TW201643234A - 色彩轉換膜、其製造方法、背光單元和顯示設備 - Google Patents

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Abstract

本說明書中所述的本發明是有關於一種色彩轉換膜，其包含樹脂基質和有機螢光物質，所述有機螢光物質分散於所述樹脂基質中，並且吸收藍光或綠光且發射光的波長不同於吸收光，其中所述樹脂基質包含熱塑性樹脂，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率，和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數；所述色彩轉換膜的製備方法，和包含所述色彩轉換膜的背光單元。

Description

色彩轉換膜、其製造方法、背光單元和顯示設備
本申請案是有關於一種色彩轉換膜和其製備方法。另外，本申請案是有關於一種包含色彩轉換膜的背光單元和顯示設備。
本申請案主張2015年1月31日在韓國智慧財產局提申的韓國專利申請案第10-2015-0015707號的優先權和權益，所述申請案的全部內容以引用的方式併入本文中。
隨著大面積型電視愈來愈普及，電視亦變得清晰度更高、更薄且功能多。高效能及高清晰度OLED TV仍具有價格競爭力之問題，且OLED TV之實際市場尚未開始。因此，為了在類似方面確保OLED相對於LCD的優勢，已不斷地進行嘗試。
作為嘗試之一，最近已併入許多量子點相關技術及原型。然而，鎘類量子點出現安全問題，諸如對用途之限制，且因此使用無鎘量子點（其相對而言無安全問題）製造背光裝置已受到愈來愈多的關注。
[技術問題] 本申請案提供具有極佳色域（color gamut）及亮度特性之色彩轉換膜、其製備方法，以及包含色彩轉換膜之背光單元和顯示設備。 [技術方案]
本申請案中的一個實施例提供一種色彩轉換膜，其包含樹脂基質和有機螢光物質，所述有機螢光物質分散於所述樹脂基質中並且吸收藍光或綠光且發射光的波長不同於吸收光，其中所述樹脂基質包含熱塑性樹脂，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜具有半高全寬(full width at half maximum；FWHM)為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率，和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數。
根據本申請案中的另一個實施例，在上述實施例中，有機螢光物質包含一種、兩種或超過兩種類型的有機螢光物質，當照射光具有位於450 nm的光發射峰、40 nm或小於40 nm的FWHM和單峰光發射強度分佈時，所述有機螢光物質具有510 nm至680 nm範圍內的最大光發射峰。
本申請案中的另一個實施例提供一種製備色彩轉換膜的方法，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數；所述方法包含將溶有有機螢光物質的熱塑性樹脂溶液塗佈於基板上，和將基板上所塗佈的熱塑性樹脂溶液乾燥。
本申請案中的另一個實施例提供一種製備色彩轉換膜的方法，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數；所述方法包含將有機螢光物質與熱塑性樹脂一起擠出。
本申請案中的另一個實施例提供一種包含所述色彩轉換膜的背光單元。
根據本申請案中的另一個實施例，背光單元包含上述色彩轉換膜中的一或多者，且可以更包含當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時具有FWHM大於60 nm之光發射峰的色彩轉換膜。本文中，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。
根據本申請案中的另一個實施例，背光單元包含上述色彩轉換膜中之兩者或大於兩者，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。本文中，色彩轉換膜皆具有60 nm或小於60 nm之FWHM。
