TWI657931B - Optical film - Google Patents
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Abstract
一種光學膜,包含間隔的一第一基材與一第二基材,以及位於該兩基材間的一第一激發層與一第二激發層。該第一激發層包括數個以一第一材料製成的第一量子結構,該等第一量子結構能被一個第一色光激發,並發出波長大於該第一色光波長的一第二色光與一第三色光。該第二激發層包括數個以一第二材料製成的第二量子結構,該等第二量子結構能被該第一色光激發而發出該第二色光。藉由第一激發層與第二激發層之雙層搭配,具有良好的光學效果與出光品質,使混光色彩與亮度均勻。應用於顯示器中,使顯示器色彩飽和、豐富,能實現更高品質的色彩效果。
Description
本發明是有關於一種光學膜,特別是指一種能受到光激發而發光的光學膜。
已知發光二極體(light emitting diode,LED)發光裝置產生白光的其中一種方式,是利用含有量子點(quantum dots)的薄膜作為發光層,藉由不同材料或粒徑的量子點受到激發光源照射,發出不同於激發光源之波長的二次光線後混光而得。舉例來說,已知的量子點光學薄膜主要包含一層激發層,該激發層中含有不同粒徑的量子點材料,所述的量子點材料例如CdSe系材料,可利用藍光LED作為激發光源,並激發不同粒徑的所述量子點以產生紅光及綠光,便可將紅光、綠光及藍光以混光的方式形成白光。
上述包含有量子點光學薄膜的發光裝置,可應用於顯示器的背光模組,相較於傳統的背光模組,包含量子點光學薄膜的背光模組,可提供顯示器更加豐富的色階與彩度,色域(color gamut)廣、色彩的表現豐富且更為真實,使顯示器呈現色彩飽和、鮮豔之高品質畫質。
有鑑於高品質顯示畫質的需求,故本案申請人認為還可針對上述光學薄膜作進一步的改良,並且尋求其他材料應用的可能性,以提升色域廣度與色彩飽和度。
因此,本發明之目的,即在提供一種能克服先前技術的至少一個缺點的光學膜。
於是,本發明光學膜,包含間隔相對的一個第一基材與一個第二基材、一個第一激發層,以及一個第二激發層。
該第一激發層位於該第一基材與該第二基材間,並包括數個以一第一材料製成的第一量子結構,該等第一量子結構為量子點或量子棒,該等第一量子結構的其中幾個能被一個第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第二色光,該等第一量子結構的另外幾個能被該第一色光激發而發出一個第三色光,該第三色光的波長大於該第一色光的波長,而且不同於該第二色光的波長。該第二激發層位於該第一激發層與該第二基材間,並包括數個以不同於該第一材料的一第二材料製成的第二量子結構,該等第二量子結構為量子點或量子棒,該等第二量子結構能被該第一色光激發而發出該第二色光。
本發明提供的另一種光學膜,包含間隔相對的一個第一基材與一個第二基材、一個第三基材、一個第二激發層,以及一個第三激發層。該第三基材位於該第一基材與該第二基材間。該第二激發層位於該第一基材與該第三基材間,並包括數個第二量子結構,該等第二量子結構為量子點或量子棒,該等第二量子結構能被一個第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第二色光。該第三激發層位於該第三基材與該第二基材間,並包括數個第三量子結構,該等第三量子結構為量子點或量子棒,該等第三量子結構能被該第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第三色光,該第三色光的波長不同於該第二色光的波長。其中,該等第二量子結構與第三量子結構為CsPbX3
或CH3
NH3
PbX3
,X為氯、溴、碘或上述的任一組合。
本發明之功效在於:藉由該第一激發層與該第二激發層之雙層搭配,相較於以往的量子點光學薄膜僅使用單一激發層而言,具有更好的光學效果與出光品質,使混光色彩與亮度均勻,應用於顯示器中,使顯示器色彩飽和、豐富,能實現更高品質的色彩效果。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1,本發明光學膜的一第一實施例,可受到一發光單元1發出的一第一色光激發而發光,該發光單元1包括一個電路基板11,以及數個位於該電路基板11上並能發出該第一色光的發光二極體12。該光學膜包含間隔相對的一個第一基材21與一個第二基材22,以及位於該第一基材21與該第二基材22間的一個第一激發層31、一個第二激發層32、一個第三激發層33、一個第三基材23與一個第四基材24。
