TWI557482B - 量子棒膜 - Google Patents

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TWI557482B
TWI557482B TW104135462A TW104135462A TWI557482B TW I557482 B TWI557482 B TW I557482B TW 104135462 A TW104135462 A TW 104135462A TW 104135462 A TW104135462 A TW 104135462A TW I557482 B TWI557482 B TW I557482B
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吳建宏
趙士維
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Description

量子棒膜
本發明是有關於一種用於液晶顯示器之背光模組中之量子棒膜，使液晶顯示器具有更佳色域及光源利用率。
習知液晶顯示器所搭配之偏光板，普遍採用吸收型偏光板，背光源所發出之非偏極化光線穿過偏光板時，在偏光板的吸收軸方向上的分量會被吸收而無法通過，因此，偏光板對背光源之透光度理論上僅能達50%以下，光線再經過液晶面板之電極層、彩色濾光片、液晶層及玻璃基板等結構後，使用者實際可見顯示器之亮度，則僅剩下背光源所發出的10%以下，故背光源利用率相當低而造成能源的浪費。
而現行存在許多增加背光源效率的方法已被提出，例如增加反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film,DBEF)、稜鏡片等光學膜於背光模組中，以將無法穿過偏光板之光線不斷反射回收利用後，再穿過偏光板而達到增亮的目的，或將大視角光線聚光以增加正視角亮度；但此些方式雖可 增加背光亮度，對於增加液晶顯示器的色域(Gamut)與顏色飽和度等，則幫助不大。
因此一種解決方案被提出，藉由增加量子點於背光模組中以增加色域，量子點為零維結構之半導體材料，可吸收較短波長之紫外光或藍光，放出較長波長之綠光或紅光以混合成白色背光源，且因其激發光之光譜具有較窄之半高寬(FWHM)，而使採用量子點之液晶顯示器之色域可大於100%NTSC。
此外，亦提出了一種解決方案，在背光模組中增加一量子棒膜，量子棒亦為一奈米級半導體材料，形狀屬於一維結構，與一般吸收型偏光板吸收非偏振光而放熱的形式不同的是，量子棒吸收非偏振光線後，其長軸方向可激發出比原入射光源波長較長之偏振光線，且因內部量子效率高，故背光源之光線可大量轉換為偏振光，經過調整量子棒其長軸配向方向，所激發之偏振光可易於通過液晶面板上之偏光板之穿透軸，因此相對於採用量子點之背光源，理論上可進一步增加液晶面板對背光源之利用率。
一般可採用二色性比(Dichroic Ratio,DR)來評估量子棒膜產生偏振光源之效率，二色性比係以式DR=Y ∥ /Y⊥所計算而得，其中Y ∥ 為背光源在量子棒膜長軸與檢測用偏光板穿透軸平行時所獲得 之穿透度，Y⊥為背光源在量子棒膜長軸與檢測用偏光板穿透軸垂直時所獲得之穿透度，當背光源未經過量子棒膜時，其Y ∥ 與Y⊥幾乎相同，故二色性比為接近1，當二色性比數值愈大，代表所測量子棒膜具有較明顯之二色性，使經過量子棒膜激發出之光源，具有較佳之偏振性與方向性；但將量子棒膜應用於現行背光模組中之光學膜層疊結構中，往往會因光學膜間之反射與折射，或光學膜中所添加粒子之散射，使得量子棒膜所激發出之光源通過這些光學膜後二色性比降低，令實際穿過液晶顯示器偏光板之偏振光減少而增亮效果不如預期。
此外，請參考第1圖，在採用以藍光LB激發出紅光LR與綠光LG的習知量子棒膜1中，其包含基材2與分散於其中之複數個量子棒3，當量子棒3之長軸排列方向為x軸方向時，藍光LB之x軸方向分量可被量子棒3吸收而激發出同為x軸方向之紅光LR與綠光LG，但y軸方向分量的藍光LB則大部分直接穿透量子棒3而形成y軸方向之藍光穿透光LB1，與激發後之紅光LR、綠光LG方向不一致，因此後續應用於液晶顯示器中，藍光之穿透光LB1較無法通過偏光板之穿透軸而利用率較低，且藍光之穿透光LB1愈多，代表Y⊥之分量愈多，則量子棒膜1所測得之二色性比愈低；此外，若藍光LB大部分直接穿透量子棒3，則所激發之紅光LR與綠光LG因激發次數較少，光量亦較 不足，而通常需要增加量子棒3之數量以維持所欲混合之白光色座標，造成材料成本增加；故需要一種新穎之量子棒膜，以降低y軸方向之藍光穿透光LB1，並增加藍光LB對量子棒3之激發次數及利用率。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種具備新穎性、進步性及產業利用性等專利要件之量子棒膜，以期克服現有產品之難點。
