CN111077696A - 光转换层、背光模块及包括其的显示装置 - Google Patents

光转换层、背光模块及包括其的显示装置 Download PDF

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Abstract

一种背光模块，包括光源、导光板以及光转换层。光源发射光线。导光板光耦合至光源，且光线透射通过导光板。光转换层配置在导光板上。光转换层包括第一层与第二层。第一层靠近光源且包括多个第一量子点。第二层比第一层远离光源且包括多个第二量子点。第一量子点的发光波长大于第二量子点的发光波长。本发明实施例还提供一种光转换层及包括背光模块的显示装置。

Description

光转换层、背光模块及包括其的显示装置
技术领域
本发明实施例涉及一种光转换层、背光模块及包括其的显示装置。
背景技术
量子点(Quantum Dots)是肉眼无法看到的、极其微小的半导体奈米结构。当量子点受到光的刺激，其会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状来决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。近年来，具有量子点的高分子复合材料已使用于背光及显示器等领域。
然而，由于量子点具有吸收比自身发光波长短的光的吸收特性，因此，当发光装置中混合有不同发光波长的多种量子点时，此发光装置的量子点的光转换效率会降低，且增加调整白光色点的复杂度。基于上述，本发明需解决上述缺点以提供具有高光转换效率的量子点的发光装置。
发明内容
本发明提供一种背光模块，其将发光波长较长的量子点层配置在比发光波长较短的量子点层更靠近光源的位置，以简化白光色点调配并增加量子点的光转换效率，进而降低人力成本并提升背光模块的节能效率与显示亮度。
本发明提供一种背光模块包括：光源、导光板以及光转换层。光源发射光线。导光板可光耦合至光源，且光线透射通过导光板。光转换层配置在导光板上。光转换层包括第一层以及第二层。第一层靠近光源且包括多个第一量子点。第二层比第一层远离光源且包括多个第二量子点。多个第一量子点的发光波长大于多个第二量子点的发光波长。
在本发明的一实施例中，所述第一层与所述第二层直接接触且所述第一层与所述第二层夹置在两个基材之间。
在本发明的一实施例中，所述的背光模块还包括至少一层基材配置在所述第一层与所述第二层之间。
在本发明的一实施例中，所述至少一层基材不包括阻气层于其中。
在本发明的一实施例中，所述的背光模块还包括两个第一基材及两个第二基材。所述第一层夹置在所述两个第一基材之间。所述第二层夹置在所述两个第二基材之间，其中所述两个第一基材中的一者与其邻近的第二基材直接接触。
在本发明的一实施例中，所述光线为蓝光，所述多个第一量子点包括多个红色量子点，且所述多个第二量子点包括多个绿色量子点。
在本发明的一实施例中，所述第一层包括第一树脂材料，所述多个第一量子点散布且嵌入于所述第一树脂材料中，其中所述第一树脂材料由第一前驱物所制备，所述第一前驱物包括具有硫醇基的第一界面活性剂。所述第二层包括第二树脂材料，所述多个第二量子点散布且嵌入于所述第二树脂材料中，其中所述第二树脂材料由第二前驱物所制备，所述第二前驱物包括具有硫醇基的第二界面活性剂。
在本发明的一实施例中，所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂具有至少二个硫醇基。
在本发明的一实施例中，所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)、(II)、或(III)的化合物如下所示：
Figure BDA0002240654410000021
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相异，并各自选自氢、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所构成的群组，其中当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
在本发明的一实施例中，所述第一前驱物或所述第二前驱物包括：5至30重量百分比的至少具有二个硫醇基的所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂；30至50重量百分比的第一丙烯酸酯单体；15至30重量百分比的第二丙烯酸酯单体；5至20重量百分比的交联剂；以及1至2重量百分比的起始剂。
在本发明的一实施例中，所述的背光模块还包括反射层配置在导光板下方，以将所述光线反射至所述光转换层中。
本发明提供一种光转换层配置在光源上。光转换层包括靠近光源且包括多个第一量子点的第一层以及比第一层远离光源且包括多个第二量子点的第二层。多个第一量子点的发光波长大于多个第二量子点的发光波长。
在本发明的一实施例中，所述第一层与所述第二层直接接触且所述第一层与所述第二层夹置在两个基材之间。
在本发明的一实施例中，所述的光转换层还包括至少一层基材配置在所述第一层与所述第二层之间。
在本发明的一实施例中，所述至少一层基材不包括阻气层于其中。
在本发明的一实施例中，所述第一层包括：第一树脂材料，所述多个第一量子点散布且嵌入于所述第一树脂材料中，其中所述第一树脂材料由第一前驱物所制备，所述第一前驱物包括具有硫醇基的第一界面活性剂。所述第二层包括：第二树脂材料，所述多个第二量子点散布且嵌入于所述第二树脂材料中，其中所述第二树脂材料由第二前驱物所制备，所述第二前驱物包括具有硫醇基的第二界面活性剂。
