯片或紫外光OLED芯片；导光板并无特殊限制，例如但不限于正面入光反射式导光板或侧边入光反射式导光板；且透明基板亦无特殊限制，例如但不限于PMMA、PC或PET。
在本发明中，无论是包含灯源或包含LED/OLED模块的光学元件，光色转换膜中的荧光粉会吸收第一光源，并将第一光源转换成第二光源。在本发明中，光学元件的第一光源较佳与第二光源混光以产生白光光源。
在本发明的一实施结构中，光色转换膜可作为液晶显示器的彩色滤光片，配合白光或非白光的背光源以形成RGB(红绿蓝)或RGBW(红绿蓝白)光源输出。以包含白光背光源的液晶显示器为例，可使用具有RGB三色的光色转换膜作为彩色滤光片，以输出RGB三种颜色。本发明的光色转换膜亦可用于液晶显示器的背光模块中作为扩散膜，以提供背光源输出经匀化的光源。此外，以蓝光LED背光源为例，搭配含黄色荧光粉的光色转换膜，即可稳定地输出白光的面光源，以提供色彩转换的功能；而此面光源可再使用RGBT(红,绿,蓝,透明)四色的光色转换膜作为彩色滤光片，以输出RGBW四种颜色。
在本发明的较佳实施结构中，本发明所属技术领域中具有通常知识者是视需要选择可分别将特定颜色的背光源转换为红光、绿光及蓝光的荧光粉，将包含不同荧光粉的组合物分别喷墨打印在透明基板的红色像素区域R、绿色像素区域G及蓝色像素区域B上，然后将组合物经辐射固化以形成光色转换膜。接着，将紫外光LED设置于透明基板下方作为背光源，借由透明基板上的光色转换膜将LED发出的紫外光分别转成红光、绿光及蓝光，使得本发明的光色转换膜可作为液晶显示器的彩色滤光片。
本发明的光学元件是用于照明。以包含LED模块的光学元件为例，选用蓝光LED模块搭配含黄色荧光粉的光色转换膜，即可稳定地输出白光的面光源。相较于先前技术，使用该光学元件用于照明，能提供具有稳定输出与均匀化的面光源，且能避免个别灯泡元件失效或故障时，视觉上不均一(即看得到明显暗点的缺陷)的缺点。另外，相较于现有习知的LED/OLED封装材料，使用本发明的光色转换膜可克服现有习知的材料需要个别封装而产生整体光源性不均等问题。举例言之，当观察蓝光LED模块中的灯泡具有非连续缺陷时，若其LED模块外以本发明的光色转换膜包覆后再观察，发现该LED模块相较于无缺陷的LED模块并没有明显的暗点。此观察距离至少为约3米以上所产生的视觉效果，较佳为约5米以上，更佳为约5米至约20米。而为达上述功效，本发明光色转换层的厚度为约100微米至约300微米，较佳为约100微米至约200微米。上述光色转换层的厚度可以包含其范围内任意数值的较小范围，如约120微米至约250微米，或约150微米至约220微米。
本发明的光色转换膜的制造过程简单，可搭配现有较便宜的光源模块降低成本，有利于工业化量产。此外，本发明的光色转换膜可使用可挠式基板形成可挠式光色转换膜，其适用于非平面形光源模块，如球形LED/OLED模块或波浪形LED/OLED模块，以用于非平面形照明。再者，本发明的光色转换层组合物因含有可光固化组份，可提供较佳的基板适用性，避免现有习知的LED模块的光色转换膜/板，因应力而产生翘曲等不良视觉效果。且据本发明较佳实施结构之一发现，本发明的光色转换层组合物具有优异的耐高温高湿的特性，在高温高湿测定前后仍保有其光学性能(穿透度大于80%，雾度差值(ΔHz)小于1)，特别适用于户外照明或特殊照明环境下的需求。
以下实施例是用于对本发明作进一步说明，唯非用以限制本发明的范围。任何熟悉此项技艺的人士可轻易达成的修饰及改变均包括于本申请说明书揭示内容及所附申请专利要求保护范围的范围内。
实施例
<光色转换膜组合物的前驱物性质测定>
制备例1至6
根据以下描述的方式制备例1至6的光色转换层组合物，其组成如表1所列。
首先，将各组分以表1所列的重量(克)混合，在室温及暗室中，进行搅拌至完全混合均匀，以形成光色转换层组合物。然后，在固化能量1500毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)的条件下，在500微米的玻璃基板(穿透度为91.4%)上形成100微米厚的光色转换层。
表1
Figure BDA0000391297400000111
(a)低聚物与单官能单体混合物：Sartomer公司所生产的CN966J75，其包含75wt%聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯与25wt%单官能单体SR506:异冰片基丙烯酸酯。
(b)单官能单体：长兴公司所生产的EM219:异癸基丙烯酸酯。
