TWI583775B - 色彩轉換膜及其製造方法與包含其的背光單元 - Google Patents
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Description
本申請案是關於一種色彩轉換膜及背光單元及包含其的顯示設備。
本申請案主張2015年1月31日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2015-0015708號的優先權及權益,所述申請案的全部內容以引用之方式併入本文中。
隨著大螢幕電視變得較常見,電視亦變為高清晰度、較薄以及高度功能性的。高效能及高清晰度有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode,OLED)電視仍具有價格競爭力之問題,且OLED電視之實際市場尚未開始。因此,已不斷地作出類似地確保具有液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)之OLED之優勢的努力。
作為努力中之一者,最近已併入許多量子點相關技術及原型。然而,鎘類量子點具有安全性問題,諸如對用途之限制,且因此在使用無鎘之量子點製造背光(其相對不具有安全性問題)
方面的關注增加。
本申請案提供具有極好色域及亮度特性之色彩轉換膜,製造其之方法,以及包含色彩轉換膜之背光單元及顯示設備。
本申請案之一個實施例提供一種色彩轉換膜,包含樹脂基質;及分散於樹脂基質中之有機螢光物質,其中有機螢光物質包含第一螢光物質及第二螢光物質,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬(full width at half maximum;FWHM)以及單峰光發射強度分佈的光時,第一螢光物質具有FWHM為60奈米或小於60奈米之光發射峰及30奈米或小於30奈米之斯托克位移(Stokes shift)。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,第一螢光物質具有在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,第二螢光物質具有在490奈米至540奈米範圍內的最大光發射波長。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,色彩轉換膜具有在
490奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,色彩轉換膜具有在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,第一螢光物質接收第二螢光物質之至少一些激發電子,或第一螢光物質之至少一些吸收波長與第二螢光物質之至少一些光發射波長重疊。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,第一螢光物質及第二螢光物質處於膜狀態時在光發射峰下具有不同的FWHM。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之第一螢光物質之光發射峰FWHM比處於膜狀態之第二螢光物質之光發射峰的FWHM窄。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之第二螢光物質之光發射波長包含處於膜狀態之第一螢光物質之最大吸收波長。特定言之,第一螢光物質之最大吸收波長及第二螢光物質之最大光發射波長較佳存在於30奈米內。
本申請案之另一實施例提供一種製備根據上文所描述之實施例的色彩轉換膜的方法,所述方法包含在基板上塗佈其中溶解包含彼此不同之第一螢光物質及第二螢光物質的有機螢光物質的樹脂溶液;及乾燥塗佈在基板上之樹脂溶液。
本申請案之另一實施例提供一種製備根據上文所描述之實施例的色彩轉換膜的方法,所述方法包含擠壓包含彼此不同之第一螢光物質及第二螢光物質的有機螢光物質以及樹脂。
本申請案之另一實施例提供一種包含色彩轉換膜之背光單元。
根據本說明書中所描述之實施例之色彩轉換膜,第一螢光物質之光發射效率可藉由第一螢光物質接收第二螢光物質之至少一些激發電子或吸收第二螢光物質發射之光來增強。因此,當第一螢光物質為能夠增加色域之螢光物質時,色域增強可用相對較少量之第一螢光物質最大化,同時由第二螢光物質所引起之色域減少幾乎不出現。此外,即使當由於第一螢光物質之窄光吸收波長,第一螢光物質不能夠充分吸收自光源發射之藍光時,第一螢光物質之光發射效率可經由第二螢光物質最大化。