在本发明的一实施例中，所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂具有至少二个硫醇基。
在本发明的一实施例中，所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)、(II)、或(III)的化合物如下所示：
Figure BDA0002240654410000031
Figure BDA0002240654410000041
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相异，并各自选自氢、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所构成的群组，其中当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
本发明提供一种显示装置包括显示面板以及上述的背光模块。背光模块配置在显示面板的一侧。
基于上述，本发明实施例将具有不同发光波长的多种量子点分开配置在不同水平高度处，以避免发光波长较长的量子点吸收发光波长较短的量子点的放射光，进而避免降低短放光波长量子点的放射光并转换为波长较长的放射光。也就是说，本发明实施例藉由将量子点分开配置在不同水平高度处，其可调整任一种量子点含量，而不会影响其他颜色的量子点的放光强度。此外，因为放光波长较短的量子点的放射光已经过一次光转换，所以本发明可藉此避免二次光转换所造成的光转换效率降低。也就是说，本发明实施例的背光模块可增加光转换效率，进而提升显示装置的节能效率与显示亮度。因此，本发明实施例可简化白光色点的调整，同时增加显示器装置的节能效率。以不牺牲显示器装置的色域和光学特性，实现降低人力成本并增加显示器装置的节能效率与显示亮度。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1是依照本发明的第一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图2A是图1的一种光转换层的放大示意图。
图2B是图1的另一种光转换层的放大示意图。
图3是依照本发明一实施例的一种量子点层的放大示意图。
图4是依照本发明的第二实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图5是实验例1与比较例1的光转换层的发光强度与波长的关系图。
图6A是比较例1与比较例2的光转换层的发光强度与波长的关系图。
图6B是比较例2与比较例3的光转换层的发光强度与波长的关系图。
图7是实验例1及比较例1至比较例3的光转换层的色度图(chromaticitydiagram)。
具体实施方式
参照本实施例的图式以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。图式中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的标号表示相同或相似的组件，以下段落将不再一一赘述。
图1是依照本发明的第一实施例的一种显示装置的剖面示意图。图2A是图1的一种光转换层的放大示意图。图2B是图1的另一种光转换层的放大示意图。
请参照图1，本发明第一实施例的显示装置10包括背光模块100与显示面板200。背光模块100配置在显示面板200的一侧(例如，显示面板200的下侧)。在一些实施例中，显示面板200可以是，但不限于液晶显示面板。上述的液晶显示面板的组成与配置已为光学领域中具有通常知识者所习知，于此便不再详述。
在一些实施例中，背光模块100包括导光板102、多个光源104、光转换层110以及反射层108。导光板102具有彼此相对配置的出光面102a以及入光面102b。在本实施例中，如图1所示，导光板102的剖面图呈一矩形。在替代实施例中，导光板102的剖面图亦可以是三角形(如图4所示)、梯形或其他合适的形状。在一实施例中，导光板102中的导光介质(medium)可包括透明塑料、玻璃或者是可用来导光的材料。在替代实施例中，导光板102可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)或是其他合适材料。在其他实施例中，导光板102可为雾度均匀的光扩散板，藉由雾度将由入光面102b射入的光束扩散并均匀的导出光扩散板的出光面102a。于此，所谓雾度(Haze)是指偏离入射方向2.5度角以上的部分透射光束的光强度占总透射光束的光强度的百分比，其可用来评定透明介质的散射情形。也就是说，所述透明介质的雾度愈大，其光泽与透明度(或成像度)愈低。反之，所述透明介质的雾度愈小，其光泽与透明度(或成像度)愈高。
如图1所示，光源104可发射光线。在本实施例中，光源104配置在导光板102的入光面102b处，以形成直下式(Direct-lit)结构。在一实施例中，光源104可以是发光二极管(light emitting diode，LED)，或其他适当的发光组件。光源104可发出白光或是特定波长的光(例如蓝光、红光等)。以蓝光为例，光源104发出的蓝光BL光耦合至导光板102，并透射通过导光板102到达光转换层110。接着，光源104发出的蓝光BL被光转换层110部分地转换为红光和绿光，使蓝光BL、红光和绿光混合成白光WL而传递至光转换层110上的显示面板200。
反射层108配置在导光板102的背面102b，以将光源104所发射的光BL反射至光转换层110中，藉此提升光转换层110的发光效能。在一实施例中，反射层108的材料包括具反射效果的金属材料，例如是金、银、铝、铜或其他合适的金属材料。
