CN112051685A - 光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种光学元件，其包含波长转换薄膜、透明下阻气薄膜、透明上阻气薄膜以及透光薄膜。波长转换薄膜包含透明基材以及多个量子点。多个量子点均匀地分布于透明基材内。透明下阻气薄膜接合于波长转换薄膜的下表面上。透明上阻气薄膜接合于波长转换薄膜的上表面。透明上阻气薄膜的顶表面其上定义显示区域以及边缘区域。边缘区域围绕显示区域。透光薄膜形成于透明上阻气薄膜的顶表面上，并且仅覆盖边缘区域。透光薄膜的反射率的范围为40％～80％。

Description

光学元件

技术领域

本发明涉及一种供液晶显示系统用且包含量子点的光学元件，尤其涉及一旦边缘区域发生量子点失效时能减少原始光线在边缘漏光的影响的光学元件。

背景技术

众所皆知，液晶显示系统通过液晶面板来显示图像。但是，液晶面板本身不发光，必须通过所谓的背光装置来达到发光功能，因此背光装置是液晶显示装置重要的零组件。具有波长转换功能的光学元件则是背光装置的重要元件。

典型的液晶显示系统包含背光装置以及液晶显示面板组合。典型的侧光式背光装置通常包含多片光学膜片(例如：棱镜片、扩散片等)、具有波长转换功能的光学元件、导光板、反射板、光源以及外部结构体(例如，边框等)所构成。典型的直下式背光装置则不须导光板、反射板等元件。典型的液晶显示面板组合包含两片玻璃基板，并具有注入在两片玻璃基板之间的液晶材料。于液晶显示装置的组装过程中，背光装置与液晶显示面板组合需通过衔接构件将其边缘衔接，进而让背光装置与液晶显示面板组合堆叠并且固定在一起。

目前已有背光装置的具有波长转换功能的光学元件采用量子点来提升显示的品质。量子点是成纳米晶体形式的半导体，能提供替换的显示。量子点的电子特性通常由纳米晶体的尺寸与形状决定。相同材料的量子点，但具有不同的尺寸，可以在激发时发出不同颜色的光。更具体地，量子点发射光线的波长随量子点的大小和形状而变化。于一范例中，较大颗的量子点可以发射较长波长的光(例如，红光)，而较小颗的量子点可以发射较短波长的光(例如，蓝光或紫光)。例如，硒化镉(CdSe)形成的量子从点可以逐渐调变，从直径为5nm的量子点发射在可见光谱的红光区域，到直径为1.5nm的量子点发射紫光区域。通过改变量子点的尺寸，可以发射从波长约460nm(蓝光)到波长约650nm(红光)的整个可见光波长。量子点技术应用于液晶显示系统，可大幅度提升液晶显示系统的色域和色彩鲜艳度，并且降低能耗。

关于采用量子点的背光装置的现有技术，有些现有技术将包含量子点的波长转换薄膜接合在多片光学膜片中的下扩散片上。在此，波长转换薄膜需要上、下透明阻气薄膜，以阻绝波长转换薄膜接触空气。

也有现有技术将包含量子点的波长转换薄膜接合在导光板的出光面上。在此，波长转换薄膜同样地需要上、下透明阻气薄膜，以阻绝波长转换薄膜接触空气。此外，上、下透明阻气薄膜须要涂布扩散粒子以避免与导光板、棱镜片吸附，这样会增加材料成本。

显见地，采用包含量子点的波长转换薄膜的现有技术都需要搭配上、下透明阻气薄膜。

需强调的是，即便已接合上、下透明阻气薄膜，随着时间一久，波长转换薄膜的边缘仍会受空气侵袭造成量子点失效。考量现行液晶显示系统有朝窄边框发展的趋势，也就是液晶显示面板组合的四周边缘遮蔽面积很小。一旦波长转换薄膜的边缘发生量子点失效，背光装置的边缘会有从发光光源所射出的原始光线漏光问题发生，进而影响液晶显示系统其色坐标均匀性及画面品质。然而，波长转换薄膜的边缘发生失效区域的大小取决于环境条件(例如，湿度)，无法事先界定清楚，目前采用量子点的光学元件尚无一旦边缘区域发生量子点失效时较好的因应方案。

此外，采用量子点的光学元件的边缘区域的光线实际上不会被利用到。目前采用量子点的光学元件尚无回收利用边缘区域未被利用到的光线的方案。

发明内容

因此，本发明所欲解决的一技术问题在于提供一种供液晶显示系统用且包含量子点的光学元件。根据本发明的光学元件一旦其边缘区域发生量子点失效时能减少原始光线在边缘漏光的影响。并且，根据本发明的光学元件可以回收利用边缘区域未被利用到的部分光线。

