TW201445791A - 光色轉換膜及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種光色轉換膜，其包含基材，及位於基材上之光色轉換層，其中該光色轉換層係由包含螢光粉、丙烯酸酯官能基之寡聚物、丙烯酸酯官能基之單體及光起始劑之組合物所製得，螢光粉為組合物中唯一的粉體，且光色轉換層之厚度為100微米至300微米。本發明另關於一種光色轉換膜的製造方法，其包含將上述光色轉換膜的組合物施加於基材上，及將組合物固化以形成光色轉換膜。本發明之光色轉換膜不需使用光擴散粒子即具有優良的勻光性，使用壽命長，且無需經溶劑製程，其搭配如發光二極體之照明設備使用兼具環保及節能特性。

Description

光色轉換膜及其製造方法
本發明係關於一種光色轉換膜及其製造方法，且特別關於一種適用於發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)，並提供優良勻光性之光色轉換膜。
隨著綠能產業，如太陽能風力發電等再生能源與LED/OLED照明產業的興盛及快速發展，多種節能照明產品已日漸普及於日常生活中。在這些照明產品中，LED/OLED照明器最受矚目。如何提供更亮、更省電且視覺效果更佳的產品，一直是產業主要的研發目的之一。近年來，業界更致力於改良LED/OLED的封裝材料及LED/OLED模組的整合，從各方面針對現有LED/OLED照明模組之取光性不足、耐熱性不足或散熱等問題加以改良，以期提供發光效率更高、穩定且耐用的照明模式。
過去改良LED/OLED照明模組的方法非常多元，其中針對封裝材料的改良已廣泛應用於商用照明中。為了不影響視覺效果，此類封裝材料必須具有適當的透光度、折射率等光學性質，較佳具有光學透明性、耐熱性及提供所需黏合功能的黏著性。此外，為了能調節輸出光源的色彩，上述封裝材料中常導入光色轉換粒子或是螢光粉，使得輸出光源在通過封裝材料中之螢光材料後能輸出所需顏色的光源。
惟，上述封裝材料的改良係針對單一LED/OLED燈泡。因此，習知照明模組中易發生的點光源失效之缺點並無法透過上述改良獲得改善。另外，由於封裝材料常需具有混光效果，使得輸出光源在通過封裝材料中的螢光材料後能輸出所需顏色的光源，因此，針對單一LED/OLED燈泡的封裝會產生整體模組輸出光源的勻度不一，造成視覺效果不佳的情況。
有鑑於此，本發明提供一種具優良勻光性的光色轉換膜，其可用於整個LED/OLED照明模組之封裝製程中，因此，即使LED/OLED照明模組中之某幾個點光源失效，仍能得到勻化輸出的組合光。
本發明之主要目的在於提供一種光色轉換膜，其可用於LED或OLED等照明模組中以提供具有所需顏色之均勻光。
本發明之光色轉換膜包含：一基材；及一位於該基材上之光色轉換層，其中該光色轉換層係由包含以下組分之組合物所製得：(a)螢光粉；(b)丙烯酸酯官能基之寡聚物；(c)丙烯酸酯官能基之單體；及(d)光起始劑；其中組份(a)為組合物中唯一的粉體；且其中該光色轉換層之厚度為100微米至300微米。
本發明之另一目的在於提供一種光色轉換膜之製造方法，其包含：將上述之光色轉換層組合物施加於一基材上；及將該組合物固化以形成該光色轉換膜。
11‧‧‧光色轉換層樹脂
12‧‧‧光色轉換層粒子
13‧‧‧基材
14‧‧‧光色轉換層
圖1係本發明之光色轉換膜的示意圖。
為了讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明提供一種光色轉換膜，例如圖1所示，其包含基材13，及在基材13上之包含光色轉換層樹脂11與光色轉換層粒子12的光色轉換層14，其中光色轉換層粒子12即為(a)螢光粉；而光色轉換層樹脂11則包含(b)丙烯酸酯官能基之寡聚物、(c)丙烯酸酯官能基之單體及(d)光起始劑。在本發明之一較佳實施態樣中，光色轉換層無需包含光擴散粒子。
本發明係利用螢光粉，與螢光粉之分子結構相容的丙烯酸酯官能基之單體與寡聚物，及光起始劑，配製成光色轉換層組合物，經由噴墨列印、網版印刷或直接塗佈等製程，在一基材上製作光色轉換層。