光转换层110配置在导光板102的出光面102a上。在一实施例中，如图2A所示，光转换层110a包括彼此直接接触的第一层112与第二层114。第一层112靠近光源104且包括多个第一量子点。第二层114包括多个第二量子点且比第一层112远离光源104。也就是说，第一层112配置在光源104与第二层114之间。
值得注意的是，第一量子点的发光波长大于第二量子点的发光波长，其可避免第一量子点吸收第二量子点的放射光而降低光转换层110的光转换效率。举例来说，第一量子点可以是红色量子点，而第二量子点则可以是绿色量子点。一般而言，红色量子点除了吸收蓝光之外，也会吸收绿色量子点所发出的绿光，再转换成红光。在此情况下，如果红色量子点和绿色量子点混合配置在同一层，红色量子点会吸收绿光，造成所转换的红色放射光因历经两次转换(即蓝光→绿光→红光)，从而得到较低的光转换效率。另一方面，光转换层110则会因绿色量子点的绿色放射光被红色量子点吸收，而使得光转换层110的绿光强度降低。在本实施例中，将红色量子点与绿色量子点分别配置在不同水平高度的层中。红色量子点配置在接近光源104的第一层112(以下称为红色量子点层112)中，而绿色量子点配置在离光源104较远的第二层114(以下称为绿色量子点层114)中。在此情况下，蓝光BL会先经过红色量子点层112，并将一部分蓝光BL转换为红光。随后，另一部分蓝光BL与红光经过绿色量子点层114，以将另一部分蓝光BL转换为绿光。由于绿光不会经过红色量子点层112，因此，可避免红色量子点吸收绿光进行二次光转换而导致光转换效率降低。另外，绿色量子点无法吸收红光且绿光也不会通过红色量子点，所以红色量子点的放光强度以及绿色量子点的放光强度也不会受到影响。也就是说，本实施例将红色量子点层112与绿色量子点层114分开配置于不同水平高度处，其不仅可避免量子点层110的光转换效率降低，还可维持红色量子点的放光强度以及绿色量子点的放光强度。因此，本实施例可增加光转换层110的光转换效率，进而提升包括其的显示装置的能源效率与显示亮度。
此外，在混合有多种量子点的光转换层的习知技术中，为了调整单一颜色的量子点的浓度时(例如红色量子点)，所有颜色(例如红光、绿光、蓝光等)的放光强度都会受到影响。这是因为即使红光强度因红色量子点浓度上升而增加，更多的蓝光和绿光会被增加的红色量子点吸收，进而降低了蓝光的强度和绿光的强度。另一方面，当绿光强度因绿色量子点浓度上升而增加时，更多的蓝光会被绿色量子点吸收而转换为绿光，也就是说，蓝光减少，绿光增加。然而，增加的绿光又会被红色量子点吸收而转换成红光，进而增加红光强度。在此情况下，改变红色量子点的浓度和绿色量子点的浓度都会因为交互作用的关系而同时影响红光和绿光的放光强度。反观，本实施例将红色量子点层112与绿色量子点层114分开配置在不同水平高度处，其可避免因不同颜色的量子点交互作用，所产生对放光强度的影响。因此，本实施例可调整任一种量子点的浓度，其不会同时影响其他颜色的量子点的放光强度。也就是说，本实施例的光转换层的配置可简化白光色点的调整，以精准呈现出所需的色点和光学特性。
虽然图2A所绘示的第一层112与第二层114是直接接触的，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一层112亦可不直接接触第二层114。在另一实施例中，如图2B所示，基材111、113可配置于第一层112与第二层114之间，以分隔第一层112与第二层114。在一些实施例中，第一层112与第二层114之间可配置有单一层基材(例如单一层基材111)、两层基材(例如两层基材111、113)或是更多层基材(未绘示)，以分隔第一层112与第二层114。具体来说，第一层112可夹置在两个第一基材111之间以形成第一叠层S1，且第二层114可夹置在两个第二基材113之间以形成第二叠层S2。接着，将第二叠层S2配置在第一叠层S1上，以形成光转换层110b。在一些实施例中，基材111、113可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环氧树脂、硅胶、压克力等类似材料。在另一实施例中，基材111、113可具有相同材料或是不同材料。在又一实施例中，基材111、113可以是增亮膜、偏光膜、散射膜、光扩散膜等具有其他光学性质的光学膜。在替代实施例中，基材111、113可包括阻气层(例如类钻炭薄膜、氧化硅层、氧化钛层、氧化铝层、氮化硅层等)于其中，以有效地阻挡湿气、氧气、挥发性物质等外部环境因素。在其他实施例中，基材111、113亦可不包括阻气层于其中。
此外，虽然图2A与图2B仅绘示出单层的第一层112与单层的第二层114，但本发明不以此为限。在其他实施例中，只要放光波长较长的量子点比放光波长较短的量子点靠近光源104，第一层112或第二层114可以是多层的量子点层，且每一量子点层亦可包括一种或多种颜色的多个量子点。在替代实施例中，图2A所绘示的具有光转换层110a亦可包括两个基材(未绘示)夹置彼此直接接触的第一层112与第二层114。
图3是依照本发明一实施例的一种量子点层的放大示意图。在以下实施例中，图3的量子点层115可以是，但不限于是图2A与图2B中的第一层112或第二层114。
具体来说，如图3所示，量子点层115包括发光材料116散布且嵌入于树脂材料118中。在一实施例中，发光材料116的含量为0.01至15重量百分比。在本实施例中，发光材料116包括量子点。所述量子点包括核、核-壳、核-合金层-壳或其组合。所述量子点的粒径或尺寸可依据需求(例如发出不同颜色的可见光)来调整，本发明不限于此。举例来说，第一层112可以是红色量子点层，而第二层114则可以是绿色量子点层。