該第一基材21包括一第一面211,以及一相反於該第一面211並朝向該發光單元1的入光面212。該第二基材22相對於該第一基材21遠離該發光單元12,並包括一個朝向該第一面211的第二面221,以及一個相反於該第二面221的出光面222。該第一基材21與該第二基材22的材料可以為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、環狀烯烴共聚高分子(cyclo olefin (co)-polymers,COC)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚醚碸樹脂(polyestersulfone,PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC),或前述材料的任一組合。更佳地,本實施例的該第一基材21與該第二基材22皆為一個能阻隔水氣進入的阻水基材,藉此能避免水氣影響該等激發層31、32、33。
該第一激發層31包括數個以一第一材料製成的第一量子結構311,該等第一量子結構311為量子點(Quantum Dot)或量子棒(Quantum Rod)。該等第一量子結構311的其中幾個能被一個第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第二色光,該等第一量子結構311的另外幾個能被該第一色光激發而發出一個第三色光,該第三色光的波長大於該第一色光的波長,而且不同於該第二色光的波長。在本實施例中,該第一色光為藍光,該第二色光為綠光,該第三色光為紅光。
具體來說,該第一激發層31的製備可以先將該等第一量子結構311分散於一膠態系統中,該膠態系統的材料為可透光的樹脂,並具有光均勻效果,接著再利用塗佈方式塗佈於該第一基材21的該第一面211,形成一膠膜,接著可視該等量子結構的材料選擇是否進行退火,而可得到該第一激發層31。該等第一量子結構311是一種奈米晶體半導體材料,主要是由II-VI或III-V族化合物所合成之半導體量子結構,例如CdSe量子點或量子棒,可於受到激發光的照射後,發出不同於激發光的二次光線,且該等第一量子結構311可藉由材料的選擇或粒徑大小的調整,改變受到激發光照射後的發光波長,從而發出與激發光不同顏色的色光。
該第二激發層32位於該第一激發層31與該第二基材22間,並包括數個以不同於該第一材料的一第二材料製成的第二量子結構321,該等第二量子結構321能被該第一色光激發而發出該第二色光。該第三激發層33位於該第二激發層32與該第二基材22間,並包括數個包含有該第二材料的第三量子結構331,該等第三量子結構331能被該第一色光激發而發出該第三色光。
其中,該等第二量子結構321與第三量子結構331為量子點或量子棒,主要材料不同於該等第一量子結構311。本實施例的第二量子結構321與第三量子結構331材料為 CsPbX3
或CH3
NH3
PbX3
,X為氯、溴、碘或上述的任一組合。其中,本實施例的第二量子結構321受到激發發出綠光,其材料以CsPbBr3
或CH3
NH3
PbBr3
為主,第三量子結構331受到激發發出紅光,其材料例如包含CsPbBr(3-y)
Iy
,或包含CH3
NH3
PbBr(3-y)
Iy
,其中0<y<3。因此,本實施例所述用於製成第一量子結構311的第一材料,具體例是指CdSe系材料,用於製成第二量子結構321與第三量子結構331的第二材料,具體例是指CsPbX3
系材料或CH3
NH3
PbX3
系材料。該第二激發層32與該第三激發層33的製備方式,大致上與該第一激發層31相同,只是選用材料與塗布位置不同,該第二激發層32與第三激發層33分別塗布於該第三基材23與該第四基材24表面。
該第三基材23位於該第一激發層31與該第二激發層32間,該第四基材24位於該第二激發層32與該第三激發層33間。該第三基材23與該第四基材24皆為高分子材料,並且可以與該第一基材21、第二基材22之上述列舉的材料相同。