根据本发明的一较佳具体实施例的光学元件包含波长转换薄膜、透明下阻气薄膜、透明上阻气薄膜以及透光薄膜。波长转换薄膜具有上表面以及下表面。波长转换薄膜包含透明基材以及多个第一量子点。多个第一量子点均匀地分布于透明基材内。透明下阻气薄膜接合于波长转换薄膜的下表面上。透明上阻气薄膜接合于波长转换薄膜的上表面上，并且具有顶表面。透明上阻气薄膜的顶表面其上定义第一显示区域以及边缘区域。边缘区域围绕第一显示区域。透光薄膜形成于透明上阻气薄膜的顶表面上，并且仅覆盖边缘区域。透光薄膜的反射率的范围为40％～80％。当第一色光自透明下阻气薄膜的下方射向根据本发明的光学元件时，第一色光的第一部分光经多个第一量子点转换成第二色光，第二色光穿过透明上阻气薄膜。第一色光的其余部分光从透明上阻气薄膜的顶表面射出并且与第二色光混光成第三色光。

于一具体实施例中，根据本发明的光学元件组装于液晶显示系统内。液晶显示系统包含内边框，并且定义第二显示区域。液晶显示系统的第二显示区域的面积等于或大于透明上阻气薄膜的顶表面的第一显示区域的面积。

于一具体实施例中，波长转换薄膜还包含多个第二量子点。多个第二量子点均匀地分布于透明基材内。第一色光的第二部分光经多个第二量子点转换成第四色光，第四色光穿过透明上阻气薄膜。第一色光的其余部分光从透明上阻气薄膜的顶表面射出，并且与第二色光、第四色光混光成第五色光。

于一具体实施例中，透明基材的第一折射率的范围为1.46～1.50。透明下阻气薄膜的第二折射率的范围为1.55～1.65。透明上阻气薄膜的第三折射率的范围为1.55～1.65。

于一具体实施例中，透光薄膜可以由浅色油墨所形成。

进一步，根据本发明的光学元件还包含多个散射颗粒。散射颗粒均匀地分布于透光薄膜内。于一具体实施例中，多个散射颗粒包含多个二氧化钛颗粒、多个硫酸钡颗粒或多个硫酸钙颗粒等。

进一步，根据本发明的光学元件还包含多个荧光颗粒。荧光颗粒均匀地分布于透光薄膜内。第一色光的第三部分光通过透光薄膜经多个荧光颗粒转换成第六色光。第六色光与第一色光的第三部分未转换的部分混光成第七色光。

与现有技术不同，根据本发明的光学元件一旦其边缘区域发生量子点失效时能减少原始光线在边缘漏光的影响。并且，根据本发明的光学元件可以回收利用边缘区域未被利用到的部分光线。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1根据本发明的一较佳具体实施例的光学元件的外观视图；

图2图1中光学元件沿A-A线的剖面视图；

图3根据本发明的较佳具体实施例的光学元件的一必要元件-透明上阻气薄膜的顶视图；

图4图1中光学元件沿A-A线的另一剖面视图；

图5图1中光学元件沿A-A线的另一剖面视图。

附图标号说明：

1 光学元件

10 波长转换薄膜

102 上表面

104 下表面

106 透明基材

108 第一量子点

109 第二量子点

12 透明下阻气薄膜

14 透明上阻气薄膜

142 顶表面

144 第一显示区域

146 边缘区域

16 透光薄膜

17 散射颗粒

18 荧光颗粒

2 液晶显示系统

22 液晶显示面板组合

222 第二显示区域

24 内边框

26 导光板

28 反光板

L1 第一色光

L1a 第一部分光

L1b 第二部分光

L1c 第三部分光

L2 第二色光

L3 第三色光

L4 第四色光

L5 第五色光

L6 第六色光

L7 第七色光

具体实施方式

请参阅图1至图4，该等附图示意地示出根据本发明的一较佳具体实施例的光学元件1。图1根据本发明的较佳具体实施例的光学元件1的外观视图。图2图1中光学元件1沿A-A线的剖面视图，以示意地示出根据本发明的较佳具体实施例的光学元件1的架构。图3根据本发明的较佳具体实施例的光学元件1的一必要元件-透明上阻气薄膜14的顶视图。图4图1中光学元件1的另一剖面视图，液晶显示系统2的液晶显示面板组合22以及内边框24也示意地示出于图4中。图5是图1中光学元件1的另一剖面视图，液晶显示系统2的液晶显示面板组合22以及内边框24也示意地示出于图5中。

