TWI705897B

TWI705897B - 光學膜，及含有該光學膜的發光裝置與顯示器

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Publication number: TWI705897B
Application number: TW104129106A
Authority: TW
Inventors: 伍清欽; 吳憲宗; 黃舜暉; 呂英宗; 李宛珊; 唐世杰
Original assignee: 迎輝科技股份有限公司; 原像科技有限公司
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN106501888A; CN106501888B; TW201710095A

Abstract

一種光學膜，及含有該光學膜的發光裝置與顯示器。該光學膜包含一第一基材、一第二基材，及一散射層，該散射層含有多數量子點與多數散射粒子，該等量子點於接受一第一色光激發後，可發出一波長大於該第一色光的第二色光。該發光裝置包含該光學膜，及一發光模組，該發光模組位於該第一基材的一側並可發出該第一色光，該第一色光進入該散射層並激發該等量子點發出該第二色光，所述各色光經混光後由該第二基材射出。該顯示器包含該發光裝置，及一面板，該面板位於該發光裝置的一側，並藉由該發光裝置所發出的光產生光學效果而呈現影像。

Description

光學膜，及含有該光學膜的發光裝置與顯示器

本發明是有關於一種光學膜及含有該光學膜的發光裝置與顯示器，特別是指一種能提升色域的光學膜及含有該光學膜且具有廣色域的發光裝置與顯示器。

現有的發光二極體(light emitting diode，LED)發光裝置產生白光的其中一種方式係利用量子點(quantum dots)作為發光二極體的發光層，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，大多是以藍光作為激發光源，並激發不同粒徑的量子點材料以產生紅光及綠光，而後便可將紅光、綠光，及藍光以混光的方式形成白光。

然而，現有的以藍光或紫外光激發產生白光的發光方式，其存在的缺點在於，各色光的光頻譜呈現連續分佈，因而會使得整體的色純度降低，當將該發光二極體發光裝置應用於一顯示器作為背光源時，便會造成該顯示器的色彩表現範圍(色域)降低，部分實際的色彩無法呈現。又，色域(color gamut)即是該顯示器所能表達的顏色數量所構成的範圍區域，也就是其所能表現的顏色範圍，而此顏色範圍是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種純色的座標所圍成的三角形面積，三角形的面積越大代表色域範圍越廣，色域越廣的顯示器其色彩的表現就越豐富也更為真實。

換言之，影響該顯示器色域呈現能力的主要因素之一即在於背光源的選擇，高色域的背光源，該顯示器所呈現的顏色會更為豐富，可更接近物體本身的顏色且色彩鮮明，低色域的背光源，則會使該顯示器所呈現的顏色產生偏差，而無法完全表現出物體實際的顏色。也就是說，顯示器色域的優劣，會直接影響人眼對物體顏色的判斷能力，因此，以使用者的角度而言，廣色域的顯示器一直以來都具有高度的市場需求。

基於上述原因，進一步開發或設計一種能提升色域的光學膜，並將其應用於發光裝置與顯示器，使該顯示器具有優異的色彩表現，以滿足市場需求，進而提升經濟價值，係為本發明研究改良的重要目標。

因此，本發明之一目的，即在於提供一種光學膜。

於是，本發明光學膜包含一第一基材、一第二基材，及一散射層。其中，該第二基材與該第一基材間隔相對，該散射層位於該第一基材與該第二基材之間，並含有多數量子點與多數散射粒子，該等量子點於接受一第一色光激發後，可發出一波長大於該第一色光之波長的第二色光。

本發明之另一目的，即在於提供一種含有該光學膜的發光裝置。

於是，本發明發光裝置包含一前述的光學膜，及一發光模組。其中，該發光模組位於該第一基材的一側，並可發出該第一色光，該第一色光經由該第一基材進入該散射層，並激發該等量子點發出該波長大於該第一色光之波長的第二色光，所述各色光經混光後由該第二基材射出。

本發明之又一目的，即在於提供一種含有該發光裝置的顯示器。

於是，本發明顯示器包含一前述的發光裝置，及一面板。其中，該面板位於該發光裝置之光學膜的一側，並藉由該發光裝置所發出的光產生光學效果而呈現影像。

本發明之功效在於：提供一種新穎的光學膜、含有該光學膜的發光裝置，及含有該發光裝置的顯示器，該光學膜藉由該等散射粒子提升該第一色光於該散射層的光路徑，並增加該等量子點被激發的機率，進而使得所述各色光的光強度能更佳均勻地分佈，以令含有該光學膜之發光裝置及含有該發光裝置之顯示器均能達到廣色域的目的。