(c)单官能单体：长兴公司所生产的EM211:2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯。
(d)光起始剂：1-羟基环己基苯基酮(BASF公司所生产，Irgacure184)。
上述组分(a)至(d)的纯度均大于99%。
测试方法1：
雾度：使用NDH5000W雾度计(Nippon Denshoku公司)测量固化前后的光色转换层组合物与光色转换膜的雾度值，并计算其差值(ΔHz)。
穿透度：使用NDH5000W雾度计测量固化前后的光色转换层组合物与光色转换转换膜的穿透度(分别为TTa及TTb)。
色度：利用色度计(Color Quest XE[Hunter Lab公司])，依据CIE1976制定的标准与ASTM E313方法测量待测样品的b*值，并计算其差值(Δb*)。
测试结果：
上述所得的测试结果纪录于表2中。
表2
Figure BDA0000391297400000121
由表1与表2可知，本发明的光色转换膜组合物的前驱物(制备例1至6)在固化前后的穿透度皆大于90%，雾度差值(ΔHz)皆小于0.10，且色度差值(Δb*)皆小于0.30。因此，本发明组合物的胶材(除荧光粉外的组份)本身不易质变于固化前后具有一致的光学性质性，即高透光性(穿透度皆大于90%)与低黄变性(Δb*小于0.30)，亦具有良好的显色效果。
实施例1至6及比较例1及2
同制备例1至6并根据以下描述的方式，将各组分以表3所列的重量(克)混合，其中进一步添加组分(e)，以形成光色转换层组合物的胶液。然后，在固化能量1500毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)的条件下，在500微米的玻璃基板(穿透度为91.4%)上形成100微米厚的光色转换层。
表3
Figure BDA0000391297400000122
上述(a)至(d)同表1所示，及(e)为黄色荧光粉(雄鼎科技所生产的HSD-86450)。
测试方法2：
拉力测试：成膜方式为将各制备例及比较例的胶液均匀搅拌，将黄色荧光粉充分分散后，以线棒涂布在50微米的PET膜上，经UV光在固化能量1,500毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)的条件下，固化后形成100微米厚度的涂膜，接着和25微米的PET对贴，以PSTC1标准方法由拉力仪(Chem Instuments所生产的Model number:AR-1000)进行拉力测试以得拉力值F(克/英寸)。
测试结果：
上述所得的测试结果纪录于表4。
表4
Figure BDA0000391297400000131
＊：比较例2无法在该固化条件下完全固化，故无法测定其拉力值。
由表3与表4可知，本发明的光色转换膜组合物(实施例1至6)在固化后的拉力值均大于1000克/英寸，而比较例1的拉力值仅为500克/英寸。
测试方法3：
<实施例1、6与制备例1在高温高湿下进行测定>
在固化能量1500毫焦耳/平方厘米的条件下，将实施例1、6与制备例1的胶液各在500微米的玻璃基板(穿透度91.4%)上形成100微米厚的膜。将该膜在高温高湿条件(60℃，90%RH，300小时)下进行以下测定。
雾度：使用NDH5000W雾度计(Nippon Denshoku公司)测量高温高湿测试前后的光色转换膜的雾度值(Hz)。
穿透度：使用NDH5000W雾度计(Nippon Denshoku公司)测量高温高湿测试前后的光色转换膜的穿透度(TT)。
色度：利用色度计(Color Quest XE[Hunter Lab公司])，依据CIE1976制定的标准与ASTM E313方法，测量待测样品高温高湿测试前后的b*值。
测试结果：
上述所得的测试结果纪录于表5中。
根据表5的测定结果可知，本发明制备例1的光色转换膜前驱物的涂膜在高温高湿测试前后的穿透度均大于90%，雾度差值(ΔHz)小于0.1，且色度差值(Δb*)小于0.30。因此，本发明组合物的胶材(除荧光粉外的组份)本身不易质变具有较佳的储存安定性与耐候性。
表5
Figure BDA0000391297400000141
而本发明实施例1、6的光色转换膜在高温高湿测试前后的穿透度均大于80%，雾度差值(ΔHz)均小于1。因此，本发明组合物具有耐高温高湿的特性与高雾度(大于90%)等良好的光学性质。