本發明所用之基材可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者已知者，較佳係塑膠基材。上述塑膠基材並無特殊限制，其例如但不限於：聚酯樹脂，如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)；聚丙烯酸酯樹脂，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)；聚烯烴樹脂，如聚乙烯或聚丙烯；聚環烯烴樹脂；聚醯胺樹脂，如尼龍6、尼龍66或MXD尼龍(間二甲苯二胺/己二酸共聚物)；聚醯亞胺樹脂；聚碳酸酯(PC)樹脂；聚胺基甲酸酯樹脂；聚氯乙烯；三醋酸纖維素；聚乳酸；經取代之烯烴類聚合物，如聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇；共聚物型樹脂，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；或上述之組合。在本發明中，基材較佳為聚酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚環烯烴樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹 脂、聚氯乙烯、三醋酸纖維素、聚乳酸或其組合；更佳為聚甲基丙烯酸甲酯或聚對苯二甲酸乙二酯。在本發明中，基材之厚度並無特殊限制，通常取決於所欲製得之產品的需求，一般為約1微米(μm)至約500微米，較佳為約35微米至約300微米，更佳為約50微米至約200微米。上述基材之厚度可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約15微米至約350微米，或約25微米至約250微米。在本發明之一較佳實施態樣中，基材為可撓式基材。
本發明係利用高色度的螢光粉作為光色轉換劑，搭配與螢光粉相容之丙烯酸酯官能基之寡聚物及單體，將彼等均勻混合使螢光粉均勻分散以形成組合物，再利用輻射固化法以達到快速固化之目的。本發明方法可以避免習知使用有機溶劑而產生揮發性有機化合物(VOC)，及乾燥後樹脂與黏合劑不相容等問題發生。在本發明中，螢光粉是組合物中唯一的粉體，藉由使用特定之與其相容的光色轉換層樹脂，使得螢光粉能夠均勻分散於組合物中，因此可省去額外添加其他光擴散粒子的工序，具有製程簡化與提供勻光功效的優異功效。
適用於本發明組合物中的螢光粉在紫外光-可見光(UV-Vis)吸收光譜之約350奈米(nm)至約490奈米的波長間具有吸收峰，螢光粉分子量為約103至約105，且螢光粉之粒徑為約1微米至約100微米，較佳為約1微米至約50微米，更佳為約5微米至約40微米，最佳為約7微米至約15微米。在本發明中，螢光粉之含量以組合物總重量計為約20重量%至約45重量%，較佳為約25重量%至約45重量%，更佳為約30重量%至約45重量%。上述螢光粉的含量可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約28重量%至約35重量%，或約32重量%至約41重量%。
適用於本發明中之螢光粉可選自市售品，例如雄鼎科技所生產之螢光粉HSD-81000系列、HSD-83000系列、HSD-85000系列、HSD-87000系列或HSD-8800系列，其實際產品例如：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。
本發明組合物無需包含任何溶劑，但另包含與螢光粉相容之丙烯酸酯官能基之寡聚物、丙烯酸酯官能基單體及光起始劑。
本發明中所述之(甲基)丙烯酸酯係指甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的總稱。而本發明組合物中的透明樹脂係選用與上述螢光粉相容之丙烯酸酯官能基之寡聚物。適用於本發明中之丙烯酸酯官能基之寡聚物可為(甲基)丙烯酸酯寡聚物，如聚酯(甲基)丙烯酸酯(polyester(meth)acrylate)，其較佳例如但不限於聚酯二(甲基)丙烯酸酯(polyester di(meth)acrylate)；或聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，其較佳例如但不限於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 urethane di(meth)acrylate)或矽氧烷聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(siliconized urethane(meth)acrylate)或彼等之混合物。根據本發明，丙烯酸酯官能基之寡聚物較佳為聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯；更佳為脂肪族聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。該寡聚物之分子量為約1,000至約100,000，較佳為約3,000至約80,000。在本發明中，丙烯酸酯官能基之寡聚物的含量以組合物總重量計為約30重量%至約70重量%，較佳為30重量%至約65重量%，更佳為30重量%至約60重量%。上述寡聚物的含量可以包含其 範圍內任意數值的較小範圍，如約35重量%至約55重量%，或約42重量%至約62重量%。