100‧‧‧色彩轉換膜
102‧‧‧反射板
104‧‧‧光導板
106‧‧‧光源
108‧‧‧反射板
200‧‧‧顯示設備
300‧‧‧顯示模組
圖1顯示無機發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)之光發射波長。
圖2顯示在各種溶劑中具有硼-二吡咯亞甲基
(boron-dipyrromethene,BODIPY)結構之化合物的吸收波長及光發射波長光譜。
圖3顯示在膜形成之前用於實例1中之第一螢光物質及第二螢光物質的光發射光譜。
圖4及圖5各顯示分別在實例1及實例2中製備的包含第一螢光物質及第二螢光物質的色彩轉換膜之光發射光譜。
圖6顯示在比較例1及比較例2中製備的僅包含第一螢光物質的色彩轉換膜之光發射光譜。
圖7顯示量測在實例3中製備的色彩轉換膜之光發射光譜之結果。
圖8顯示在比較例3至比較例5中製備的色彩轉換膜之光發射光譜。
圖9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10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。
本申請案之一個實施例提供一種色彩轉換膜,包含樹脂基質;及分散於樹脂基質中之有機螢光物質,其中有機螢光物質包含第一螢光物質及第二螢光物質,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,第一螢光物質具有FWHM為60奈米或小於60奈米之光發射峰及30奈米或小於30奈米之斯托克位移。本文中,
斯托克位移意謂螢光物質之最大吸收波長與最大光發射波長之間的差。為了量測斯托克位移,可藉由使用紫外光-可見光(ultraviolet-visible,UV-VIS)光譜儀量測各波長之吸收量來獲得最大吸收波長,且可藉由使用光致發光光譜儀(photo luminescence spectrometer)量測當照射特定波長之光時各波長之光發射強度來獲得最大光發射波長。在實施例中,第一螢光物質具有60奈米或小於60奈米之窄FWHM,其幫助增強色域,且藉由使用額外第二螢光物質,第二螢光物質能夠發揮即使當第一螢光物質具有30奈米或小於30奈米之較小斯托克位移時,藉由吸收具有在450奈米下之光發射峰的藍光來將能量轉移至第一螢光物質的作用。更有利的為第一螢光物質具有較窄光發射峰FWHM。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,第一螢光物質具有在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時,第二螢光物質具有在490奈米至540奈米範圍內的最大光發射波長。
當照射具有450奈米波長之光發射峰的光時,第一螢光物質具有在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長,且當照射具有450奈米波長之光發射峰的光時,第二螢光物質具有在490奈米至540奈米範圍內的最大光發射波長。根據此實施例,當照射光時第一螢光物質可吸收第二螢光物質中之激發電子或自第二螢光物質發射之光。在此情況下,可增強第一螢光物質之光發
射峰之強度。本文中,第一螢光物質之最大吸收波長之位置與第二螢光物質之最大光發射波長之位置之間的差為30奈米或小於30奈米且較佳為20奈米或小於20奈米。由此,第一螢光物質層更容易吸收自第二螢光物質發射之光。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,色彩轉換膜具有在490奈米至555奈米且較佳在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,第一螢光物質及第二螢光物質處於膜狀態時在光發射峰下具有不同FWHM。根據此實施例,當照射光時第一螢光物質可吸收第二螢光物質中之激發電子或自第二螢光物質發射之光。當使用處於膜狀態、具有具窄FWHM之光發射光譜的有機螢光物質作為第一螢光物質,及使用處於膜狀態、具有具相對寬FWHM之光發射光譜的有機螢光物質作為第二螢光物質時,可藉由第一螢光物質增強色域,而無由第二螢光物質所引起之色域減少,且亦可極大地增強光發射強度(效率)。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,第一螢光物質接收第二螢光物質之至少一些激發電子,或第一螢光物質之至少一些吸收波長與第二螢光物質之至少一些光發射波長重疊。當使用一種有機螢光物質時,即使當增加添加之有