本發明使用時,該等發光二極體12發出的該第一色光(藍光)自該第一基材21的該入光面212進入該光學膜內部,並激發該等第一量子結構311發出該第二色光(綠光)與該第三色光(紅光),接著該第一色光通過該第二激發層32,並激發該等第二量子結構321發出該第二色光,該第一色光再通過該第三激發層33,並激發該等第三量子結構331發出該第三色光。該第一色光與各激發層31~33發出的該第二色光與該第三色光混光後可產生白光,並經由該第二基材22的該出光面222射出。本發明的光學膜與該發光單元1可應用於顯示器中作為背光模組,並置於該顯示器的一面板模組(圖未示)一側,且該出光面222朝向該面板模組,使混光光線可通過該出光面222射向該面板模組。
較佳地,該第一激發層31、該第二激發層32及該第三激發層33的厚度都分別可以為20μm~200μm。藉由上述厚度範圍,使被激發出的第二色光與第三色光比例適當,以與該第一色光混合成均勻的白光。其中,本發明也可以省略該第三激發層33,因為在該第一激發層31與第二激發層32的配合之下,就可以藉由該第一激發層31的綠光與紅光,搭配該第二激發層32額外激發且較為純色的綠光搭配,從而可提升色域廣度,使色彩飽和。更進一步地,該第三激發層33發出紅光,除了更能提升色域廣度之外,還可以提升混合光線亮度。
綜上所述,本發明藉由該第一激發層31與該第二激發層32之雙層搭配,相較於以往的量子點光學薄膜僅使用單一激發層而言,具有更好的光學效果與出光品質,使混光色彩與亮度均勻,應用於顯示器中,使顯示器色彩飽和、豐富,能實現更高品質的色彩效果。此外,該第一基材21與第二基材22具有阻隔水氣功能,則可維持該光學膜的膜片品質與光學功能,並延長膜片使用壽命。
參閱圖2,本發明光學膜的一第二實施例,與該第一實施例大致相同,不同的地方在於,本實施例省略該第一實施例中的該第一激發層31(圖1)與其中一個基材,因此,本實施例的光學膜包含間隔相對的該第一基材21與該第二基材22,以及位於該第一基材21與該第二基材22間的該第三基材23、該第二激發層32與該第三激發層33。其中,該第二激發層32位於該第一基材21與該第三基材23間。該第三激發層33位於該第三基材23與該第二基材22間。本實施例的第一基材21、第二基材22、第二激發層32與第三激發層33的材料、膜層特性皆與該第一實施例相同,不再說明。本實施例的第三基材23則與該第一實施例的第三基材23、第四基材24的材料、膜層特性相同。
本實施例藉由該第二激發層32與第三激發層33同樣可吸收該第一色光,而分別發出該第二色光與第三色光,接著各色光再混光形成白光,使混光色彩均勻、亮度均勻、光學效果與出光品質佳。而且本實施例省略該第一實施例中的該第一激發層31與其中一個基材,可以降低光學膜成本。本實施例的各層量子結構採用CsPbX3
系材料或CH3
NH3
PbX3
系材料,可避免使用Cd金屬。
參閱圖3,本發明光學膜發光裝置之一第三實施例,與該第一實施例的結構大致相同,不同處在於:本實施例的該第一基材21還包括數個位於該入光面212的第一微結構213。該第二基材22還包括數個位於該出光面222的第二微結構223。該等第一微結構213與該等第二微結構223具有光擴散、均光效果,材料可以為聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、聚氨酯(polyurethane,PU)、矽氧樹脂(silicone),或上述材料的任一組合。該等第一微結構213的形狀可為相同或不同,第二微結構223的形狀也可為相同或不同,形狀可為錐形、半圓形、正六角形、不規則的凹凸結構等等。藉由該等第一微結構213能使該發光單元1發出的該第一色光產生折射,以增加該第一色光在該光學膜中的光路徑,能激發更多的該等量子結構311、321、331發光,有效提升綠光與紅光的轉換效率,產生更多的綠光與紅光,應用於顯示器可達到廣色域、色彩飽和、鮮豔的效果。此外,於該第二基材22設置該等第二微結構223,能有效降低由該出光面222表面出光產生的全反射現象,從而能提升整體光萃取率。
補充說明的是,本實施例之具有該等第一微結構213的該第一基材21,以及具有該等第二微結構223的該第二基材22,也可以應用於本發明前述第二實施例中。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧發光單元