本申請案中的另一個實施例提供包含所述背光單元的顯示設備。 [有益效果]
根據本說明書中所述實施例的色彩轉換膜包含有機螢光物質，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數，且因此具有優於包含鎘系列量子點之現有色彩轉換膜的優良環境穩定性，並且亦具有大為增加的色域。另外，上述色彩轉換膜中所含的有機螢光物質比量子點更耐受由空氣或水分引起的氧化、能夠簡化膜形成製程、具有相較於無機螢光物質系列顆粒的優良光發射效率，並且不需要顆粒粉碎或分散，且因此具有簡化膜形成製程的優勢。另外，根據本說明書中所述實施例的色彩轉換膜是使用熱塑性樹脂作為基質樹脂，且因此防止使用UV可固化樹脂時產生的反應性自由基引起螢光物質降解，並且由於溶劑與膜一起使用，因此亦能夠使膜形成之後的厚度變化最小化，並且當乾燥溶劑時，即使塗層均一性降低，仍獲得足夠的平整性。
根據本申請案之一個實施例的色彩轉換膜包含樹脂基質和有機螢光物質，所述有機螢光物質分散於所述樹脂基質中並且吸收藍光或綠光且發射光的波長不同於吸收光，其中所述樹脂基質包含熱塑性樹脂，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率，和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數。
根據本申請案中的另一個實施例，在上述實施例中，有機螢光物質包含當照射光具有位於450 nm的光發射峰、40 nm或小於40 nm的FWHM和單峰光發射強度分佈時具有510 nm至680 nm範圍內之最大光發射峰的有機螢光物質。
在實施例中，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜具有FWHM為60 nm或小於60 nm的光發射峰，同時具有大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 的吸收係數，且因此，色彩轉換膜的色域以及亮度特性得到大大的增強。
另外，在實施例中，使用有機螢光物質且因此，能夠使環境安全得到改善，因為不使用鎘、銦、鋅及其類似物之量子點或無機類螢光物質（例如Eu或Sr）中所用的重金屬。另外，量子點容易被空氣或水分氧化，且由此出現製程複雜和困難的問題，且無機類螢光物質的光發射效率相對較低及顆粒粉碎和分散條件複雜，而在所述實施例中，由於使用上述有機螢光物質，針對空氣或水分的穩定性優良，且能夠簡化膜製備製程。
根據一個實例，將稜鏡片或DBEF膜置放於膜上之後，可量測光發射峰之FWHM、量子效率和最大吸收波長下之吸收係數，所述膜藉由將溶有有機螢光物質之樹脂溶液塗佈於透明基板（諸如PET）上且乾燥或固化所得物來獲得。本文中，為了方便而使用稜鏡片或DBEF膜，且其不影響光發射峰之FWHM、量子效率和最大吸收波長下之吸收係數的值。
在本說明書中，光發射峰之FWHM意指當照射至色彩轉換膜的光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，自色彩轉換膜發射之光的光發射峰在最大光發射峰之最大高度之一半處的光發射峰的寬度。在本說明書中，光發射峰之FWHM是在膜狀態下量測。光發射峰之FWHM可由組分之類型和組成（例如有機螢光物質、樹脂基質或色彩轉換膜中所包含的其他添加劑）決定。色彩轉換膜最好具有FWHM較小的光發射峰。
在本說明書中，可使用所屬領域中已知的方法量測量子效率。舉例而言，量子效率（Qy）定義為當光照射至色彩轉換膜上時[所發射光子的數目]/[所吸收光子的數目]，並且在本文中，「所吸收光子的數目」為基於初始光子量（初始藍光光子量）減去經由色彩轉換膜吸收之後剩餘之光子之量（吸收之後的藍光光子量）的值，光子量是使用分光輻射計（拓普康公司（TOPCON Corporation））在藍光LED背光（最大光發射波長450 nm）中自正向量測，且「所發射光子的數目」是色彩轉換膜因接收自背光遞送之藍光光子而被激發之後，以綠光或紅光發射形式消耗之光子的量。