機螢光物質的量時,在添加量下的光發射強度增加方面存在限制,且存在諸如以下之問題:由彼此形成二聚體或準分子(excimer)之有機螢光物質所引起的量子效率降低,及光發射波長之紅移。然而,當使用根據上文所描述之實施例的第一螢光物質及第二螢光物質時,可防止諸如以上之問題,且即使當使用少量第一螢光物質時可增加光發射強度,且不降低量子效率。
根據一個實例,第一螢光物質可接收第二螢光物質之至少一些激發電子。特定言之,當由吸收藍光之第二螢光物質產生處於激發態之電子時,第二螢光物質將處於激發態之至少一些電子傳遞至第一螢光物質。在此情況下,第一螢光物質可使用處於激發態之所接收電子發射光。此亦稱為螢光共振能量轉移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)現象。
根據另一實例,第一螢光物質之至少一些吸收波長與第二螢光物質之至少一些光發射波長重疊。本文中,第一螢光物質可吸收第二螢光物質發射之光。因此,除自光源發射之藍光以外,第一螢光物質吸收第二螢光物質發射之光,且因此可用相對較少量之第一螢光物質增強光發射效率。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之第一螢光物質之光發射波長下的FWHM比處於膜狀態之第二螢光物質之光發射波長下的FWHM窄。在光發射波長下具有較小FWHM的第一螢光物質可提供增強之色域。當第二螢光物質具有相對寬FWHM時,可降低色域之部分之光發射減少或消失,且因此由第
二螢光物質所引起之色域減少幾乎不出現。
在本說明書中,光發射峰下之FWHM意謂當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,自膜發射之光之最大光發射峰中最大高度之一半處的光發射峰之寬度。在本說明書中,光發射峰下之FWHM在膜狀態下量測。在色彩轉換膜的情況下,FWHM可藉由在膜上照射光量測。具有處於膜狀態之有機螢光物質之FWHM的光發射峰意謂藉由不在溶液狀態,而是在僅用有機螢光物質或藉由混合有機螢光物質與不影響FWHM量測之其他組分製備為膜形式的狀態上照射光來量測FWHM。
根據本申請案之另一實施例,在上文所描述之實施例中,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之第二螢光物質之光發射波長包含處於膜狀態之第一螢光物質之最大吸收波長。在此情況下,第一螢光物質可有效吸收第二螢光物質之發射光。特定言之,第一螢光物質之最大吸收波長及第二螢光物質之最大光發射波長較佳存在於30奈米內。
根據本申請案之另一實施例,第一螢光物質之最大光發射波長存在於515奈米至555奈米中。
根據本申請案之另一實施例,第一螢光物質之最大吸收波長存在於450奈米至515奈米中。根據一個實例,第一螢光物質之最大吸收波長可存在於490奈米至510奈米,且特定言之大約500奈米中。
根據本申請案之另一實施例,第二螢光物質之光發射波
長的至少一些光發射波長包含450奈米至515奈米。
根據本申請案之另一實施例,第二螢光物質之最大光發射波長存在於480奈米至540奈米中,例如500奈米至530奈米中。舉例而言,為了將接近500奈米之光最大限度地轉換成藉由第一螢光物質之光發射,第二螢光物質之光發射較佳最大接近500奈米。
如圖1中之用作背光單元之光源的無機LED一般具有尖光發射峰,其在450奈米下具有FWHM為大約20奈米之最大光發射峰。第二螢光物質增加在500奈米(上文所描述之第一螢光物質之吸收波長範圍)附近的光發射,其允許第一螢光物質甚至在不形成準分子之濃度下發射足夠綠光。
根據本申請案之一個實施例,第一螢光物質之含量可為以100重量份樹脂基質計,0.01重量份至2重量份。為了藉由第一螢光物質增強色域,第一螢光物質需要控制為具有與第二螢光物質相比相對較高之含量。
根據本申請案之另一實施例,第二螢光物質之含量可為以100重量份樹脂基質計,0.01重量份至2重量份。當第二螢光物質之含量過高時,在光發射效率增加方面存在限制,且可能難以獲得色彩座標,因為藍光被更多地消耗,而不是光發射強度降低或不增加,且二聚體或準分子在螢光物質之間形成,引起光發射波長之紅移問題,因此精確獲得目標波長可能為困難的。
可使用包含吡咯亞甲基(pyrromethene)金屬錯合物結構之有機螢光物質作為第一螢光物質。
根據一個實例,以下化學式1之有機螢光物質可用作第
一螢光物質。
