TWI483007B - 色轉換膜 - Google Patents

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Chih Yung Hsieh
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Description

色轉換膜
本發明係關於一種色轉換膜(color-conversion film,CCF)，尤指一種包括白色矩陣之色轉換膜，以有效提高色轉換膜發出的光線量。
以量子點或其他螢光材料製成之螢光膜，可透過背光、電能等方式激發，使螢光膜發光；因此，螢光膜可作為自發光源，亦可配合其他光源以得到所需的光頻譜。螢光膜可應用於顯示器上，製作成圖案化之色轉換膜將背光轉換成較長波長的光(down conversion)，以取代彩色濾光片(color filter)增加光利用率。
然而，由於螢光物質的發光不具有特定方向而向四面八方發射，若將色轉換膜圖案化，一畫素所發出的部分光線會因導引作用(guiding effect)而進入相鄰的畫素，導致不必要的干擾(crosstalk)與再激發。據此，在相鄰畫素間設置黑色矩陣(black matrix,BM)，以解決難以正確控制畫素開關及得到所需光頻譜的問題。
在色轉換膜設置有黑色矩陣的情況下，大部份的光線會因導引作用而進入黑色矩陣，使光線不會進入相鄰的畫素進而避免干擾現象，亦可防止不同畫素間發生光再激發的情形。然而，由於大部份的光線都被黑色矩陣吸收，造成低光取出率或低發光效率。
因此，為了解決上述問題，目前亟需發展一種可增加光取出率或發光效率的色轉換膜，以期能減少使用的入射光量，有效提高色轉換膜發出的光線量。
本發明之主要目的係在提供一種圖案化色轉換膜，俾能防止畫素間的干擾與再激發現象，有效提高色轉換膜發出的光線量。
為達成上述目的，本發明提供一種圖案化色轉換膜，包括：複數個畫素，係由一螢光材料所組成；以及複數個白色矩陣，係由一反光材料所組成；其中，該色轉換膜係具有一入光面及一出光面，且該複數個白色矩陣係分別組設於兩相鄰畫素之間。
本發明之色轉換膜更包括：複數個不透光區域，係分別組設於該複數個白色矩陣之出光面上，以避免出光面反射環境光，防止可視性降低。
於本發明之色轉換膜中，該複數個白色矩陣之橫切面形狀不受限，例如可為三角形、矩形、梯形、或其之組合；在一色轉換膜中，亦可同時包含多種橫切面形狀之白色矩陣，可依所需之效能而加以變化。其中，該複數個白色矩陣較佳為各自具有一斜面；當該色轉換膜受到背光激發時，發射之光線到達白色矩陣後，可被白色矩陣反射出去，藉此，可大幅提升色轉換膜之光取出率或發光效率。
此外，具有斜面之白色矩陣，其之斜面與入光面之角度不受限，可依應用所需而調整，該角度較佳為40°至50°； 並且，白色矩陣之斜面與相鄰畫素之入光面之角度較佳為大於90°，但本發明並無受限於此。
製成白色矩陣之反光材料係無特別限制，可使用任何已知的反光材料，較佳為金屬材料(例如：Cr，Al，Cu，Au等)或白色的反光材料(例如：硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鍶、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化鋯、二氧化矽等高折射率且不吸收可見光的物質)，亦可使用此材料的粉末或微顆粒，混入高分子材料中以成形；藉此，可依照所需的反光效果來選擇反光材料。其中金屬表面具有較接近理想的反射面(理想係指入射角=反射角)，而白色物質的表面則接近擴散反射面，亦具有某種程度的散射。
製成畫素之螢光材料係無特別限制，可使用任何習知技術中所使用的螢光材料。
於本發明之色轉換膜中，該色轉換膜具有一入光面及一出光面，入光面係指背光源進入該色轉換膜之一面，而出光面係指應用該色轉換膜時欲取光之一面；該出光面可與該入光面相互對應。
此外，該複數個畫素可各自獨立選自由：紅色、綠色、藍色、青綠色、黃色、及無色所組成之群組。例如：紅色、綠色及藍色之組合(RGB)；紅色、綠色、藍色及青綠色之組合(RGBC)；或者紅色、綠色、藍色及黃色之組合(RGBY)等；但本發明並未受限於此。本發明所搭配之背光源不受限，可選自藍色、紫色、或UV等波長小於色轉換膜中螢光材料發光波長之背光源。並且，本發明之該複數個畫素亦 可選用無色(透明)畫素再搭配各色背光；例如：該複數個畫素為紅色、綠色、無色之組合，其中無色(透明)畫素再搭配有藍色之背光源。藉此，本發明之畫素及背光源顏色之組合係可由本技術領域之人依實際需求作適當的變化。
本發明之色轉換膜可以量子點製成，量子點之核、殼材料均不受限，例如可選自由ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、MnSe、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbS、PbSe及PbTe所組成之群組或三元以上的半導體材料，例如Cdx Zn1-x se、CdxZn1-x S、CuInS2 、CuInSe2 、AgInS2 、AgInSe2 、Inx Ga1-x P、Cdx Zn1-x Sy Se1-y 所組成之群組或摻雜型態；或例如MnSe：Cu、MnSe：Mn、CdS：Cu、CdS：Mn、In2 S3 ：Cu、ZnO：Cu、ZnO：Mn所組成之群組。