在本發明組合物中，丙烯酸酯官能基之單體可為單官能基(甲基)丙烯酸酯單體、多官能基(甲基)丙烯酸酯單體或其混合物。丙烯酸酯官能基之單體可進一步提供架橋作用，降低螢光粉析出之現象產生。
適用於本發明之單官能基(甲基)丙烯酸酯單體可選自，但不限於，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(ethoxylated 2-phenoxy ethyl acrylate)、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯(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)、異辛基丙烯酸酯(isooctyl acrylate)、硬脂酸(甲基)丙烯酸酯(stearyl(meth)acrylate)、異癸基丙烯酸酯(isodecyl acrylate)、異冰片基(甲基)丙烯酸酯(isoborny(meth)acrylate)、苄基丙烯酸酯(benzyl acrylate)、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(2-hydroxyethyl metharcrylate phosphate)、丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl acrylate)、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate)及其混合物所組成之群組。
適用於本發明之多官能基之(甲基)丙烯酸酯類單體可選自，但不限於，由3-羥-2,2-二甲基丙酸3-羥-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(ethoxylated 1,6-hexanediol diacrylate)、二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycol diacrylate)、三環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)、乙氧化雙酚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(ethoxylated 2-methyl-1,3-propanediol diacrylate)、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-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯(tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(propoxylated trimethylolpropane triacrylate)、三羥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)、雙-三羥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環己酯(allylated cyclohexyl dimethacrylate)、二甲基丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate dimethacrylate)、乙氧基化三羥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)異氰脲酸酯 (tris(acryloxyethyl)isocyanurate)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)及其混合物所組成之群組。