如图1至图5所示，根据本发明的光学元件1包含波长转换薄膜10、透明下阻气薄膜12、透明上阻气薄膜14以及透光薄膜16。

波长转换薄膜10具有上表面102以及下表面104。波长转换薄膜10包含透明基材106以及多个第一量子点108。多个第一量子点108均匀地分布于透明基材106内。

于一具体实施例中，透明基材106可以由紫外线硬化树脂等高分子材料所形成，但并不以此为限。

于一具体实施例中，多个第一量子点108可以由第一II-VI族化合物、第一III-V族化合物、第一IV-VI族化合物、第一IV族化合物或上述化合物的混合物所形成。

于一具体实施例中，形成本发明所采用的多个第一量子点108的第一II-VI族化合物可以由CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe或其他II-VI族化合物所形成。

于一具体实施例中，形成本发明所采用的多个第一量子点108的第一III-V族化合物可以由GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb或III-V族化合物所形成。

于一具体实施例中，形成本发明所采用的多个第一量子点108的第一IV-VI族化合物可以由SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe或其他IV-VI族化合物所形成。

于一具体实施例中，形成本发明所采用的多个第一量子点108的第一IV族化合物可以由Si、Ge、SiC、SiGe或其他IV族化合物所形成。

透明下阻气薄膜12接合于波长转换薄膜10的下表面104上。

透明上阻气薄膜14接合于波长转换薄膜10的上表面102上，并且具有顶表面142。如图3所示，透明上阻气薄膜14的顶表面142其上定义第一显示区域144以及边缘区域146。边缘区域146围绕第一显示区域144。

于一具体实施例中，透明上阻气薄膜14与透明下阻气薄膜12皆可以是由高分子材料所形成，例如，聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚酰亚胺(polyimide)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯(polyethylene)、聚乙烯基(polyvinyl)、聚-二乙炔(poly-diacetylene)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene-vinylene)、多肽(polypeptide)、多醣(polysaccharide)、聚砜(polysulfone)、聚吡咯(polypyrrole)、聚咪唑(polyimidazole)、聚噻吩(polythiophene)、聚醚(polyether)、环氧树脂(epoxy)、石英玻璃(silica glass)二氧化硅凝胶(silica gel)、硅氧烷(siloxane)、多磷酸盐(polyphosphate)、水凝胶(hydrogel)、琼脂糖(agarose)、纤维素(cellulose)，等。

如图2及图4所示，透光薄膜16形成于透明上阻气薄膜14的顶表面142上，并且仅覆盖边缘区域146。特别地，透光薄膜16的反射率的范围为40％～80％。因此，射向透光薄膜16的光线会被部分穿透，部分反射。

当第一色光L1自透明下阻气薄膜12的下方射向根据本发明的光学元件1时，第一色光L1的第一部分光L1a经多个第一量子点108转换成第二色光L2，第二色光L2穿过透明上阻气薄膜14。第一色光L1一般大多是采用蓝色光。第一色光L1之其余部分光从透明上阻气薄膜14的顶表面142射出并且与第二色光L2混光成第三色光L3。于实际应用中，第三色光L3可以是白光，但并不以此为限。当对应边缘区域146的第一量子点108尚未失效时，射向透光薄膜16的第一色光L1会被部分反射，以利再被利用。从透光薄膜16射出的光线也是第三色光L3，但是其亮度较低。当对应边缘区域146的第一量子点108失效时，射向透光薄膜16的第一色光L1会被部分反射，以利再被利用。从透光薄膜16射出的光线则是第一色光L1，但是其亮度较低以减少原始光线(第一色光L1)在边缘漏光的影响。

于一具体实施例中，如图4所示，根据本发明的光学元件1组装于液晶显示系统2内。液晶显示系统2包含内边框24以及液晶显示面板组合22。液晶显示面板组合22定义第二显示区域222。液晶显示面板组合22的第二显示区域222的面积等于或大于透明上阻气薄膜14的顶表面142的第一显示区域144的面积。于图4所示范例中，液晶显示面板组合22的第二显示区域222的面积等于透明上阻气薄膜14的顶表面142的第一显示区域144的面积。

背光装置的光源、多片光学膜片等并未示出于图4中。须强调的是，根据本发明的光学元件1可以组装于侧光式背光装置内，侧光式背光装置必定包含导光板26，如图4所示根据本发明的光学元件1可以设置于导光板26上方。需声明的是，根据本发明的光学元件1也可以设置于导光板26下方。于图4中，反光板28设置于导光板26的下方，用以反射光线。根据本发明的光学元件1也可以组装于直下式背光装置内，直下式背光装置则不须导光板。于一具体实施例中，内边框24可以由高分子材料所制成，但并不以此为限。液晶显示面板组合22的下表面可以贴合于内边框24上。

于一具体实施例中，如图5所示，波长转换薄膜10还包含多个第二量子点109。多个第二量子点109均匀地分布于透明基材106内。第一色光L1的第二部分光L1b经多个第二量子点109转换成第四色光L4，第四色光L4穿过透明上阻气薄膜14。第一色光L1的其余部分光从透明上阻气薄膜14的顶表面142射出，并且与第二色光L2、第四色光L4混光成第五色光L5。图5中具有与图4中相同号码标记的元件，有相同或类似的结构以及功能，在此不多做赘述。