在一实施例中，所述“核”可例如是选自由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、SiC、Fe、Pt、Ni、Co、Al、Ag、Au、Cu、FePt、Si、Ge、PbS、PbSe、PbTe及其合金所构成的群组中的至少一者。在一实施例中，所述“壳”例如是选自由ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbS、PbSe、PbTe及其合金所构成的群组中的至少一者。所述核或所述壳可依据不同需求而选定，本发明不以此为限。
在一实施例中，树脂材料118的含量为85至99.99重量百分比。在一些实施例中，树脂材料118可以是丙烯酸树脂、环氧树脂、硅胶(silicone)或其组合。具体来说，树脂材料118是丙烯酸酯聚合物并由其前驱物所制备。所述前驱物包括：30至50重量百分比的第一丙烯酸酯单体、15至30重量百分比的第二丙烯酸酯单体、5至30重量百分比的具有硫醇基的界面活性剂、5至20重量百分比的交联剂以及1至2重量百分比的起始剂。在替代实施例中，所述界面活性剂的含量小于所述第一丙烯酸酯单体的含量。在一些实施例中，第一层112和第二层114可包括相同材料组成的前驱物或不同材料组成的前驱物。在其他实施例中，第一层112和第二层114可包括相同含量的发光材料116、树脂材料118或不同含量的发光材料116、树脂材料118。
在一实施例中，第一丙烯酸酯单体的分子量可介于100至1,000之间。第一丙烯酸酯单体可选自甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethylmethacrylate)、甲基丙烯酸异丙酯(isopropyl methacrylate)、甲丙烯酸正丁酯(n-butylmethacrylate)、甲基丙烯酸异丁酯(isobutylmethacrylate)、甲基丙烯酸叔丁酯(tert-butyl methacrylate)、甲基丙烯酸正戊酯(n-amyl methacrylate)、甲基丙烯酸异戊酯(isoamyl methacrylate)、甲基丙烯酸正己酯(n-hexyl methacrylate)、甲基丙烯酸十三酯(tridecyl methacrylate)、甲基丙烯酸十八酯(stearyl methacrylate)、甲基丙烯酸癸酯(decyl methacrylate)、甲基丙烯酸十二酯(dodecyl methacrylate)、甲氧二乙烯乙二醇甲基丙烯酸酯(methoxydiethylene glycol methacrylate)、甲基丙烯酸苯酯(phenylmethacrylate)、苯氧乙基甲基丙烯酸酯(phenoxyethyl methacrylate)、甲基丙烯酸四氢糠基甲酯(tetrahydrofurfuryl methacrylate)、甲基丙烯酸叔丁基环己酯(tert-butylcyclohexyl methacrylate)、甲基丙烯酸二十二酯(behenyl methacrylate)、甲基丙烯酸二环戊酯(dicyclopentanyl methacrylate)、甲基丙烯酸二环戊烯氧乙酯(dicyclopentenyloxyethyl methacrylate)、甲基丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexylmethacrylate)、甲基丙烯酸辛酯(octyl methacrylate)、甲基丙烯酸异辛酯(isooctyl methacrylate)、甲基丙烯酸十六酯(hexadecyl methacrylate)、十八烷基甲基丙烯酸酯(octadecyl methacrylate)、甲基丙烯酸苄酯(benzyl methacrylate)、2-苯基乙基甲基丙烯酸酯(2-phenylethylmethacrylate)、2-苯氧乙基丙烯酸酯(2-phenoxyethylacrylate)、环状三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯(cyclic trimethylolpropane formalacrylate)、甲基丙烯酸环己酯(cyclohexyl methacrylate)以及4-叔丁基环己基丙烯酸酯(4-tert-butylcyclohexylacrylate)所构成的群组。但本发明不以此为限，在其他实施例中，可依据不同需求而依据文献选择适当的第一丙烯酸酯单体。
在一实施例中，第二丙烯酸酯单体的分子量可介于200至10,000之间。在一些实施例中，第二丙烯酸酯单体的分子量大于第一丙烯酸酯单体的分子量。在替代实施例中，第二丙烯酸酯单体不同于第一丙烯酸酯单体。第二丙烯酸酯单体可例如是新戊基乙二醇丙氧二丙烯酸酯(neopentyl glycol propoxylate diacrylate)、二乙烯乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-hexanedioldiacrylate)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(1,6-hexanedioldimethacrylate)、1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯(1,12-dodecanedioldimethacrylate)或三烯丙基三聚异氰酸(triallyl isocyanurate)。但本发明不以此为限，在其他实施例中，可依据不同需求而依据文献选择适当的第二丙烯酸酯单体。
在一实施例中，所述界面活性剂具有至少二个硫醇基。在其他实施例中，所述界面活性剂可以是具有多硫醇基的化合物。
在替代实施例中，所述界面活性剂为式(I)、(II)或(III)的化合物如下所示：