較佳地，可用於本發明中之單官能基或多官能基單體為2-苯氧基乙基丙烯酸酯、月桂酸(甲基)丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羥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羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
可用於本發明之市售單官能基或多官能基單體包括：由長興公司生產，商品名為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公司生產，商品名為SR506、SR242、SR949、SR444、CD501、SR454、SR454HP、SR492、SR9008、SR9035或CD9051等。
根據本發明，(甲基)丙烯酸酯單體的種類與用量一般視所使用的丙烯酸酯官能基之寡聚物的種類、添加量與所得組合物的用途而調整。舉例言之，本發明組合物可視需要添加單官能基之(甲基)丙烯酸酯單體，其具有稀釋劑之功用，以調整所得組合物的黏度，並提高其塗佈施用的操作性；本發明組合物亦可視需要添加多官能基之(甲基)丙烯酸酯單體，由於該單體包含多個可進行反應的官能基，因此有利於後續固化反應的進行。本發明所屬技術領域具有通常知識者，依據本案說明書之揭露與其相關知識，可視需要調整(甲基)丙烯酸酯單體與丙烯酸酯官能基之寡聚物的種類與添加量，以製得具有所需性質的組合物。在本發明中，(甲基)丙烯酸酯單體之含量以組合物總重量計為約9重量%至約40重量%，較佳為約9重量%至35重量%，更佳為約15量%至30重量%。上述單體的含量可以包含其範圍內任意數值的較 小範圍，如約12重量%至約32重量%，或約18重量%至約28重量%。
適用於本發明中之光起始劑係本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，其例如但不限於二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、2-羥基-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-羥基環己基苯基酮(1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide)或彼等之混合物。較佳之光起始劑為二苯甲酮、1-羥基環己基苯基酮或2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物。在本發明中，光起始劑之含量以組合物總重量計，為約0.1重量%至約10重量%，較佳為約0.5重量%至約5重量%，更佳為約2.0重量%至約3.5重量%。上述光起始劑的含量可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約0.8重量%至約8重量%，或約1.5重量%至約6重量%。
本發明所使用之光色轉換層樹脂(除螢光粉外之其他組份)具有良好的光安定性與高透光性，能搭配螢光粉使製得之光色轉換膜具有良好的顯色效果。
本發明之組合物可視需要包含本發明所屬技術領域中具有通常知識者熟知之添加劑，其例如但不限於，硬化劑、硬化促進劑、抗氧化劑或其組合。
本發明另提供一種光色轉換膜之製造方法，其包含將上述光色轉換層組合物施加於一基材上；及將該組合物固化以形成該光色轉換膜。在本發明之製造方法中，組合物的施加方式係本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，其例如但不限於，模頭塗佈、線棒塗佈、噴霧塗佈(spray coating)、狹縫式塗佈法(slot die coating)、滾輪塗佈法(roller coating)、含浸塗佈法(dip coating)、旋轉塗 佈法(spin coating)、簾塗法(curtain coating)、噴墨列印(inkjet printing)、柔版印刷、製版印刷(offset printing)、網版印刷或上述之組合，較佳為使用線棒塗佈、滾輪塗佈法、噴墨列印、柔版印刷、網版印刷或上述之組合，更佳為使用線棒塗佈、滾輪塗佈法或上述方法之組合。
而適用於本發明中之固化方法為輻射固化，其例如但不限於熱固化及光固化，較佳為UV光固化。本發明藉由上述方法形成之光色轉換膜的厚度為約101微米至約800微米，較佳為約150微米至約600微米。上述光色轉換膜之厚度可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約120微米至約500微米，或約160微米至約750微米。