再者，本發明之色轉換膜可更包括：一基板，係組設於該色轉換膜之出光面或入光面上。藉此，色轉換膜亦可更包括：複數個不透光區域，係分別組設於該複數個白色矩陣之該出光面上。
因此，本發明之色轉換膜設置有白色矩陣，各畫素中因導引作用而無法取出的光線抵達白色矩陣，而此光線會被白色矩陣反射出去，達到高光取出率或高發光效率。並且，使用本發明之色轉換膜，可有效防止光線進入相鄰畫素之干擾現象、及不同畫素間發生之再激發情形。
在以下實施例輔助之圖式中，虛線箭頭表示背光源進入色轉換膜之方向；實線箭頭表示光線自色轉換膜欲作為顯示用途取光之方向。
實施例1
如圖1所示之色轉換膜1，其包括：複數個圖案化之畫素，分別為藍光畫素21、紅光畫素22、綠光畫素23；以及複數個白色矩陣3，係由硫酸鋇所組成；其中，該色轉換膜係具有一入光面12及一出光面13，且該複數個白色矩陣3係分別組設於兩相鄰畫素之間；該複數個白色矩陣之橫切面為矩形；白色矩陣之斜面與入光面之角度α、及白色矩陣之斜面與相鄰畫素之入光面之角度β皆為90°。
實施例2
如圖2所示之色轉換膜1，其包括：複數個圖案化之畫素，分別為藍光畫素21、紅光畫素22、綠光畫素23；以及複數個白色矩陣3，係由硫酸鋇所組成；其中，該色轉換膜係具有一入光面12及一出光面13，且該複數個白色矩陣3係分別組設於兩相鄰畫素之間；該複數個白色矩陣之橫切面為三角形；白色矩陣之斜面與入光面之角度α為50°；且白色矩陣之斜面與相鄰畫素之入光面之角度β為130°。
據此，在實施例1及2中，色轉換膜1受到背光的激發後，所轉換的部份光線直接發射出去；部份光線抵達白色矩陣3再反射出去。
實施例3
如圖3所示之色轉換膜1，其具有一入光面12及一出光面13。色轉換膜1包括：複數個畫素，分別為藍光畫素21、紅光畫素22、綠光畫素23；以及複數個白色矩陣3，係由硫酸鋇所組成；複數個不透光區域4，係分別組設於該複數個白色矩陣3之出光面13上；一基板5，係組設於該色轉換膜1之出光面13上；其中，該複數個白色矩陣3係分別組設於兩相鄰畫素之間；該複數個白色矩陣之橫切面為梯形；白色矩陣之斜面與入光面之角度α為50°；且白色矩陣之斜面與相鄰畫素之入光面之角度β為130°。
實施例4
如圖4所示之色轉換膜1，其具有一入光面12及一出光面13。色轉換膜1包括：複數個畫素，分別為藍光畫素21、紅光畫素22、綠光畫素23；以及複數個白色矩陣3，係由硫酸鋇所組成；複數個不透光區域4，係分別組設於該複數個白色矩陣3之出光面13上；一基板5，係組設於該色轉換膜1之入光面12上；其中，該複數個白色矩陣3係分別組設於兩相鄰畫素之間；該複數個白色矩陣之橫切面為梯形；白色矩陣之斜面與入光面之角度α為50°；且白色矩陣之斜面與相鄰畫素之入光面之角度β為130°。
據此，在實施例3及4中，色轉換膜1受到背光源的激發後，所轉換的部份光線直接發射出去；部份光線抵達白色矩陣3再反射出去。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1‧‧‧色轉換膜
12‧‧‧入光面
13‧‧‧出光面
21,22,23‧‧‧畫素
3‧‧‧白色矩陣
4‧‧‧黑色矩陣
5‧‧‧基板
α‧‧‧斜面與入光面之角度
β‧‧‧斜面與相鄰畫素之入光面之角度
圖1係本發明實施例1之色轉換膜示意圖。
圖2係本發明實施例2之色轉換膜示意圖。
圖3係本發明實施例3之色轉換膜示意圖。
圖4係本發明實施例4之色轉換膜示意圖。
1‧‧‧色轉換膜
12‧‧‧入光面
13‧‧‧出光面
21,22,23‧‧‧畫素
3‧‧‧白色矩陣
α‧‧‧斜面與入光面之角度
β‧‧‧斜面與相鄰畫素之入光面之角度

Claims (7)

  1. 一種色轉換膜，包括：複數個畫素，係各自獨立由一螢光材料所組成；複數個白色矩陣，係由一反光材料所組成；以及複數個不透光區域配置於該複數個白色矩陣上，其中，該色轉換膜係具有一入光面及一出光面，且該複數個白色矩陣係分別組設於兩相鄰畫素之間，且該複數個白色矩陣係與該兩相鄰畫素直接接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之色轉換膜，其中，該複數個白色矩陣係各自具有一斜面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之色轉換膜，其中，該複數個白色矩陣之該斜面與該入光面之角度係為40°至50°。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之色轉換膜，其中，該複數個白色矩陣之該斜面與該相鄰畫素之入光面之角度係大於90°。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之色轉換膜，其中，該反光材料係為硫酸鋇、碳酸鍶、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化鋯、或二氧化矽。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之色轉換膜，其中，該複數個畫素係各自獨立選自由：紅色、綠色、藍色、青綠色、黃色、及無色所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之色轉換膜，更包括：一基板，係組設於該色轉換膜之出光面或入光面上。
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