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、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及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、-SO3Na或未經取代或經芳基炔基取代之芳基,R1及R5彼此連接以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及R6彼此連接以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,以及R7為氫;烷基;鹵基烷基;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-SO3Na。
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-SO3Na。
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個碳原子之未經取代或經具有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的芳基。
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、經聯三苯取代之二甲基苯基、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,可使用具有以下結構式之化合物。具有以下結構式之化合物在溶液狀態中具有在490奈米下之最大吸收波長及在520奈米下之最大光發射峰。
具有以上結構式之化合物的吸收波長及光發射波長顯示於圖2中。具有以上結構式之化合物具有藉由溶劑之窄斯托克位
移、具有在515奈米至540奈米中之最大光發射波長以及具有接近500奈米之最大吸收波長。此外,具有以上結構式之化合物具有窄光發射峰FWHM,其對於色域增強有利;且亦具有窄吸收波長FWHM,其致使在相對窄波長範圍內之吸收。因此,藉由使用光發射波長與具有以上結構式之化合物之吸收波長重疊的第二螢光物質,可增加具有以上結構式之化合物的光吸收,且因此獲得足夠藍光發射。
然而,第一螢光物質不限於上文所提及之結構式,且可使用各種螢光物質。
可使用包含吡咯亞甲基金屬錯合物結構、蒽結構或芘結構之有機螢光物質作為第二螢光物質。
(Ra=H,Rb=CH3(染料名稱:吖啶黃))
R=NH2(染料名稱AADZ)
(硫代黃素T)
具有以上結構式之螢光物質許多自500奈米發射,且最大光發射波長在490奈米至540奈米範圍內,且因此此類光發射可由第一螢光物質吸收,使得第一螢光物質能夠經激發且發射光。然而,第二螢光物質不限於上文所提及之結構式,且可使用各種螢光物質。
根據本申請案之一個實施例,有機螢光物質可更包含吸收藍光且發射紅光之有機螢光物質或當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈之光時具有在620奈米至680奈米範圍內之最大光發射波長的有機螢光物質。
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奈米至500奈米之波長中選出之波長的光,綠光為具有由500奈米至560奈米之波長中選出之波長的光,且紅光為具有由600奈米至780奈米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奈米至600奈米之波長的光以及藍光。
樹脂基質材料較佳為熱塑性聚合物或熱固性聚合物。特定言之,聚(甲基)丙烯醯基類(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、改質聚偏二氟乙烯(改質PVDF)類以及其類似者可用作樹脂基質材料。
根據上文所描述之實施例的色彩轉換膜之厚度可為2微米至200微米。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示高亮度。此歸因於單元體積中所包含之螢光物質分子之含量與量子點相比較高。舉例而言,使用呈0.5重量%之有機螢光物質含量之5微米厚色彩轉換膜基於藍色背光單元(藍色BLU)之600尼特之亮度,能夠展示4000尼特或高於4000尼特之高亮度。
根據上文所描述之實施例的色彩轉換膜可具有提供於一個表面上之基板。在製備色彩轉換膜時,此基板可充當支撐件。基板之類型不特別受限制,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,透明度意謂具有70%或高於70%之可見光透射率。舉例而言,聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)膜可用作基板。