一般光學產品的光學特性可由霧度值(Hz)、全光線透過率(Tt)、擴散光透過率(Td)及平行光透過率(Tp)等值直接表示，其中Tt=Td+Tp，Hz=Td/Tt(%)。一般而言，全光線透過率代表光學產品的穿透率，霧度值代表光學產品的擴散性。本發明之光色轉換膜具有高穿透率及高光擴散性之光學特性。根據JIS K7136標準方法量測，本發明之光色轉換膜的全光線透過率不低於約60%，較佳為高於約80%，而霧度值為約50%至約99%，較佳為約70%至約97%，更佳為約90%至約95%。此外，根據PSTC1標準方法量測，本發明之光色轉換膜的拉力值係大於約1,000克/吋(g/inch)，較佳為1,000克/吋至2,500克/吋。若拉力值小於1,000克/吋時，所製的膜無法與LED模組有效對貼，容易因密著性不佳而產生脫落的現象。若拉力值大於2,500克/吋時，所製的膜與LED模組密著性太強，有礙於日後燈泡維修更換不易的問題。
此外，本發明組合物較佳具有一定的黏度值，以緩衝形成光色轉換膜且於貼合後所產生的應力問題，使膜不易產生形變也較易緊密貼合。本發明組合物之黏度值較佳為約50,000 cps至約200,000 cps， 更佳為約70,000 cps至約170,000 cps或約100,000 cps至約150,000 cps。上述組合物之黏度值可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約80,000 cps至約160,000，或約90,000 cps至約120,000 cps。
本發明之光色轉換膜可用於光學元件中，以提供光學元件所需顏色的發射光及優良的勻光性。在本發明之一實施態樣中，光學元件包含一燈源及一基板，其中燈源發出第一光源，及基板係為導光板或透明基板。在本發明中，燈源並無特殊限制，例如但不限於UV燈源、可見光燈源、紅外光燈源或紫外光燈源，較佳為可見光燈源，如可見光LED或OLED燈源，其例如但不限於藍光LED晶片、紫外光LED晶片、可發出白、藍、綠、紅、黃或紫光之OLED晶片或紫外光OLED晶片；導光板並無特殊限制，例如但不限於正面入光反射式導光板或側邊入光反射式導光板；且透明基板亦無特殊限制，例如但不限於PMMA、PC或PET。
在本發明中，無論是包含燈源或包含LED/OLED模組之光學元件，光色轉換膜中之螢光粉會吸收第一光源，並將第一光源轉換成第二光源。在本發明中，光學元件之第一光源較佳與第二光源混光以產生白光光源。
在本發明之一實施態樣中，光色轉換膜可作為液晶顯示器之彩色濾光片，配合白光或非白光之背光源以形成RGB(紅綠藍)或RGBW(紅綠藍白)光源輸出。以包含白光背光源之液晶顯示器為例，可使用具有RGB三色之光色轉換膜作為彩色濾光片，以輸出RGB三種顏色。本發明之光色轉換膜亦可用於液晶顯示器之背光模組中作為擴散膜，以提供背光源輸出經勻化之光源。此外，以藍光LED背光源為例，搭配含黃色螢光粉之光色轉換膜，即可穩定地輸出白光之面光源，以提供色彩轉換的功能；而此面光源可再使用RGBT(紅綠藍透明)四色之光色轉換膜作為彩色濾光片，以輸出RGBW四種顏色。
在本發明之較佳實施態樣中，本發明所屬技術領域中具有通常知識者係視需要選擇可分別將特定顏色之背光源轉換為紅光、綠光及藍光之螢光粉，將包含不同螢光粉之組合物分別噴墨列印在透明基板的紅色畫素區域R、綠色畫素區域G及藍色畫素區域B上，然後將組合物經輻射固化以形成光色轉換膜。接著，將紫外光LED設置於透明基板下方作為背光源，藉由透明基板上的光色轉換膜將LED發出的紫外光分別轉成紅光、綠光及藍光，使得本發明之光色轉換膜可作為液晶顯示器之彩色濾光片。
本發明之光學元件係用於照明。以包含LED模組之光學元件為例，選用藍光LED模組搭配含黃色螢光粉之光色轉換膜，即可穩定地輸出白光之面光源。相較於先前技術，使用該光學元件用於照明，能提供具有穩定輸出與均勻化之面光源，且能避免個別燈泡元件失效或故障時，視覺上不均一(即看得到明顯暗點的缺陷)之缺點。另外，相較於習知LED/OLED封裝材料，使用本發明之光色轉換膜可克服習知材料需要個別封裝而產生整體光源性不均等問題。舉例言之，當觀察一藍光LED模組中之燈泡具有非連續缺陷時，若其LED模組外以本發明之光色轉換膜包覆後再觀察，發現該LED模組相較於無缺陷的LED模組並沒有明顯的暗點。此觀察距離至少為約3公尺以上所產生的視覺效果，較佳為約5公尺以上，更佳為約5公尺至約20公尺。而為達上述功效，本發明光色轉換層之厚度為約100微米至約300微米，較佳為約100微米至約200微米。上述光色轉換層之厚度可以包含其範圍內任意數值的較小範圍，如約120微米至約250微米，或約150微米至約220微米。