為達到上述目的，本發明提供一種量子棒膜，其包含一量子棒層，其包含複數個量子棒，且該複數個量子棒之長軸沿一方向排列；一稜鏡微結構層，其包含平行排列之複數條條狀稜鏡，設置於該量子棒層之入光側，並具有一第一折射率；以及一雙折射層覆蓋於該稜鏡微結構層上，該雙折射層於平行該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一異常光折射率，以及於垂直該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一尋常光折射率；其中，當該稜鏡微結構層之該複數條條狀稜鏡之排列方向垂直該複數個量子棒之長軸方向時，該雙折射層之異常光折射率大於該稜鏡微結構層之第一折射率，且該尋常光折射率等於該稜鏡微結構層之第一折射率；當該稜鏡微結構層之該複數條條狀稜鏡之排列方向平行該複 數個量子棒之長軸方向時，該雙折射層之尋常光折射率大於該稜鏡微結構層之第一折射率，且該異常光折射率等於該稜鏡微結構層之第一折射率。
在本發明一實施例之量子棒膜中，其包含一第一阻隔層於該量子棒層與該稜鏡微結構層之間，與一第二阻隔層於該量子棒層相對於該稜鏡微結構層之另一側。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該稜鏡微結構層之折射率係介於1.4至1.7。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該稜鏡微結構層之複數條條狀稜鏡之頂角係介於80°至110°。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，形成該稜鏡微結構層之材料係選自由下列所組成之群組：甲基丙烯酸甲酯聚合物、對苯二甲酸乙二酯聚合物、三醋酸纖維素、或聚乙烯及其組合。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該雙折射層包含液晶或雙折射晶體。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該些量子棒之長度係介於10nm至50nm，長徑比係介於5至10。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該些量子棒包含一種或以上不同長度之量子棒。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該 些量子棒包括一或多種半導體材料，該半導體材料係選自由下列所組成之群組的化合物：III-V族、II-VI族、IV-VI族及其組合。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該第一阻隔層與第二阻隔層之材料係各自獨立地選自由下列所組成之群組：對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物、氟樹脂聚合物、包含金屬氧化物之有機/無機複合薄膜及其組合。
1‧‧‧習知量子棒膜
12、13‧‧‧量子棒膜
2‧‧‧基材
22、23‧‧‧量子棒層
3、32、33‧‧‧量子棒
42、43‧‧‧稜鏡微結構層
42a、43a‧‧‧條狀稜鏡
52、53‧‧‧雙折射層
LB‧‧‧藍光
LB1‧‧‧藍光穿透光
LB2‧‧‧藍光反射光
LG‧‧‧綠光
LR‧‧‧紅光
第1圖：係為習知量子棒膜之示意圖；第2圖：係為本發明一實施態樣之量子棒膜之示意圖；第3圖：係為本發明一實施例之量子棒膜增加藍光背光源利用率之原理示意圖；以及第4圖：係為本發明另一實施態樣之量子棒膜之示意圖。
為使本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效更易瞭解，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中 所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之量子棒膜之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請配合參看第2圖所示，其為本發明所提供一較佳實施態樣之量子棒膜12之示意圖；在一實施態樣中，該量子棒膜12，其包含一量子棒層22，其包含複數個量子棒32，且該複數個量子棒32之長軸沿一方向排列；一稜鏡微結構層42，其包含平行排列之複數條條狀稜鏡42a，該複數條條狀稜鏡42a之排列方向垂直該複數個量子棒32之長軸方向，且設置於該量子棒層22之入光側，並具有一第一折射率n；以及一雙折射層52覆蓋於該稜鏡微結構層42上，該雙折射層52於平行該複數條條狀稜鏡42a之排列方向上具有一異常光折射率ne，以及於垂直該複數條條狀稜鏡42a之排列方向上具有一尋常光折射率no；其中，該雙折射層52之異常光折射率ne大於該稜鏡微結構層42之第一折射率n，且該尋常光折射率no等於該第一折射率n。