在本說明書中，最大吸收波長下的吸收係數可如所屬領域中已知來量測和計算。舉例而言，使用UV分光光度計量測在特定波長（通常為最大吸收波長）下所吸收之具有已知濃度之螢光染料溶液的吸光量，並且吸收係數可藉由使用比爾定律（Beer's Law）（A=εbc）估算ε值來計算。
根據本申請案中的一個實施例，有機螢光物質可包含吸收藍光或綠光且發射紅光的有機螢光物質、吸收藍光且發射綠光的有機螢光物質，或其混合物。具體而言，有機螢光物質包含當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時具有600 nm至680 nm範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質或具有515 nm至555 nm範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質，或其混合物。
在本說明書中，藍光、綠光以及紅光可使用所屬領域中已知的定義，且例如藍光為具有由400 nm至500 nm之波長中選出之波長的光，綠光為具有由500 nm至560 nm之波長中選出之波長的光，且紅光為具有由600 nm至780 nm之波長中選出之波長的光。在本說明書中，綠色螢光物質吸收至少一些藍光且發射綠光，且紅色螢光物質吸收至少一些藍光或綠光且發射紅光。舉例而言，紅色螢光物質可吸收具有500 nm至600 nm之波長的光以及藍光。
根據本申請案中的一個實施例，可包含當照射光具有位於450 nm的光發射峰、40 nm或小於40 nm的FWHM和單峰光發射強度分佈時具有510 nm至680 nm範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質做為有機螢光物質。
根據本申請案中的一個實施例，有機螢光物質可使用吡咯亞甲基金屬錯合物系列（pyrromethene metal complex series）有機螢光物質。
根據一個實例，可使用以下化學式1之有機螢光物質。 [化學式1]
在化學式1中， X1 及X2 為氟基或烷氧基， R1 至R4 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、鹵基（halogen group）、烷基、烷氧基、經羧基取代之烷基、未經取代或經烷氧基取代之芳基、-COOR或經-COOR取代之烷基，且本文中R為烷基， R5 和R6 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、氰基、硝基、烷基、經羧基取代之烷基、-SO3 Na，或未經取代或經芳基炔基取代之芳基，R1 和R5 可彼此連接而形成經取代或未經取代之烴環或經取代或未經取代之雜環，且R4 和R6 可彼此連接而形成經取代或未經取代之烴環或經取代或未經取代之雜環，且 R7 為氫；烷基；鹵烷基；或未經取代或經鹵基、烷基、烷氧基、芳基或烷基芳基取代之芳基。
根據一個實施例，化學式1之R1 至R4 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、氟基、氯基、具有1至6個碳原子之烷基、具有1至6個碳原子之烷氧基、具有1至6個碳原子之經羧酸取代的烷基、具有6至20個碳原子之未經取代或經具有1至6個碳原子之烷氧基取代的芳基、-COOR或經-COOR取代的具有1至6個碳原子之烷基，且本文中R為具有1至6個碳原子之烷基。
根據另一實施例，化學式1之R1 至R4 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、氯基、甲基、經羧基取代之乙基、甲氧基、苯基、經甲氧基取代之苯基或經-COOR取代之甲基，且本文中R為具有1至6個碳原子之烷基。
根據一個實施例，化學式1之R5 及R6 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、硝基、具有1至6個碳原子之烷基、經羧基取代的具有1至6個碳原子之烷基或-SO3 Na。
根據一個實施例，化學式1之R5 及R6 彼此相同或不同，且各獨立地為氫、硝基、乙基、經羧基取代之乙基或-SO3 Na。