本發明之光色轉換膜的製程簡單，可搭配現有較便宜的光源模組降低成本，有利於工業化量產。此外，本發明之光色轉換膜可使用可撓式基材形成可撓式光色轉換膜，其適用於非平面形光源模組，如 球形LED/OLED模組或波浪形LED/OLED模組，以用於非平面形照明。再者，本發明之光色轉換層組合物因含有可光固化組份，可提供較佳之基材適用性，避免習知LED模組之光色轉換膜/板，因應力而產生翹曲等不良視覺效果。且據本發明較佳實施態樣之一發現，本發明之光色轉換層組合物具有優異的耐高溫高濕的特性，於高溫高溼測定前後仍保有其光學性能(穿透度大於80%，霧度差值(△Hz)小於1)，特別適用於戶外照明或特殊照明環境下的需求。
以下實施例係用於對本發明作進一步說明，唯非用以限制本發明之範圍。任何熟悉此項技藝之人士可輕易達成之修飾及改變均包括於本案說明書揭示內容及所附申請專利範圍之範圍內。
實施例 <光色轉換膜組合物之前驅物性質測定> 製備例1至6
根據以下描述之方式製備例1至6之光色轉換層組合物，其組成如表1所列。
首先，將各組分以表1所列之重量(公克)混合，於室溫及暗室中，進行攪拌至完全混合均勻，以形成光色轉換層組合物。然後，於固化能量1500毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)的條件下，於500微米的玻璃基材(穿透度為91.4%)上形成100微米厚的光色轉換層。
(a)寡聚物與單官能單體混合物：Sartomer公司所生產之CN966J75，其包含75重量%聚胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯與25重量%單官能單體SR506：異冰片基丙烯酸酯。
(b)單官能單體：長興公司所生產之EM219：異癸基丙烯酸酯。
(c)單官能單體：長興公司所生產之EM211：2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯。
(d)光起始劑：1-羥基環己基苯基酮(BASF公司所生產，Irgacure 184)。
上述組分(a)至(d)之純度均大於99%。
測試方法1：
霧度：使用NDH 5000W霧度計(Nippon Denshoku公司)量測固化前後之光色轉換層組合物與光色轉換膜的霧度值，並計算其差值(△Hz)。
穿透度：使用NDH 5000W霧度計量測固化前後之光色轉換層組合物與光色轉換轉換膜的穿透度(分別為TTa及TTb)。
色度：利用色度計(Color Quest XE[Hunter Lab公司])，依據CIE 1976制定之標準與ASTM E313方法量測待測樣品之b*值，並計算其差值(△b*)。
測試結果：
上述所得之測試結果紀錄於表2中。
由表1與表2可知，本發明之光色轉換膜組合物之前驅物(製備例1至6)於固化前後的穿透度皆大於90%，霧度差值(△Hz)皆小於0.10，且色度差值(△b*)皆小於0.30。因此，本發明組合物之膠材(除螢光粉外之組份)本身不易質變於固化前後具有一致的光學性質性，即高透光性(穿透度皆大於90%)與低黃變性(△b*小於0.30)，亦具有良好的顯色效果。
實施例1至6及比較例1及2
同製備例1至6並根據以下描述之方式，將各組分以表3所列之重量(公克)混合，其中進一步添加組分(e)，以形成光色轉換層組合物之膠液。然後，於固化能量1500毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)的條件下，於500微米的玻璃基材(穿透度為91.4%)上形成100微米厚的光色轉換層。
上述(a)至(d)同表1所示，及(e)為黃色螢光粉(雄鼎科技所生產之HSD-86450)。
測試方法2：
拉力測試：成膜方式為將各製備例及比較例的膠液均勻攪拌，將黃色螢光粉充分分散後，以線棒塗佈在50微米的PET膜上，經UV光於固化能量1,500毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)的條件下，固化後形成 100微米厚度之塗膜，接著和25微米之PET對貼，以PSTC1標準方法由拉力儀(Chem Instuments所生產之Model number：AR-1000)進行拉力測試以得拉力值F(克/吋)。
測試結果：
上述所得之測試結果紀錄於表4。
由表3與表4可知，本發明之光色轉換膜組合物(實施例1至6)於固化後之拉力值均大於1000克/吋，而比較例1之拉力值僅為500克/吋。
測試方法3： <實施例1、6與製備例1於高溫高濕下進行測定>