請再配合參看第3圖所示，其為本發明之量子棒膜12增加藍光LB背光源利用率之原理示意 圖，當該稜鏡微結構層42之該複數條條狀稜鏡42a之排列方向垂直該量子棒層22之該複數個量子棒32之長軸方向時，因x方向上雙折射層52之尋常光折射率no與稜鏡微結構層42之第一折射率n相同，故藍光LB於x方向之分量並不會感受到雙折射層52與稜鏡微結構層42介面之折射率差異，而可直接穿透形成藍光穿透光LB1，並對量子棒32激發出紅光LR與綠光LG，且藍光穿透光LB1之偏振方向與所激發之紅光LR與綠光LG皆一致，因此所混合之白光經調整與液晶面板之偏光板穿透軸相同時，可具有較佳之穿透率；而y方向上雙折射層52之異常光折射率ne因大於稜鏡微結構層42之第一折射率n，故藍光LB於y方向之分量在雙折射層52與稜鏡微結構層42介面則容易產生全反射形成藍光反射光LB2，且藍光反射光LB2之偏振方向與所激發之紅光LR與綠光LG不一致，因此若穿透該稜鏡微結構層42而混合成白光將降低量子棒膜整體之二色性比，故將y方向之藍光反射光LB2反射後再利用，更可增加背光源之利用率。
在本發明一實施例之量子棒膜中，其包含一第一阻隔層於該量子棒層與該稜鏡微結構層之間，與一第二阻隔層於該量子棒層相對於該稜鏡微結構層之另一側，以形成更加良好之封裝結構，阻隔水、氧等使量子棒膜之耐候性增加，並延長使用壽命。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該稜鏡微結構層之折射率係介於1.4至1.7。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該稜鏡微結構層之複數條條狀稜鏡之頂角係介於80°至110°，以具有較佳之背光源回收效果。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，形成該稜鏡微結構層之材料係各自獨立地選自由下列所組成之群組：甲基丙烯酸甲酯聚合物、對苯二甲酸乙二酯聚合物、三醋酸纖維素、聚乙烯及其組合。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該雙折射層包含液晶，如A-plate型液晶，或雙折射晶體，並可藉由刷摩配向等製程，使其長軸平行於該稜鏡微結構層之複數條條狀稜鏡之排列方向。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該些量子棒之長度係介於10nm至50nm，長徑比係介於5至10。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該些量子棒包含一種或以上不同長度之量子棒，經調整不同尺寸之量子棒含量，即可控制穿透之藍光與激發出之紅光、綠光比例，混合成白光作為液晶顯示器之背光源，並因量子棒材料之激發光譜具有較窄之半高寬，故可使得液晶顯示器所能表現之色域面積更廣。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該 些量子棒包括一或多種半導體材料，該半導體材料係選自由下列所組成之群組的化合物：III-V族、II-VI族、IV-VI族及其組合；例如包括但不限於下列化合物：AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe。
在本發明另一實施例之量子棒膜中，該第一阻隔層與第二阻隔層之材料係各自獨立地選自由下列所組成之群組：對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物、氟樹脂聚合物、包含金屬氧化物之有機/無機複合薄膜及其組合。