根據一個實施例，化學式1之R7 為氫；具有1至6個碳原子之烷基；或具有6至20個碳原子的芳基，所述芳基未經取代或經具有1至6個碳原子之烷基、具有1至6個碳原子之烷氧基、具有6至20個碳原子之芳基或具有7至20個碳原子之烷基芳基取代。
根據一個實施例，化學式1之R7 為氫、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、萘基、經聯苯取代之萘基、經二甲基茀取代之萘基（dimethylfluorene-substituted naphthyl）、經聯三苯取代之二甲基苯基（terphenyl-substituted dimethylphenyl）、甲氧基苯基或二甲氧基苯基。
根據一個實施例，化學式1可由以下結構式表示。
在結構式中，Ar為經取代或未經取代之芳基。舉例而言，Ar可為經烷基或烷氧基取代之芳基。舉例而言，以下結構式之有機螢光物質在溶液狀態下具有490 nm之最大吸收波長和520 nm之最大光發射峰。
根據另一個實例，有機螢光物質可使用在溶液狀態下具有560 nm至620 nm之最大吸收波長和600 nm至650 nm之光發射峰的有機螢光物質。舉例而言，可使用以下化學式2之化合物。 [化學式2]R11 、R12 及L彼此相同或不同，且各獨立地為氫、烷基、環烷基、芳烷基、烷基芳基、烯基、環烯基、炔基、羥基、巰基、烷氧基、烷氧基芳基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、鹵芳基、雜環基、鹵素、鹵烷基、鹵烯基、鹵炔基、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、胺甲醯基、胺基、硝基、矽烷基或矽氧烷基（siloxanyl group），或與相鄰取代基鍵聯而形成經取代或未經取代之芳族或脂族烴環或雜環， M為具有m之價數的金屬，且為硼、鈹、鎂、鉻、鐵、鎳、銅、鋅或鉑， Ar1 至Ar5 彼此相同或不同，且各獨立地為氫；烷基；鹵烷基；烷基芳基；胺基；未經取代或經烷氧基取代之芳基烯基；或未經取代或經羥基、烷基或烷氧基取代之芳基。
根據一個實施例，化學式2可由以下結構式表示。
上文所說明的有機螢光物質在溶液狀態下具有FWHM為40 nm或小於40 nm之光發射峰，且在膜狀態下具有FWHM為約50 nm的光發射峰。
以完整色彩轉換膜的100%計，有機螢光物質的含量可為0.005重量%至2重量%。
樹脂基質材料包含熱塑性樹脂。具體而言，可使用聚(甲基)丙烯酸類，諸如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）類、聚苯乙烯（PS）類、聚伸芳基（PAR）類、聚胺基甲酸酯（TPU）類、苯乙烯-丙烯腈（SAN）類、聚偏二氟乙烯（PVDF）類、聚乙烯醇（PVA）類、經修飾之聚偏二氟乙烯（經修飾之PVDF）類及其類似物做為樹脂基質材料。可包含一種、兩種或超過兩種類型的這些樹脂。樹脂基質可用單獨熱塑性樹脂形成，或視需要可向其中添加無損於本發明目標之範圍內的添加劑。
根據上述實施例的色彩轉換膜可具有2微米至200微米的厚度。特定言之，色彩轉換膜可甚至在2微米至20微米之較小厚度下展現高亮度。這是因為單位體積中所包含之有機螢光物質分子之含量高於量子點。舉例而言，使用0.5重量%之有機螢光物質含量之5微米厚色彩轉換膜能夠基於藍光背光單元（藍光BLU）之600尼特（nit）亮度展現4000尼特或高於4000尼特之高亮度。
根據上述實施例的色彩轉換膜可在一個表面上提供有基板。製備色彩轉換膜時，這個基板可充當支撐件。基板類型不受特定限制，且材料或厚度不受限制，只要其透明且能夠充當支撐件即可。本文中，透明度意指具有70%或高於70%之可見光透射率。舉例而言，PET膜可用作基板。
上述色彩轉換膜可如下製備：將溶有上述有機螢光物質的樹脂溶液塗佈於基板上且乾燥所得物，或將上述有機螢光物質與樹脂一起擠出且成膜。
將上述有機螢光物質溶解於樹脂溶液中，且因此，有機螢光物質均勻分佈於溶液中。此與需要單獨分散製程之量子點膜製備製程不同。
視需要可向樹脂溶液中添加添加劑，且例如可添加光漫射劑，諸如二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯以及氧化鋁粉末。