上文所描述之色彩轉換膜可藉由如下製備:在基板上塗佈其中溶解上文所描述之有機螢光物質的樹脂溶液且乾燥所得物質,或擠壓上文所描述之有機螢光物質以及樹脂且使其成膜。
將上文所描述之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在溶液中。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。
至於其中溶解有機螢光物質之樹脂溶液,製備方法不特別受限制,只要上文所描述之有機螢光物質及樹脂溶解於溶液中即可。
根據一個實例,其中溶解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。當混合第一溶液與第二溶液時,較佳地均勻混合這些。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。
可使用上文所描述之樹脂基質材料、可用此樹脂基質樹脂固化之單體或其組合作為溶液中所包含之樹脂。舉例而言,可用樹脂基質樹脂固化之單體包含(甲基)丙烯醯基類單體,且此可藉由UV固化形成為樹脂基質材料。當使用此類可固化單體時,可視需要進一步添加固化所需之起始劑。
溶劑不特別受限制,只要其能夠之後藉由乾燥移除同時不對塗佈製程有不良影響即可。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(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丁酯、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲亞碸(DMSO)、N-甲基-吡咯啶酮(NMP)、環己酮、丙二醇甲基乙基乙酸酯(PGMEA)、
二噁烷以及其類似者,且可使用一種類型或兩種或多於兩種類型之混合物。當使用第一溶液及第二溶液時,溶液中之每一者中所包含之溶劑可彼此相同或不同。甚至當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。
在基板上塗佈其中溶解有機螢光物質之樹脂溶液之製程可使用捲對捲製程。舉例而言,可使用如下製程:自基板捲繞捲筒解開基板,在基板之一個表面上塗佈其中溶解有機螢光物質之樹脂溶液,乾燥所得物質,且隨後將所得物質再次捲繞在捲筒上。當使用捲對捲製程時,樹脂溶液之黏度較佳確定在能夠進行製程之範圍內,且例如可確定在200厘泊至2,000厘泊範圍內。
可使用各種已知方法作為塗佈方法,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,在塗佈製程期間行進之基板方向上進行乾燥而在基板上獲得。
當可用樹脂基質樹脂固化之單體用作溶液中所包含之樹脂時,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壓來成膜時,可使用所屬領域中已知之擠壓方法,且例如可藉由擠壓有機螢光物質與諸如聚碳酸酯(PC)類、聚(甲基)丙烯醯基類以及苯乙烯-丙烯腈(SAN)類之樹脂來製備色彩轉換膜。
本申請案之另一實施例提供一種包含上文所描述之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9說明一個實例。根據圖9,根據上文所描述之實施例的色彩轉換膜100提供於與面對反射板102之表面相反的光導板104表面上。圖9說明包含光源106及光源106周圍之反射板108的構造,然而結構不限於此,且可視所屬領域中已知的背光單元結構而改變。此外,光源可使用直射型(direct type)以及側鏈型(side chain type),且視需要可不包含反射板或反射層或用其他組件代替反射板或反射層,且當必需時,可進一步提供額外膜,諸如光漫射膜、聚光膜以及增亮膜。較佳地,聚光膜及增亮膜另外提供於色彩轉換膜上。
在背光單元之構造中(諸如在圖9中),散射圖案可視需要提供於光導板之上表面或下表面上。流入光導板中之光具有由重複光學製程(諸如反射、全反射、折射以及穿透)所引起之不均勻光分佈,且散射圖案可用於將不均勻光分佈誘導成均勻亮度。
根據本申請案之另一實施例,提供一種包含上文所描述之背光單元的顯示設備。顯示設備不特別受限制,只要其包含上文所描述之背光單元作為組件即可。舉例而言,顯示設備包含顯示模組及背光單元。圖10說明顯示設備200之結構。然而,結構不限於此,且可視需要在顯示模組300與背光單元之間進一步提供額外膜,諸如光漫射膜、聚光膜以及增亮膜。
在下文中,將參考實例更詳細描述本發明。