1:發光裝置

2:光學膜

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:散射層

231:量子點

232:散射粒子

24:微透鏡

25:凹槽

3:發光模組

4:顯示器

41:面板

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是一剖視示意圖，說明本發明發光裝置的一第一實施例；圖2是一剖視示意圖，說明本發明該發光裝置的一第二實施例；圖3是一俯視示意圖，說明本發明該第二實施例之光學膜的其中一態樣；圖4是一剖視示意圖，說明本發明含有該發光裝置之顯示器。

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。有關本發明之技術內容、特點與功效，在以下的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1，本發明發光裝置1的一第一實施例包含一光學膜2，及一發光模組3。本發明該第一實施例主要是藉由該光學膜2的設置而達到廣色域的目的。

該光學膜2包括一第一基材21、一與該第一基材21間隔相對的第二基材22，及一位於該第一、二基材21、22之間的散射層23。

該第一基材21具有相反的一第一面211與一入光面212，該第二基材22具有一朝向該第一面211的第二面221、一相反於該第二面221的出光面222。其中，該第一基材21與第二基材22由高分子材料所構成，且構成材料可為相同或不同，較佳地，該第一、二基材21、22的構成材料可選自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)，或前述其中之一組合。

該散射層23位於該第一面211與該第二面221之間，並含有多數量子點231與多數散射粒子232，該等量子點231於接受一第一色光激發後，可發出一波長大於該第一色光之波長的第二色光。

詳細的說，該等量子點231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點，可於受到激發光的照射後，發出不同於激發光的二次光線，且該等量子點231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。該等散射粒子232大致均勻地分散於該散射層23中，藉由該等散射粒子232可讓進入該散射層23的該第一色光於接觸該等散射粒子232時產生多次的反射與散射，而增加該第一色光於該散射層23的光路徑，以提升光子碰撞該等量子點231的機率，進而增加該等量子點231受激發後所發出的二次光線的強度。

本實施例係利用該等量子點231的粒徑控制，以令該第一色光激發該等量子點231而發出波長大於該第一色光之波長的第二色光及第三色光，其中，該第一色光為藍光，該第二色光與該第三色光的其中之一為紅光，另一為綠光，便可使其經由混光後而向外發出白光。特別的是，本發明還進一步藉由該等散射粒子232增加該第一色光(藍光)於該散射層23的光路徑，以提升該第一色光與該等量子點231的碰撞機率，而增加該第二、三色光(紅、綠光)的強度，因此，可有效地提升該第二色光及第三色光的轉換效率，進而擴大紅、綠、藍三種純色的座標所圍成的三角形面積，達到廣色域的目的。

於本實施例中，該等量子點231的粒徑介於1nm至50nm，且較佳地，該等量子點231的粒徑是介於2nm至15nm。該等散射粒子232的粒徑介於1nm至10μm，且構成材料可選自二氧化矽(SiO₂)、二氧化鈦(TiO₂)、二氧化鍺(GeO₂)、二氧化鋯(ZrO₂)、三氧化二鋁(Al₂O₃)，或前述其中之一組合。

此處要說明的是，前述散射粒子232係透過與四周材料的折射率差異而產生一次性的散射特性，如添加的量過高，則會產生光線透過率驟降的問題。因此，可採用凝膠微包法的方式，即於該每一散射粒子232的表面包覆至少一層凝膠層(圖未示)，便能透過該凝膠層的包覆產生漸變式的折射率變化，較佳地，該凝膠層的構成材料可選自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、矽氧樹脂(silicone)、氨基鉀酸酯(urethane)、聚氨酯橡膠(poly urethane)、聚丙烯(polypropylene，PP)，或前述其中之一組合。由於該等散射粒子232透過該凝膠層產生漸變式的折射率變化，從而可提高光線有效偏折的效率並增加光等效行進的路徑，以提升光轉換效率，並降低激發光因一次性散射粒子所產生出光效率偏低的特性。

此外，還要說明的是，該等散射粒子232與包覆有該凝膠層的該等散射粒子232除了可分別單獨使用之外，亦可二者同時搭配使用。

該發光模組3位於該第一基材21的一側，並可發出該第一色光，該第一色光經由該第一基材21的入光面212進入該散射層23，並激發該等量子點231發出波長大於該第一色光的該第二、三色光，所述各色光經混光後由該第二基材22的出光面222射出。該發光模組3可利用現有的發光二極體作為光源，且可依實際需求選擇所欲發出的色光，於本實施例中，該發光模組3係以藍光發光二極體做為光源，而該藍光發光二極體發出之藍光即為該第一色光。由於該發光模組3的材料選用與細部結構態樣為所屬技術領域者所周知，且非為本發明之技術重點，因此不再多加贅述。