Figure BDA0002240654410000101
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相异，并各自选自氢、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所构成的群组，其中当所述界面活性剂为式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；当所述界面活性剂为式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；当所述界面活性剂为式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
在一实施例中，C1-C20烷基可为直链或支链烷基。C1-C20烷基可例如是甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、戊基、己基、庚基或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C2-C20烯基可为直链或支链烯基。C2-C20烯基可例如是乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C2-C20炔基可为直链或支链炔基。C2-C20炔基可例如是乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C1-C20羟烷基可为直链或支链羟烷基。C1-C20羟烷基可例如是羟甲基、羟乙基、羟丙基、羟丁基、羟戊基、羟己基、羟庚基或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C1-C20烷基酯基可为直链或支链烷基酯。C1-C20烷基酯基可例如是甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸甲酯、己酸甲酯、庚酸甲酯或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C2-C20烷基酮基可为直链或支链烷基酮。C2-C20烷基酮基可例如是乙基丙酮、乙基丁酮、甲基戊酮、甲基己酮、甲基庚酮、甲基辛酮或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C1-C20烷基硫醚基可为直链或支链烷基硫醚。C1-C20烷基硫醚基可例如是二甲基氢硫基、二乙基氢硫基、乙基丙基氢硫基、甲基丁基氢硫基、丁基氢硫基、甲基戊基氢硫基、甲基己基氢硫基、甲基庚基氢硫基或其近似基团；但本发明不限于此。
在一实施例中，C1-C20烷氧基可为直链或支链烷氧基。C1-C20烷氧基可例如是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或其近似基团；但本发明不限于此。
在另一实施例中，所述界面活性剂系上式(I)、(II)或(III)，其中R1至R6至少二者系具有硫醇基的C1-C20烷基。例如，R1和R2均为具有硫醇基的C1-C20烷基；R1、R2和R3均为具有硫醇基的C1-C20烷基；R1、R2、R3和R4均为具有硫醇基的C1-C20烷基；R1、R3、R4和R6均为具有硫醇基的C1-C20烷基；或R1、R4、R5和R6均为具有硫醇基的C1-C20烷基。但本发明不限于此，在替代实施例中，上述C1-C20烷基亦可被C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基或C1-C20烷氧基取代。
在具体实施例中，所述界面活性剂可以是化合物，其选自1,3-丙二硫醇(propanedithiol)、2,2’-硫二乙硫醇(thiodiethanethiol)、1,3-苯二硫醇(benzenedithiol)、1,3-苯二甲硫醇(benzenedimethanethiol)、二巯基乙酸乙二醇酯(glycol dimercaptoacetate)、三羟甲丙烷三巯基乙酸(trimethylolpropanetrimercaptoacetate)、三[2-(3-巯基丙酸基)乙基]异氰尿酸酯(tris[2-(3-mercaptopropionyloxy)ethyl]isocyanurate)所构成的群组；但本发明不限于此。
在一实施例中，所述界面活性剂的分子量介于100至1,000之间。在替代实施例中，所述界面活性剂的分子量介于100至500之间。
值得注意的是，所述界面活性剂具有多个硫醇基，其有助于均匀分散发光材料116(以下称为量子点116)，以防止量子点116聚集。另外，所述界面活性剂还可增加量子点116对于外部环境因素的抵抗能力。具体来说，由于所述界面活性剂具有多个硫醇基，所述硫醇基并不全部与量子点116反应，其可与量子点层115中的其他化合物交联，因而形成较稳定的光学膜。也就是说，本实施例的界面活性剂的一部分硫醇基与量子点116反应，所述界面活性剂的另一部分硫醇基则是与其他化合物交联。因此，相较于习知的光学膜(其使用胺类化合物)，本实施例所形成的光学膜的稳定性较佳。也就是说，即便所述光学膜被光线照射或与外部干扰因子接触例如水、湿气、氧气或其他，所述外部干扰因子并不会影响光学膜的功能，其有效地避免了使用阻隔材料(例如阻气层)的需求。