實例1
第一溶液藉由將以下結構式之第一螢光物質(BDP-G1,
斯托克位移16奈米,在甲苯溶液中最大光吸收波長500奈米且最大光發射波長516奈米,FWHM=34奈米)及第二螢光物質(ANT-1,斯托克位移49奈米,在甲苯溶液中最大光吸收波長465奈米且最大光發射波長514奈米,FWHM=55奈米)以1:1之重量比溶解於二甲苯溶劑中來製備。
第二溶液藉由將熱塑性樹脂SAN(苯乙烯-丙烯腈類)溶解於二甲苯溶劑中來製備。混合第一溶液及第二溶液以使得以100重量份SAN計第一螢光物質呈0.5重量份且第二螢光物質呈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厘泊。將此溶液塗佈在PET基板上,且乾燥所得物質以製備色彩轉換膜。
使用分光輻射計(拓普康株式會社(TOPCON Corporation)SR系列)量測所製備色彩轉換膜之亮度譜。特定言之,將所製備色彩轉換膜層壓在包含LED藍色背光(最大光發射波長450奈米)及光導板之背光單元之光導板的一個表面上,且在將稜鏡片及DBEF膜層壓在色彩轉換膜上之後,量測膜之亮度譜。當量測亮度譜時,設定初始值以使得基於在無色彩轉換膜下,藍色LED光之亮度為600尼特。
實例2
除使用以下結構式之螢光物質(ANT-2,斯托克位移52奈米,在甲苯溶液中最大光吸收波長456奈米且最大光發射波長508奈米,FWHM=62奈米)作為第二螢光物質以外,以與實例1中相同之方式進行製備。
量測在實例1及實例2中製備的色彩轉換膜之光發射光譜的結果顯示於圖4及圖5中。圖3顯示在膜形成之前螢光物質之亮度譜。根據圖3,第二螢光物質具有接近500奈米之高光發射強度。根據圖4及圖5,鑑定藉由吸收第二螢光物質之接近480奈米至520奈米的光發射波長的第一螢光物質,接近535奈米(第一螢光物質之光發射波長)之光發射強度增加。本文中,第一螢光物質之光發射波長固定在535奈米下,且不改變。作為參考,與圖4之第二螢光物質相關的圖為相比於與圖3之第二螢光物質相關的點線圖,使用一半第二螢光物質含量的結果。
實例3
除以0.1重量份使用由巴斯夫公司(BASF Corporation)製造之路瑪近(Lumogen)F 083螢光物質作為第二螢光物質,且使用以下結構(BDP-G2,斯托克位移14奈米,在甲苯溶液中最大光吸收波長504奈米且最大光發射波長518奈米,FWHM=26
奈米)作為第一螢光物質以外,以與實例1中相同之方式進行製備。
量測在實例3中製備的色彩轉換膜之光發射光譜的結果顯示於圖7中。
根據圖7,鑑定藉由吸收第二螢光物質之兩個峰中接近480奈米至510奈米之光發射波長的第一螢光物質,綠光之強度與僅使用第一螢光物質之情況相比增加15%或高於15%。如比較例3至比較例5中所鑑定,此為藉由僅增加第一螢光物質之含量可能不能獲得的強度。
比較例1
除僅使用第一螢光物質作為螢光物質且不使用第二螢光物質以外,以與實例1中相同之方式進行製備。
比較例2
除以3倍之量使用第一螢光物質以外,以與比較例1中相同之方式進行製備。
在比較例1及比較例2中製備之色彩轉換膜之光發射光譜顯示於圖6中。經鑑定即使當添加過量第一螢光物質時,在535奈米下之光發射強度未增加,且反而降低,且僅出現過量藍光吸收。認為此由歸因於第一螢光物質之準分子形成及波長之紅移出現的量子效率降低所引起。
比較例3
除僅使用第一螢光物質作為螢光物質且不使用第二螢光物質以外,以與實例3中相同之方式進行製備。
比較例4
除以1.5倍之量使用第一螢光物質以外,以與比較例3中相同之方式進行製備。
比較例5
除以2.5倍之量使用第一螢光物質以外,以與比較例3中相同之方式進行製備。在比較例3至比較例5中製備之色彩轉換膜之光發射光譜顯示於圖8中。如圖6中,即使當增加螢光物質含量時,光發射波長之強度未增加,且僅出現過量藍光吸收。
實例4至實例6
藉由使用在實例1至實例3中製備之綠色色彩轉換膜中之每一者與紅色色彩轉換膜(紅色螢光物質路瑪近F 305)獲得白色。
比較例6
藉由使用在比較例5中製備之綠色色彩轉換膜與紅色色彩轉換膜(紅色螢光物質路瑪近F 305)獲得白色。
比較例7
藉由使用綠色色彩轉換膜與紅色色彩轉換膜(紅色螢光物質路瑪近F 305)獲得白色,所述綠色色彩轉換膜除僅使用第二螢光物質(ANT-2)以外以與實例2中相同之方式製備。
比較例8
除使用ANT-2作為第一螢光物質且使用矽酸鹽無機螢光
物質(由福斯4公司(Force4 Corporation)製備之PA530A,最大光發射波長530奈米,FWHM=82奈米)作為第二螢光物質以外,以與比較例7中相同之方式製備色彩轉換膜。