至於溶有有機螢光物質之樹脂溶液，製備方法不受特定限制，只要將有機螢光物質及上述樹脂溶解於溶液中即可。
根據一個實例，溶有有機螢光物質之樹脂溶液可使用如下方法製備：藉由將有機螢光物質溶解於溶劑中來製備第一溶液，藉由將樹脂溶解於溶劑中來製備第二溶液，且混合第一溶液與第二溶液。第一溶液與第二溶液混合時，較佳均勻混合這些溶液。然而，方法不限於此，且可使用同時添加及溶解有機螢光物質及樹脂之方法、將有機螢光物質溶解於溶劑中且隨後添加及溶解樹脂之方法、將樹脂溶解於溶劑中且接著隨後添加及溶解有機螢光物質之方法以及其類似方法。
溶液中所包含之有機螢光物質與上文所描述相同。
溶劑不受特定限制，只要其能夠隨後藉由乾燥移除、同時對塗佈方法無不良影響即可。溶劑之非限制性實例可包含甲苯、二甲苯、丙酮、氯仿、各種醇類溶劑、甲基乙基酮（methylethyl ketone；MEK）、甲基異丁基酮（methylisobutyl ketone；MIBK）、乙酸乙酯（ethyl acetate；EA）、乙酸丁酯、環己酮、丙二醇乙酸甲基乙酯（propylene glycol methylethyl acetate；PGMEA）、二噁烷、二甲基甲醯胺（dimethylformamide；DMF）、二甲基乙醯胺（DMAc）、二甲亞碸（dimethyl sulfoxide；DMSO）、N-甲基-吡咯啶酮（N-methyl-pyrrolidone；NMP）以及其類似物，且可使用一種類型或兩種或多於兩種類型之混合物。使用第一溶液及第二溶液時，各溶液中所包含之溶劑可彼此相同或不同。即使第一溶液及第二溶液中使用不同類型之溶劑時，這些溶劑較佳具有相容性以便彼此混合。
將溶有有機螢光物質之樹脂溶液塗佈於基板上的方法可使用捲軸式方法（roll-to-roll process）。舉例而言，可使用如下方法：自基板捲繞筒解開基板，在基板之一個表面上塗佈溶有有機螢光物質之樹脂溶液，乾燥所得物，且接著將所得物再次捲繞在捲筒上。當使用捲軸式方法時，樹脂溶液之黏度較佳在能夠實施所述方法之範圍內確定，且例如可在200 cps至2,000 cps範圍內確定。
塗佈方法可使用各種已知方法，且例如可使用模塗機，或可使用各種棒塗方法，諸如缺角輪塗佈機（comma coater）及逆向缺角輪塗佈機。
塗佈後，進行乾燥製程。乾燥製程可在移除溶劑所需之條件下進行。舉例而言，包含螢光物質之具有目標厚度及濃度之色彩轉換膜可在基板上藉由在接近塗佈機安置之烘箱中，在充分蒸發溶劑之條件下，在塗佈製程期間的行進之基板方向上進行乾燥而獲得。
當溶液中所包含之樹脂使用可隨樹脂基質樹脂一起固化之單體時，固化（例如UV固化）可在乾燥之前或與乾燥同時進行。
當有機螢光物質藉由與樹脂一起擠出而成膜時，可使用所屬領域中已知的擠出方法，且舉例而言，可藉由將有機螢光物質與樹脂（諸如聚碳酸酯（PC）類、聚(甲基)丙烯酸類、苯乙烯-丙烯腈（SAN）類和聚乙烯醇（PVA）類）一起擠出來製備色彩轉換膜。
本申請案之另一個實施例提供一種包含上述色彩轉換膜的背光單元。除包含色彩轉換膜之外，背光單元可具有所屬領域中已知的背光單元構造。舉例而言，圖6說明一個實例。根據圖6，根據上述實施例的色彩轉換膜射置於與面向反射板之光導板的表面相對的光導板表面上。圖6說明包含光源及包圍所述光源之反射板的構造，然而結構不限於此，且可根據所屬領域中已知的背光單元結構來修改。此外，光源可使用直射型以及側鏈型，且視需要可不包含反射板或反射層或用其他組件置換，且當必需時，可進一步提供其他膜，諸如光漫射膜、聚光膜以及增亮膜。
在背光單元之構造中（諸如圖6中），散射圖案可視需要射置於光導板之上表面或下表面上。流入光導板中之光具有因光學過程（諸如反射、全反射、折射以及穿透）重複進行所引起之非均一光分佈，且散射圖案可用於將非均一光分佈誘導成均一亮度。
根據本申請案中的另一個實施例，背光單元包含上述色彩轉換膜中的一或多者，且可以更包含當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時具有FWHM大於60 nm之光發射峰的色彩轉換膜。本文中，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。本文中，可安置兩個或超過兩個色彩轉換膜以具有層壓結構。