在一实施例中，所述交联剂可为、但不限于适当的丙烯酸基化合物，其分子量介于100至2,000之间。所述交联剂的例示可为4-羟丁基丙烯酸酯(4-hydroxybutyl acrylate)、4-羟丁基丙烯酸酯环氧丙基醚(4-hydroxybutyl acrylate glycidylether)、邻苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate)、1,4-环己烷二甲醇单丙烯酸酯(1,4-cyclohexanedimethanol monoacrylate)、三甲基烯丙基三聚异氰酸(trimethallyl isocyanurate)、或[2[1,1-二甲基-2-[(1-侧氧丙烯)甲氧]乙基]-5-乙基-1,3-二恶-5-基]甲基丙烯酸酯。
在一实施例中，所述起始剂可为光起始剂或热起始剂。在本实施例中，用于光学复合材料10的示例可以是光起始剂。也就是说，本实施例的光学复合材料10可简单地藉由照射光线而于最小固化时间内得到。在其他实施例中，所述起始剂可包括但不限于：安息香醚、苯甲酮、a-二烷氧-苯乙酮(a-dialkoxy-acetophenones)、a-胺-苯烷酮(a-amino-alkylphenones)、酰膦氧化物(acylphosphine oxides)、二苯基酮(benzophenones)、噻吨酮(thioxanthones)、二茂钛(titanocenes)、1-羟-环己基-苯基-酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)、2-羟-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、2-羟-1-[4-(2-羟乙氧)苯基]-2-甲基-1-丙酮(2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone)、苯甲酰甲酸甲酯(methylbenzoylformate)、氧-苯基-乙酸(oxy-phenyl-acetic acid)、2-[2-侧氧-2苯基-乙酰氧-乙氧]-乙酯(2-[2oxo-2phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester)、氧-苯基-乙酸2-[2-羟-乙氧]-乙醚(oxy-phenyl-acetic2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester)、α-二甲氧-α-苯基苯乙酮(alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone)、2-苯甲基-2-(二甲基胺)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone)、或(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)。
在一实施例中，量子点层115还包括粒子，其含量低于发光材料116与树脂材料118的总和。所述粒子系选自二氧化钛、氧化锌、硫化锌、二氧化硅、氧化锆、三氧化二锑、氧化铝、六方白碳石(Lonsdaleite)、类钻碳、氯氧化铋(BiOCl)、钛酸钡、铌酸锂钾、铌酸锂、钽酸锂、淡红银矿(proustite)、聚氟烯烃(polyfluoro-olefin)、聚碳酸酯、聚苯乙烯及其任意组合所构成的群组。所述粒子的粒径可介于0.02至30微米。所述粒子可用于散射入射光，增加入射光和发光材料116接触的机率，藉此增加发光材料116对于入射光的吸收和转换。所述粒子亦用于散射发射光，增加发射光和量子点层115表面互动的机率，藉此增加所述量子点层115的转换效率。
图4是依照本发明的第二实施例的一种显示装置的剖面示意图。
请参照图4，第二实施例的显示装置20与第一实施例的显示装置10相似，详细材料与配置已于上述段落中详述过，于此便不再赘述。上述两者不同之处在于：显示装置20的光源104配置在导光板102的入光面(侧面)102s处，以形成侧光式(Edge-lit)结构。具体来说，导光板102具有出光面102a、背面102b以及入光面102s，其中入光面102s连接出光面102a与背面102b。在一实施例中，如图4所示，导光板102的剖面图呈一三角形，导光板102的出光面102a与背面102b的延伸方向夹一锐角A。光源104发出的蓝光BL进入导光板102后，藉由导光板102的全反射而在导光板102内传递，并通过出光面102a到达光转换层110。接着，光源104发出的蓝光BL被光转换层110部分地转换为红光和绿光，使蓝光BL、红光和绿光混合成白光WL而传递至光转换层110上的液晶面板200。
在其他实施例中，导光板102可以是光扩散板，其雾度由入光面102b至出光面102a的方向逐渐递增。于此，所谓雾度(Haze)是指偏离入射方向2.5度角以上的部分透射光束的光强度占总透射光束的光强度的百分比，其可用来评定透明介质的散射情形。也就是说，所述透明介质的雾度愈大，其光泽与透明度(或成像度)愈低。反之，所述透明介质的雾度愈小，其光泽与透明度(或成像度)愈高。
以下，列举本发明的实验例以更具体对本发明进行说明。然而，在不脱离本发明的精神，可适当地对以下的实验例中所示的材料、使用方法等进行变更。因此，本发明的范围不应以以下所示的实验例来限定解释。
比较例1
将0.06wt％的红色量子点(CdSe/ZnS量子点)与丙烯酸酯聚合物的前驱物混合，并藉由紫外光(UV)固化为红色量子点层，以形成红色单层结构的光转换层。将此红色单层结构放入如图1的背光模块100中，并使用辉度计(luminometer)来测量包含上述红色单层结构的背光模块的放光，其结果如图5与图6A所示。
实验例1