于一具体实施例中，同样地，多个第二量子点109可以由第二II-VI族化合物、第二III-V族化合物、第二IV-VI族化合物、第二IV族化合物或上述化合物的混合物所形成。

于一具体实施例中，透明基材106的第一折射率的范围为1.46～1.50。透明下阻气薄膜12的第二折射率的范围为1.55～1.65。透明上阻气薄膜14的第三折射率的范围为1.55～1.65。

于一具体实施例中，透光薄膜16可以由浅色油墨(例如，白色油墨)所形成。

进一步，根据本发明的光学元件1还包含多个散射颗粒17。散射颗粒17均匀地分布于透光薄膜16内。散射颗粒17用以散射穿过透光薄膜16的光线。

于一具体实施例中，多个散射颗粒17可以包含多个二氧化钛颗粒、多个硫酸钡颗粒或多个硫酸钙颗粒等。

进一步，根据本发明的光学元件1还包含多个荧光颗粒18，例如，黄色荧光颗粒、绿色荧光颗粒等。荧光颗粒18均匀地分布于透光薄膜16内。第一色光L1的第三部分光L1c通过透光薄膜16经多个荧光颗粒18转换成第六色光L6。第六色光L6与第一色光L1的第三部分光L1c未转换的部分混光成第七色光L7。当对应边缘区域146的第一量子点108尚未失效时，第七色光L7的色相接近第三色光L3的色相或第五色光L5的色相。当对应边缘区域146的第一量子点108失效时，经过透光薄膜16的第一色光L1经多个荧光颗粒18转换向红光偏移，可以减少原始光线(第一色光L1)在边缘漏光的影响。

通过较佳具体实施例的详述，相信能让人了解本发明与现有技术不同。根据本发明的光学元件一旦其边缘区域发生量子点失效时能减少原始光线在边缘漏光的影响。并且，根据本发明的光学元件可以回收利用边缘区域未被利用到的部分光线。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的面向内。因此，本发明所申请的专利范围的面向应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (8)

1.一种光学元件，其特征在于，包含：

波长转换薄膜，具有上表面以及下表面，所述波长转换薄膜包含透明基材以及多个第一量子点，所述多个第一量子点均匀地分布于所述透明基材内；

透明下阻气薄膜，接合于所述波长转换薄膜的所述下表面上；

透明上阻气薄膜，接合于所述波长转换薄膜的所述上表面上且具有顶表面，所述顶表面其上定义第一显示区域以及边缘区域，所述边缘区域围绕所述第一显示区域；以及

透光薄膜，形成于所述透明上阻气薄膜的所述顶表面上且仅覆盖所述边缘区域，所述透光薄膜的反射率的范围为40％～80％；

其中当第一色光自所述透明下阻气薄膜的下方射向所述光学元件时，所述第一色光的第一部分光经所述多个第一量子点转换成第二色光，所述第二色光穿过所述透明上阻气薄膜，所述第一色光的其余部分光从所述透明上阻气薄膜的顶表面射出并且与所述第二色光混光成第三色光。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件组装于液晶显示系统内，所述液晶显示系统包含内边框且定义第二显示区域，所述第二显示区域的面积等于或大于所述第一显示区域的面积。

3.根据权利要求2所述的光学元件，其中所述波长转换薄膜还包含多个第二量子点，所述多个第二量子点均匀地分布于所述透明基材内，所述第一色光的第二部分光经所述多个第二量子点转换成第四色光，所述第四色光穿过所述透明上阻气薄膜，所述第一色光的其余部分光从所述透明上阻气薄膜的顶表面射出并且与所述第二色光、所述第四色光混光成第五色光。

4.根据权利要求2所述的光学元件，其中所述透明基材的第一折射率的范围为1.46～1.50，所述透明下阻气薄膜的第二折射率的范围为1.55～1.65，所述透明上阻气薄膜的第三折射率的范围为1.55～1.65。

5.根据权利要求2所述的光学元件，其中所述透光薄膜由浅色油墨所形成。

6.根据权利要求5所述的光学元件，进一步包含多个散射颗粒，所述散射颗粒均匀地分布于所述透光薄膜内。

7.根据权利要求6所述的光学元件，其中所述多个散射颗粒包含选自由多个二氧化钛颗粒、多个硫酸钡颗粒以及多个硫酸钙颗粒所组成的群组中的其一。

8.根据权利要求5所述的光学元件，进一步包含多个荧光颗粒，所述荧光颗粒均匀地分布于所述透光薄膜内，所述第一色光的第三部分光通过所述透光薄膜经所述多个荧光颗粒转换成第六色光，所述第六色光与所述第一色光的所述第三部分未转换的部分混光成第七色光。

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