根據本申請案中的另一個實施例，背光單元包含上述色彩轉換膜中之兩者或大於兩者，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之FWHM和單峰光發射強度分佈時，色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。本文中，可安置兩個或超過兩個色彩轉換膜以具有層壓結構。如上文所述，兩個或超過兩個色彩轉換膜皆具有60 nm或小於60 nm之FWHM，且因此，白色域可如上文所述藉由使用兩個或超過兩個具有不同最大光發射波長之色彩轉換膜來得到更多的增強。
在實施例中，為了使得每個色彩轉換膜的最大光發射波長處於這種範圍內，可使用具有600 nm至680 nm範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質或具有515 nm至555 nm範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質，然而，可使用兩種或超過兩種類型之具有不同光發射特性的有機螢光物質，或可使用各種類型的樹脂基質或添加劑。
根據本申請案中的另一個實施例，提供一種包含上述背光單元的顯示設備。顯示設備不受特定限制，只要其包含上述背光單元作為組件即可。舉例而言，顯示設備包含顯示模組和背光單元。圖7說明顯示設備之結構。然而，結構不限於此，且視需要可在顯示模組與背光單元之間進一步提供其他膜，諸如光漫射膜、聚光膜以及增亮膜。
在下文中，將參照實例更詳細描述本發明。實例 1
藉由將具有以下結構式之綠色有機螢光物質（在膜狀態下，FWHM=45 nm，Qy=95%，最大吸收波長下的吸收係數=80,000 M-1 cm-1 ）溶解於DMF溶劑中來製備第一溶液。
藉由將PMMA熱塑性樹脂溶解於DMF溶劑中來製備第二溶液。
混合第一溶液與第二溶液以使得以100重量份PMMA計，有機螢光物質之量變為0.5重量份，且均勻混合。混合溶液中之固體含量為20重量%，且黏度為200 cps。將此溶液塗佈於PET基板上，且乾燥所得物以製備色彩轉換膜。
使用分光照射計（拓普康公司SR系列）量測所製備色彩轉換膜之發光光譜。具體而言，將所製備的色彩轉換膜置放於包含LED藍光背光（最大光發射波長450 nm）和光導板之背光單元中之光導板的一個表面上，且在將稜鏡片和DBEF膜置放於色彩轉換膜上之後，量測膜的發光光譜，且結果展示於圖1中。量測發光光譜時，設定初始值，使得LED藍光之亮度為600尼特（以無色彩轉換膜計）。根據圖1，藉由使用特定FWHM、特定量子效率和最大吸收波長下的特定吸收係數，能夠獲得高色域。圖1中之豎軸單位為W/sr/m2 。比較實例 1
以與實例1相同之方式進行製備，但其中有機螢光物質使用市購的苝系列Lumogen Yellow 083有機螢光物質（在膜狀態下，FWHM=66，Qy=98%，最大吸收波長下的吸收係數=100,000 M-1 cm-1 ）。以與實例1相同之方式量測所製備之色彩轉換膜的發光光譜，且結果展示於圖2中。苝系列有機螢光物質在光發射波長下具有較大FWHM，且因此具有低色域。圖2中之豎軸單位為W/sr/m2 。實例 2
以與實例1相同之方式製備色彩轉換膜，但其中有機螢光物質使用具有以下結構之紅色有機螢光物質（在膜狀態下，FWHM=49 nm，量子效率93%，最大吸收波長下的吸收係數185,000 M-1 cm-1 ），而非實例1中所用的綠色有機螢光物質。
置放如上製備的色彩轉換膜和實例1中所製備的色彩轉換膜，並且以與實例1相同之方式量測發光光譜，並且結果展示於圖3中。圖3中之豎軸單位為W/sr/m2 。
另外，通過彩色濾光片之光譜的色域各以CIE 1931色空間和CIE 1976等色差表色系（uniform chromaticity scale；UCS）色空間評價，並且結果展示於下表1中。實例 3