請配合參看第4圖所示，其為本發明所提供另一實施態樣之量子棒膜13之示意圖；在一較佳實施態樣中，該量子棒膜13，其包含一量子棒層23，其包含複數個量子棒33，且該複數個量子棒33之長軸沿一方向排列；一稜鏡微結構層43，其包含平行排列之複數條條狀稜鏡43a，該複數條條狀稜鏡43a之排列方向平行該複數個量子棒33之長軸方向，且設置於該量子棒層23之入光側，並具有一第一折射率n；以及一雙折射層53覆蓋於該稜鏡微結構層43上，該雙折射層53於平行該複數條條狀稜鏡43a之排列方向上具有一異常光折射率ne，以及於垂直該複數條條狀稜鏡43a之排列方向上具有一尋常光折射 率no；其中，該雙折射層53之尋常光折射率no大於該稜鏡微結構層43之第一折射率n，且該異常光折射率ne等於該第一折射率n。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
12‧‧‧量子棒膜
22‧‧‧量子棒層
32‧‧‧量子棒
42‧‧‧稜鏡微結構層
42a‧‧‧條狀稜鏡
52‧‧‧雙折射層

Claims (10)

  1. 一種量子棒膜，其包含：一量子棒層，其包含複數個量子棒，且該複數個量子棒之長軸沿一方向排列；一稜鏡微結構層，其包含平行排列之複數條條狀稜鏡，該複數條條狀稜鏡之排列方向垂直該複數個量子棒之長軸方向，且設置於該量子棒層之一入光側，並具有一第一折射率；以及一雙折射層覆蓋於該稜鏡微結構層上，該雙折射層於平行該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一異常光折射率，以及於垂直該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一尋常光折射率；其中，該雙折射層之異常光折射率大於該稜鏡微結構層之該第一折射率，且該尋常光折射率等於該稜鏡微結構層之該第一折射率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其包含一第一阻隔層於該量子棒層與該稜鏡微結構層之間，與一第二阻隔層於該量子棒層相對於該稜鏡微結構層之另一側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中該稜鏡微結構層之折射率係介於1.4至1.7。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中該稜鏡微結構層之複數條條狀稜鏡之 頂角係介於80°至110°。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中形成該稜鏡微結構層之材料係選自由下列所組成之群組：甲基丙烯酸甲酯聚合物、對苯二甲酸乙二酯聚合物、三醋酸纖維素、聚乙烯及其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中該雙折射層包含液晶或雙折射晶體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中該些量子棒之長度係介於10nm至50nm，長徑比係介於5至10，以及其中該些量子棒包含一種或以上不同長度之量子棒。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之量子棒膜，其中該些量子棒包括一或多種半導體材料，該半導體材料係選自由下列所組成之群組的化合物：III-V族、II-VI族、IV-VI族及其組合。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之量子棒膜，其中該第一阻隔層與第二阻隔層之材料係各自獨立地選自由下列所組成之群組：對苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、環氧樹脂聚合物、聚矽氧烷聚合物、氟樹脂聚合物、包含金屬氧化物之有機/無機複合薄膜及其組合。
  10. 一種量子棒膜，其包含：一量子棒層，其包含複數個量子棒，且該複數 個量子棒之長軸沿一方向排列；一稜鏡微結構層，其包含平行排列之複數條條狀稜鏡，該複數條條狀稜鏡之排列方向平行該複數個量子棒之長軸方向，且設置於該量子棒層之一入光側，並具有一第一折射率；以及一雙折射層覆蓋於該稜鏡微結構層上，該雙折射層於平行該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一異常光折射率，以及於垂直該複數條條狀稜鏡之排列方向上具有一尋常光折射率；其中，該雙折射層之尋常光折射率大於該稜鏡微結構層之該第一折射率，且該異常光折射率等於該稜鏡微結構層之該第一折射率。
TW104135462A 2015-10-28 2015-10-28 量子棒膜 TWI557482B (zh)

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