首先，将0.06wt％的红色量子点(CdSe/ZnS量子点)与丙烯酸酯聚合物的前驱物混合，并藉由UV固化为红色量子点层。接着，将0.75wt％的绿色量子点(CdSe/ZnS量子点)与制备成丙烯酸酯聚合物的前驱物混合，涂布于红色量子点层上并藉由UV固化为绿色量子点层，以形成双色叠层结构的光转换层。将此双色叠层结构放入如图1的背光模块100中，其中红色量子点层比绿色量子点层更靠近光源。之后，使用辉度计来测量包含上述双色叠层结构的背光模块的放光，其结果如图5所示。
请参照图5，虽然上述双色叠层结构具有绿色量子点层，但此双色叠层结构所发出的红光强度与红色单层结构的红光强度是相当的。也就是说，当红色量子点层比绿色量子点层更靠近光源时，红色量子点并不会吸收绿色量子点所产生的绿光。另外，绿色量子点层也只会将蓝光转换为绿光，而不会转换来自红色量子点的红光。此结果左证了实验例1的双色叠层结构可改变一种量子点群体(即绿色量子点)的含量并不会严重影响其他种量子点群体(即红色量子点)的发光强度，所以双色叠层结构可简化调整CIE色坐标的过程。于此，所谓CIE色坐标是由国际照明委员会(Commission Internationale de L'Eclairage，CIE)成员于1931年定义的，其是采用数学方式来定义色彩空间。
比较例2
将0.06wt％的红色量子点(CdSe/ZnS量子点)、0.75wt％的绿色量子点(CdSe/ZnS量子点)以及丙烯酸酯聚合物的前驱物混合在一起，并藉由UV固化为双色单层结构的光转换层。接着，将此双色单层结构放入如图1的背光模块100中，并使用辉度计来测量包含上述双色单层结构的背光模块的放光，其结果如图6A与图6B所示。
比较例3
将0.75wt％的绿色量子点(CdSe/ZnS量子点)与制备成丙烯酸酯聚合物的前驱物混合，并藉由UV固化为绿色单层结构的光转换层。将此绿色单层结构放入如图1的背光模块100中，并使用辉度计来测量包含上述绿色单层结构的背光模块的放光，其结果如图6B所示。
请参照图6A，双色单层结构的红光强度大于红色单层结构的红光强度。也就是说，双色单层结构的红色量子点不仅吸收了蓝光，还吸收了绿色量子点所发出的绿光，再转换成红光，造成光转换率较低的二次光转换。
请参照图6B，双色单层结构的绿光强度小于绿色单层结构的绿光强度。也就是说，双色单层结构中的红色量子点除了吸收蓝光之外，也会吸收绿色量子点所发出的绿光，从而减少了绿色量子点的放光强度。
另外，从图6A与图6B中可知，在双色单层结构中，无论是改变红色量子点的浓度还是改变绿色量子点的浓度，都会影响其他颜色的量子点的发光强度，从而复杂化调整白光色点或是调整CIE色坐标的过程。
图7是实验例1及比较例1至比较例3的光转换层的色度图。
实验例1的叠层结构是将红色量子点层与绿色量子点层分开配置在不同水平高度处，且红色量子点层比绿色量子点层更靠近光源，所以红色量子点也不会吸收绿光造成二次光转换。请参照图7，实验例1的叠层结构的CIE色坐标x值(其表示红光)相当于比较例1的红色单层结构的CIE色坐标x值。另外，因实验例1的绿色量子点层迭加在红色量子点层上，所以绿色量子点无法吸收红光且绿光也不会通过红色量子点造成二次光转换。因此，如图7所示，相较于比较例1的红色单层结构，实验例1的叠层结构只有CIE色坐标y值(其表示绿光)会增加，而CIE色坐标x值(其表示红光)则不会有显著的变化。也就是说，实验例1的叠层结构可简化调整白光色点或是调整CIE色坐标的过程。
另一方面，当在红色量子点和绿色量子点混合于同一层以形成比较例2的双色单层结构时，绿色量子点会吸收蓝光而转换为绿光，而此绿光又会被红色量子点吸收而二次转换成红光，进而减少总出光并相对增加红光在总出光中的比例。因此，如图7所示，比较例2的双色单层结构的CIE色坐标x值大于比较例1的红色单层结构的CIE色坐标x值。也就是说，相较于比较例1的红色单层结构，比较例2的双色单层结构的CIE色坐标y值(其表示绿光)不但会增加，且其CIE色坐标x值(其表示红光)也会稍微提升。
此外，当在绿色量子点和红色量子点混合于同一层以形成比较例2的双色单层结构时，绿色量子点所发出的绿光会被红色量子点吸收，进而降低绿光强度。因此，如图7所示，比较例2的双色单层结构的CIE色坐标y值小于比较例3的绿色单层结构的CIE色坐标y值。也就是说，相较于比较例3的绿色单层结构，虽然比较例2的双色单层结构的CIE色坐标x值(其表示红光)有增加，但其CIE色坐标y值(其表示绿光)反而会下降。
由图7可知，在比较例2的双色单层结构中，改变红色量子点的浓度和绿色量子点的浓度都会因为交互作用的关系而同时影响CIE色坐标的x和y值。反观，实验例1的叠层结构是将红色量子点层与绿色量子点层分开配置在不同水平高度处，其可避免不同颜色的量子点交互作用，进而影响CIE色坐标的x和y值。也就是说，实验例1的叠层结构的配置可简化白光色点的调整，以精准呈现出所需的色点和光学特性。
综上所述，本发明实施例将具有不同发光波长的多种量子点分开配置在不同水平高度处，以避免发光波长较长的量子点吸收发光波长较短的量子点的放射光，进而避免进行二次转换而降低光转换效率。也就是说，本发明实施例的背光模块可增加光转换效率，进而提升显示装置的能源效率与显示亮度。另外，本发明实施例藉由将量子点分开配置在不同水平高度处，其可调整任一种量子点浓度，而不会影响其他颜色的量子点的放光强度。因此，本发明实施例可简化白光色点的调整，以精准呈现出所需的色点和光学特性。
以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的各个方面。所属领域中的技术人员应知，他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本公开的精神及范围，而且他们可在不背离本公开的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。

Claims (19)