以與實例1相同之方式製備綠色轉換膜，但其中使用具有以下結構之綠色有機螢光物質（在膜狀態下，FWHM=40 nm，量子效率98%，吸收係數75,000 M-1 cm-1 ），而非實例1中所用的綠色有機螢光物質。將所製備的綠色轉換膜與實例2中所製備的紅色轉換膜層合在一起，並且以與實例2相同之方式評價色域。 實例 4
以與實例1相同之方式製備綠色轉換膜，但其中綠色有機螢光物質使用具有以下結構之材料（在膜狀態下，FWHM=56 nm，Qy=93%，最大吸收波長下的吸收係數=80,000 M-1 cm-1 ），溶劑使用水，並且使用PVA作為熱塑性樹脂。將所製備的綠色轉換膜與實例2中所製備的紅色轉換膜層合在一起，並且以與實例2相同之方式評價色域。 實例 5
以與實例4相同之方式製備且評價綠色轉換膜，但其中綠色有機螢光物質使用具有以下結構的材料（在膜狀態下，FWHM=39 nm，Qy=93%，最大吸收波長下的吸收係數=80,000 M-1 cm-1 ）。 實例 6
以與實例5相同之方式製備色彩轉換膜且接著評價，但其中綠色有機螢光物質使用Lumogen Yellow 083（在膜狀態下，FWHM=66 nm，Qy=98%，最大吸收波長下的吸收係數=100,000 M-1 cm-1 ），並且樹脂基質材料使用苯乙烯-丙烯腈（styrene-acrylonitrile；SAN）。實例 7
以與實例2相同之方式製備色彩轉換膜且接著評價，但使用Lumogen Red 305（在膜狀態下，FWHM=81 nm，Qy=98%，最大吸收波長下的吸收係數=110,000 M-1 cm-1 ）做為紅色有機螢光物質，並且在綠色轉換膜中，樹脂基質材料使用苯乙烯-丙烯腈（SAN）。比較實例 2
以與實例2相同之方式進行製備，但其中綠色有機螢光物質使用Lumogen Yellow 083（在膜狀態下，FWHM=66 nm，Qy=98%，最大吸收波長下的吸收係數=100,000 M-1 cm-1 ），並且紅色有機螢光物質使用Lumogen Red 305（在膜狀態下，FWHM=81 nm，Qy=98%，最大吸收波長下的吸收係數=110,000 M-1 cm-1 ）。
以與實例1相同之方式量測所製備之色彩轉換膜的發光光譜，且結果展示於圖4中。圖4中之豎軸單位為W/sr/m2 。
相較於圖3，圖4之光發射譜中產生較寬的峰分佈。另外，使用彩色濾光片後的色域展示於圖5中。白色三角形為使用實例2之色彩轉換膜的結果，並且黑色加點三角形為使用比較實例2之色彩轉換膜的結果。比較實例 3
量測藍光LED和YAG螢光物質所形成之白光LED BLU的發光光譜，且展示於圖8中。另外，使用彩色濾光片後的色域展示於圖5中（黑色直線）。如表1中，發現產生最窄的色域。經由與比較實例3之結果比較，可發現經由基於x和y以及基於u'和v'之實例之色彩轉換膜能夠獲得寬得多的色域。比較實例 4
以與實例3相同之方式進行製備，但將所用樹脂換成熱固化環氧樹脂（雙酚A型），而非PMMA。固化條件為在120℃固化2小時，並且使所得物在室溫下維持24小時。製備膜之後，光發射強度大大降低，並且Qy太低而無法獲得較佳白光。在此情況下，色域量測為無意義之舉。藉由使用不同於實例3的樹脂類型，量子效率和FWHM不同於如下表1所示之實例3之值。比較實例 5
以與比較實例4相同之方式製備膜，但其中將樹脂基質換成UV可固化丙烯酸類樹脂。製備膜之後，光發射強度大大降低，並且Qy太低而無法獲得較佳白光。在此情況下，色域量測為無意義之舉。
實例和比較實例中所製備之膜的色域展示於下表1中。 [表1]
如實例6和實例7中所示，當綠色轉換膜和紅色轉換膜中的任一者具有60 nm或小於60 nm之FWHM時，色域能夠得以增強。
無
圖1展示實例1中所製備之色彩轉換膜的光發射波長。 圖2展示比較實例1中所製備之色彩轉換膜的光發射波長。 圖3展示實例2中所製備之色彩轉換膜的光發射波長。 圖4展示比較實例2中所製備之色彩轉換膜的光發射波長。 圖5對實例1中所製備之色彩轉換膜與比較實例1中所製備之色彩轉換膜的光發射色彩範圍進行了比較。 圖6為在背光中使用根據本申請案之一個實施例的色彩轉換膜的模擬圖。 圖7為說明根據本申請案之一個實施例的顯示設備之結構的模擬圖。 圖8展示比較實例3中所用之白色LED BLU的發光光譜。

Claims (10)