本发明的光色转换膜组合物不需使用光扩散粒子即可制得具有高雾度等良好的光扩散性质的光色转换层，且在形成光色转换膜过程中不需使用溶剂，仅需以辐射固化即可快速有效的将该组合物成膜，若搭配LED的照明设备使用兼具环保及节能特性。此外，本发明的光色转换膜可经调整为具有一定的粘度，特别适用于LED或OLED上作为光色转换之用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (19)

1.一种光色转换膜，其特征在于其包含：
基板；及
位于该基板上的光色转换层；
其中该光色转换层是由包含以下组分的组合物所制得：
(a)荧光粉；
(b)丙烯酸酯官能基的低聚物；
(c)丙烯酸酯官能基的单体；及
(d)光起始剂；
其中组分(a)为该组合物中唯一的粉体；且
其中该光色转换层的厚度为100微米至300微米。
2.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该荧光粉在紫外光-可见光吸收光谱的350纳米至490纳米的波长间具有吸收峰。
3.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该荧光粉的粒径为1微米至100微米。
4.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该荧光粉以组合物总重量计为20wt%至45wt%。
5.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该丙烯酸酯官能基的低聚物包含丙烯酸酯低聚物和甲基丙烯酸酯低聚物。
6.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该丙烯酸酯官能基的低聚物以组合物总重量计为30wt%至70wt%。
7.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该丙烯酸酯官能基的单体包含单官能基丙烯酸酯单体、单官能基甲基丙烯酸酯单体、多官能基丙烯酸酯单体、多官能基甲基丙烯酸酯单体或其组合。
8.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该丙烯酸酯官能基的单体以组合物总重量计为9wt%至40wt%。
9.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该光起始剂是选自由二苯甲酮、二苯乙醇酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物及其混合物所组成的群。
10.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该光起始剂以组合物总重量计为0.1wt%至10wt%。
11.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该组合物进一步包含硬化剂、硬化促进剂、抗氧化剂或其组合。
12.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其中该基板为可挠式基板。
13.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其以透明材料雾度的测试标准JIS K7136标准方法所测得的雾度值为50%至99%。
14.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其以美国粘性胶带协会的标准180度剥离粘着力测试法PSTC1标准方法所测得的拉力值是大于1,000克/英寸。
15.根据权利要求1所述的光色转换膜，其特征在于其具有101微米至800微米的厚度。
16.一种光色转换膜的制造方法，其特征在于其步骤包含：将权利要求1所定义的组合物施加于基板上；及将该组合物固化以形成该光色转换膜。
17.根据权利要求16所述的光色转换膜的制造方法，其特征在于其中该组合物的施加方法是选自由模头涂布、线棒涂布、喷雾涂布、狭缝式涂布法、滚轮涂布法、含浸涂布法、旋转涂布法、帘涂法、喷墨打印、柔版印刷、制版印刷、网版印刷及其组合所组成的群。
18.根据权利要求16所述的光色转换膜的制造方法，其特征在于其中该固化方法为辐射固化。
19.一种光学元件，其特征在于其包含如权利要求1所述的光色转换膜。
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