1.一种背光模块，包括：
光源，发射光线；
导光板，其光耦合至所述光源，且所述光线透射通过所述导光板；以及
光转换层，配置在所述导光板上，其中所述光转换层包括：
第一层，靠近所述光源且包括多个第一量子点；以及
第二层，比所述第一层远离所述光源且包括多个第二量子点，其中所述多个第一量子点的发光波长大于所述多个第二量子点的发光波长。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其中所述第一层与所述第二层直接接触且所述第一层与所述第二层夹置在两个基材之间。
3.根据权利要求1所述的背光模块，还包括至少一层基材配置在所述第一层与所述第二层之间。
4.根据权利要求3所述的背光模块，其中所述至少一层基材不包括阻气层于其中。
5.根据权利要求1所述的背光模块，还包括：
两个第一基材，所述第一层夹置在所述两个第一基材之间；以及
两个第二基材，所述第二层夹置在所述两个第二基材之间，其中所述两个第一基材中的一者与其邻近的第二基材直接接触。
6.根据权利要求1所述的背光模块，其中所述光线为蓝光，所述多个第一量子点包括多个红色量子点，且所述多个第二量子点包括多个绿色量子点。
7.根据权利要求1所述的背光模块，其中所述第一层包括第一树脂材料，所述多个第一量子点散布且嵌入于所述第一树脂材料中，其中所述第一树脂材料由第一前驱物所制备，所述第一前驱物包括具有硫醇基的第一界面活性剂，且其中
所述第二层包括第二树脂材料，所述多个第二量子点散布且嵌入于所述第二树脂材料中，其中所述第二树脂材料由第二前驱物所制备，所述第二前驱物包括具有硫醇基的第二界面活性剂。
8.根据权利要求7所述的背光模块，其中所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂具有至少二个硫醇基。
9.根据权利要求8所述的背光模块，其中所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)、(II)、或(III)的化合物如下所示：
Figure FDA0002240654400000021
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相异，并各自选自氢、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所构成的群组，其中当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
10.根据权利要求7所述的背光模块，其中所述第一前驱物或所述第二前驱物包括：
5至30重量百分比的至少具有二个硫醇基的所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂；
30至50重量百分比的第一丙烯酸酯单体；
15至30重量百分比的第二丙烯酸酯单体；
5至20重量百分比的交联剂；以及
1至2重量百分比的起始剂。
11.根据权利要求1所述的背光模块，还包括：
反射层，配置在导光板下方，以将所述光线反射至所述光转换层中。
12.一种光转换层，配置在光源上，其中所述光转换层包括：
第一层，靠近所述光源且包括多个第一量子点；以及
第二层，比所述第一层远离所述光源且包括多个第二量子点，其中所述多个第一量子点的发光波长大于所述多个第二量子点的发光波长。
13.根据权利要求12所述的光转换层，其中所述第一层与所述第二层直接接触且所述第一层与所述第二层夹置在两个基材之间。
14.根据权利要求12所述的光转换层，还包括至少一层基材配置在所述第一层与所述第二层之间。
15.根据权利要求14所述的光转换层，其中所述至少一层基材不包括阻气层于其中。
16.根据权利要求12所述的光转换层，其中所述第一层包括：第一树脂材料，所述多个第一量子点散布且嵌入于所述第一树脂材料中，其中所述第一树脂材料由第一前驱物所制备，所述第一前驱物包括具有硫醇基的第一界面活性剂，且其中
所述第二层包括：第二树脂材料，所述多个第二量子点散布且嵌入于所述第二树脂材料中，其中所述第二树脂材料由第二前驱物所制备，所述第二前驱物包括具有硫醇基的第二界面活性剂。
17.根据权利要求16所述的光转换层，其中所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂具有至少二个硫醇基。
18.根据权利要求16所述的光转换层，其中所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)、(II)、或(III)的化合物如下所示：
Figure FDA0002240654400000031
Figure FDA0002240654400000041
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相异，并各自选自氢、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羟烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所构成的群组，其中当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；当所述第一界面活性剂或所述第二界面活性剂为式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
19.一种显示装置，包括：
显示面板；以及
根据权利要求第1项至第11项中任一权利要求所述的背光模块，配置在所述显示面板的一侧。
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