  1. 一種色彩轉換膜，包括： 樹脂基質；以及 有機螢光物質，分散於所述樹脂基質中且吸收藍光或綠光並且發射光的波長不同於吸收光， 其中所述樹脂基質包含熱塑性樹脂；並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有半高全寬為60 nm或小於60 nm之光發射峰、80%或大於80%之量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的色彩轉換膜，其中所述有機螢光物質包含一種、兩種或超過兩種類型的有機螢光物質，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述有機螢光物質具有510 nm至680 nm範圍內的最大光發射峰。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的色彩轉換膜，其中所述熱塑性樹脂包含以下中的一種、兩種或超過兩種類型：聚(甲基)丙烯酸類，諸如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；聚碳酸酯（PC）類；聚苯乙烯（PS）類；聚伸芳基（PAR）類；聚胺基甲酸酯（TPU）類；苯乙烯-丙烯腈（SAN）類；聚偏二氟乙烯（PVDF）類；聚乙烯醇（PVA）類和經修飾之聚偏二氟乙烯（經修飾之PVDF）類。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的色彩轉換膜，其中所述有機螢光物質為吡咯亞甲基金屬錯合物系列之有機螢光物質。
  5. 一種製備色彩轉換膜的方法，所述色彩轉換膜為申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的色彩轉換膜，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有半高全寬為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數，所述製備色彩轉換膜的方法包括： 將溶有有機螢光物質的熱塑性樹脂溶液塗佈於基板上；以及 將塗佈於所述基板上的所述熱塑性樹脂溶液乾燥。
  6. 一種製備色彩轉換膜的方法，所述色彩轉換膜為申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的色彩轉換膜，當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜具有半高全寬為60 nm或小於60 nm的光發射峰、80%或大於80%的量子效率和最大吸收波長下為30,000 M-1 cm-1 或大於30,000 M-1 cm-1 的吸收係數，所述製備色彩轉換膜的方法包括將有機螢光物質與熱塑性樹脂一起擠出。
  7. 一種背光單元，其包括如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的色彩轉換膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的背光單元，其包括所述色彩轉換膜中的一或多者，並且更包括當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時具有半高全寬大於60 nm之光發射峰的色彩轉換膜，其中當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的背光單元，其包括所述色彩轉換膜中的兩者或超過兩者，其中當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜中的至少一者具有600 nm至680 nm範圍內的最大光發射波長，並且當照射光具有位於450 nm之光發射峰、40 nm或小於40 nm之半高全寬和單峰光發射強度分佈時，所述色彩轉換膜中的至少一者具有515 nm至555 nm範圍內的最大光發射波長。
  10. 一種顯示設備，其包括如申請專利範圍第7項所述的背光單元。
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