在固化能量1500毫焦耳/平方公分的條件下，將實施例1、6與製備例1之膠液各於500微米的玻璃基材(穿透度91.4%)上形成100微米厚的膜。將該膜於高溫高濕條件(60℃，90%RH，300小時)下進行以下測定。
霧度：使用NDH 5000W霧度計(Nippon Denshoku公司)量測高溫高濕測試前後之光色轉換膜的霧度值(Hz)。
穿透度：使用NDH 5000W霧度計(Nippon Denshoku公司)量測高溫高濕測試前後之光色轉換膜的穿透度(TT)。
色度：利用色度計(Color Quest XE[Hunter Lab公司])，依據CIE 1976制定之標準與ASTM E313方法，量測待測樣品高溫高濕測試前後的b*值。
測試結果：
上述所得之測試結果紀錄於表5中。
根據表5的測定結果可知，本發明製備例1之光色轉換膜前驅物之塗膜於高溫高溼測試前後的穿透度均大於90%，霧度差值(△Hz)小於0.1，且色度差值(△b*)小於0.30。因此，本發明組合物之膠材(除螢光粉外之組份)本身不易質變具有較佳的儲存安定性與耐候性。
而本發明實施例1、6之光色轉換膜於高溫高溼測試前後的穿透度均大於80%，霧度差值(△Hz)均小於1。因此，本發明組合物具有耐高溫高濕的特性與高霧度(大於90%)等良好的光學性質。
本發明之光色轉換膜組合物不需使用光擴散粒子即可製得具有高霧度等良好的光擴散性質之光色轉換層，且在形成光色轉換膜過程中不需使用溶劑，僅需以輻射固化即可快速有效的將該組合物成膜，若搭配LED之照明設備使用兼具環保及節能特性。此外，本發明之光 色轉換膜可經調整為具有一定的黏度，特別適用於LED或OLED上作為光色轉換之用。
11‧‧‧光色轉換層樹脂
12‧‧‧光色轉換層粒子
13‧‧‧基材
14‧‧‧光色轉換層

Claims (19)

  1. 一種光色轉換膜，其包含：一基材；及一位於該基材上之光色轉換層；其中該光色轉換層係由包含以下組分之組合物所製得：(a)螢光粉；(b)丙烯酸酯官能基之寡聚物；(c)丙烯酸酯官能基之單體；及(d)光起始劑；其中組分(a)為該組合物中唯一的粉體；且其中該光色轉換層之厚度為100微米至300微米。
  2. 如請求項1之光色轉換膜，其中該螢光粉在紫外光-可見光吸收光譜之350奈米至490奈米的波長間具有吸收峰。
  3. 如請求項1之光色轉換膜，其中該螢光粉之粒徑為1微米至100微米。
  4. 如請求項1之光色轉換膜，其中該螢光粉以組合物總重量計為20重量%至45重量%。
  5. 如請求項1之光色轉換膜，其中該丙烯酸酯官能基之寡聚物包含(甲基)丙烯酸酯寡聚物。
  6. 如請求項1之光色轉換膜，其中該丙烯酸酯官能基之寡聚物以組合物總重量計為30重量%至70重量%。
  7. 如請求項1之光色轉換膜，其中該丙烯酸酯官能基之單體包含單官能基(甲基)丙烯酸酯單體、多官能基(甲基)丙烯酸酯單體或其組合。
  8. 如請求項1之光色轉換膜，其中該丙烯酸酯官能基之單體以組合 物總重量計為9重量%至40重量%。
  9. 如請求項1之光色轉換膜，其中該光起始劑係選自由二苯甲酮、二苯乙醇酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物及其混合物所組成之群。
  10. 如請求項1之光色轉換膜，其中該光起始劑以組合物總重量計為0.1重量%至10重量%。
  11. 如請求項1之光色轉換膜，其中該組合物進一步包含硬化劑、硬化促進劑、抗氧化劑或其組合。
  12. 如請求項1之光色轉換膜，其中該基材為可撓式基材。
  13. 如請求項1之光色轉換膜，其以JIS K7136標準方法所測得之霧度值為50%至99%。
  14. 如請求項1之光色轉換膜，其以PSTC1標準方法所測得之拉力值係大於1,000克/吋。
  15. 如請求項1之光色轉換膜，其具有101微米至800微米之厚度。
  16. 一種光色轉換膜之製造方法，其步驟包含：將一如請求項1所定義之組合物施加於一基材上；及將該組合物固化以形成該光色轉換膜。
  17. 如請求項16之製造方法，其中該組合物的施加方法係選自由模頭塗佈、線棒塗佈、噴霧塗佈、狹縫式塗佈法、滾輪塗佈法、含浸塗佈法、旋轉塗佈法、簾塗法、噴墨列印、柔版印刷、製版印刷、網版印刷及其組合所組成之群。
  18. 如請求項16之製造方法，其中該固化方法為輻射固化。
  19. 一種光學元件，其包含如請求項1之光色轉換膜。
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