當在實例4至實例6及比較例6及比較例7中獲得之色彩轉換膜上照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之FWHM以及單峰光發射強度分佈的光時獲得的光發射特性顯示於下表1中。如下表1中所示,鑑定與實例相比,在比較例中的色域較低且亮度亦較低。
根據表1,與比較例相比,在實例中能夠獲得較高亮度及在類似色彩座標中之較優良色域的結果。
100‧‧‧色彩轉換膜
102‧‧‧反射板
104‧‧‧光導板
106‧‧‧光源
108‧‧‧反射板
Claims (12)
- 一種色彩轉換膜,含有:樹脂基質;及分散於所述樹脂基質中之有機螢光物質,其中所述有機螢光物質包含第一螢光物質及第二螢光物質,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,所述第一螢光物質具有半高全寬為60奈米或小於60奈米的光發射峰及30奈米或小於30奈米之斯托克位移,其中所述第一螢光物質接收所述第二螢光物質之至少一些激發電子,或所述第一螢光物質之至少一些吸收波長與所述第二螢光物質之至少一些光發射波長重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述之色彩轉換膜,其中當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,所述第一螢光物質具有在515奈米至555奈米範圍內之最大光發射波長,且當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,所述第二螢光物質具有在490奈米至540奈米範圍內之最大光發射波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之色彩轉換膜,當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,所述色彩轉換膜具有在515奈米至555奈米範圍內的最大光發射波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之色彩轉換膜,其中當照射 具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,所述第一螢光物質及所述第二螢光物質處於膜狀態時在光發射峰處具有不同的半高全寬。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜,其中當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之所述第一螢光物質之光發射峰的半高全寬比處於膜狀態之所述第二螢光物質之光發射峰的半高全寬窄。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜,其中當照射具有在450奈米下之光發射峰、40奈米或小於40奈米之半高全寬以及單峰光發射強度分佈之光時,處於膜狀態之所述第二螢光物質之光發射波長包含處於膜狀態之所述第一螢光物質之最大吸收波長。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜,其中所述第一螢光物質之最大吸收波長存在於450奈米至515奈米中。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜,其中所述第二螢光物質之光發射波長包含450奈米至515奈米之至少一些。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜,其中所述第二螢光物質之最大光發射波長存在於490奈米至540奈米中。
- 一種製備如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜的方法,所述方法包括: 在基板上塗佈其中溶解包含彼此不同之第一螢光物質及第二螢光物質的有機螢光物質之樹脂溶液;及乾燥在所述基板上塗佈之所述樹脂溶液。
- 一種製備如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜的方法,所述方法包括擠壓包含彼此不同之第一螢光物質及第二螢光物質的有機螢光物質以及樹脂。
- 一種背光單元,包含如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之色彩轉換膜。
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