11‧‧‧電路基板
12‧‧‧發光二極體
21‧‧‧第一基材
211‧‧‧第一面
212‧‧‧入光面
213‧‧‧第一微結構
22‧‧‧第二基材
221‧‧‧第二面
222‧‧‧出光面
223‧‧‧第二微結構
23‧‧‧第三基材
24‧‧‧第四基材
31‧‧‧第一激發層
311‧‧‧第一量子結構
32‧‧‧第二激發層
321‧‧‧第二量子結構
33‧‧‧第三激發層
331‧‧‧第三量子結構
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是一不完整的剖視示意圖,顯示本發明光學膜的一第一實施例與一發光單元; 圖2是一不完整的剖視示意圖,顯示本發明光學膜的一第二實施例與一發光單元;及 圖3是一不完整的剖視示意圖,顯示本發明光學膜的一第三實施例與一發光單元。
Claims (9)
- 一種光學膜,包含:間隔相對的一個第一基材與一個第二基材;一個第一激發層,位於該第一基材與該第二基材間,並包括數個以一第一材料製成的第一量子結構,該等第一量子結構為量子點或量子棒,該等第一量子結構的其中幾個能被一個第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第二色光,該等第一量子結構的另外幾個能被該第一色光激發而發出一個第三色光,該第三色光的波長大於該第一色光的波長,而且不同於該第二色光的波長;及一個第二激發層,位於該第一激發層與該第二基材間,並包括數個以不同於該第一材料的一第二材料製成的第二量子結構,該等第二量子結構為量子點或量子棒,該等第二量子結構能被該第一色光激發而發出該第二色光;該光學膜還包含一個位於該第二激發層與該第二基材間的第三激發層,該第三激發層包括數個包含有該第二材料的第三量子結構,該等第三量子結構為量子點或量子棒,該等第三量子結構能被該第一色光激發而發出該第三色光;該光學膜還包含一個位於該第一激發層與該第二激發層間的第三基材,以及一個位於該第二激發層與該第三激發層間的第四基材,該第三基材與該第四基材為高分子材料。
- 如請求項1所述的光學膜,其中,該第一激發層、該第二激發層及該第三激發層的厚度為20μm~200μm。
- 如請求項1所述的光學膜,其中,該等第二量子結構為CsPbX3或CH3NH3PbX3,X為氯、溴、碘或上述的任一組合。
- 如請求項1所述的光學膜,其中,該第一基材與該第二基材皆為一個能阻隔水氣進入的阻水基材。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學膜,其中,該第一色光為藍光,該第二色光為綠光,該第三色光為紅光。
- 如請求項1所述的光學膜,其中,該第一基材包括一個朝向該第二基材的第一面、一個相反於該第一面的入光面,以及數個位於該入光面的第一微結構。
- 如請求項6所述的光學膜,其中,該第二基材包括一個朝向該第一基材的第二面、一個相反於該第二面的出光面,以及數個位於該出光面的第二微結構。
- 一種光學膜,包含:間隔相對的一個第一基材與一個第二基材;一個第三基材,位於該第一基材與該第二基材間;一個第二激發層,位於該第一基材與該第三基材間,並包括數個第二量子結構,該等第二量子結構為量子點或量子棒,該等第二量子結構能被一個第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第二色光;及一個第三激發層,位於該第三基材與該第二基材間,並包括數個第三量子結構,該等第三量子結構為量子點或量子棒,該等第三量子結構能被該第一色光激發而發出一個波長大於該第一色光的波長的第三色光,該第三色光的波長不同於該第二色光的波長;其中,該等第二量子結構與第三量子結構為CsPbX3或CH3NH3PbX3,X為氯、溴、碘或上述的任一組合。
- 如請求項8所述的光學膜,其中,該第二激發層及該第三激發層的厚度為20μm~200μm。
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CN108072998A (zh) | 2018-05-25 |
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