本發明該第一實施例利用較短波長的該第一色光(藍光)激發該等量子點231產生波長較長的該第二、三色光(紅、綠光)，進而藉由混光的方式形成白光，最後由該出光面222向外發出。此外，該第一實施例由於該等散射粒子232的設置，可有效地增加該第一色光激發該等量子點231的機率，而提升該第二色光與第三色光(紅光與綠光)的強度，進而使得該發光裝置1發出的白光因該紅、綠光被補足而獲得提升，達到廣色域的目的。

由於本發明該光學膜2可具有不同的結構變化態樣，因此，續以下述實施例說明該光學膜2的另一結構態樣。

參閱圖2，圖2所示為本發明該發光裝置1的一第二實施例，圖2的繪製省略該發光模組3，僅表示出該光學膜2，本發明該第二實施例與該第一實施例大致相同，其不同之處在於，該光學膜2的第一基材21還具有數個位於該入光面212的第一微結構213，該第二基材22還具有數個位於該出光面222的第二微結構223。

該等第一、二微結構213、223的構成材料選自聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、聚氨酯(polyurethane，PU)、矽氧樹脂(silicone)，或前述其中之一組合。且其形狀可為相同或不同，較佳地，該等第一、二微結構213、223的形狀可為錐形、半圓形、正六角形、不規則的凹凸結構，或前述其中之一組合。此外，該等第一微結構213突出於該入光面212的高度為5μm至25μm，該等第二微結構223突出於該出光面222的高度為1μm至20μm。

於本實施例中，是以該等第一、二微結構213、223的形狀皆為正六角形為例來做說明。配合參閱圖3，具體的說，該等第一、二微結構213、223分別具有多數個緊密排列且自該入光面212及該出光面222向上突出並呈正六角形的微透鏡24，及數條圍繞該等微透鏡24的凹槽25。

本發明該第二實施例藉由該第一、二微結構213、223之形狀或高度的控制，進行聚光或使光源均勻分散，並可令進入該光學膜2的光線於接觸該第一、二微結構213、223時可產生多次的折射與反射而增加光路徑，從而使含有該光學膜2的發光裝置1除了能達到廣色域的目的之外，還兼具增亮及擴散的效果。

參閱圖4，本發明該第一、二實施例之發光裝置1，除了可應用於照明設備及相關領域外，亦可應用於一顯示器，作為該顯示器之背光源。圖4所示即為一含有該發光裝置1的顯示器4，該顯示器4包含一如該第一實施例的發光裝置1，及一面板41，該面板41位於該發光裝置1之光學膜2的一側，並藉由該發光裝置1所發出的光產生光學效果而呈現影像。該面板41包括偏光板、液晶、配向膜、彩色濾光片等結構，由於該面板41的細部結構與材料選用為所屬技術領域者所周知，且可依現有技術加以實現，於此不再多加贅述。該顯示器4即藉由該發光裝置1的設置而有效地提升色域範圍，進而實現高品質的色彩效果，以使該具有廣色域的顯示器4所呈現出的色彩更為豐富、鮮豔，而能大幅提升使用者的視覺感受。

綜上所述，本發明該光學膜2由於該等散射粒子232的添加，使得由該發光模組3所發出之第一色光經由該等散射粒子232進行反射，而延長於該散射層23中停留的時間並有效地增加該第二、三色光的強度，使得所述各色光的光強度可更佳均勻地分佈。此外，該光學膜2還能藉由該等第一、二微結構213、223的設置，進行聚光或使光源均勻地分散。本發明藉由該光學膜2的運用，從而可提供一種兼具高色域、高亮度，及高均勻度的發光裝置1，不僅能滿足市場需求並提升經濟價值，還能將其應用於照明產業與顯示器之背光模組上，使含有該發光裝置1之顯示器4能實現更高品質的色彩效果，滿足消費者需求，以推動並拓展市場規模。因此，確實能達到本發明之目的。

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‧‧‧發光裝置

2‧‧‧光學膜

21‧‧‧第一基材

211‧‧‧第一面

212‧‧‧入光面

22‧‧‧第二基材

221‧‧‧第二面

222‧‧‧出光面

23‧‧‧散射層

231‧‧‧量子點

232‧‧‧散射粒子

3‧‧‧發光模組

Claims

一種光學膜，適用於設置在一發光模組一側，該光學膜包含：一第一基材，包括相反的一第一面與一入光面，及數個位於該入光面的第一微結構，該等第一微結構具有數個自該入光面向上突出並呈正六角形的微透鏡，及數條圍繞該等微透鏡的凹槽；一第二基材，與該第一基材間隔相對，並包括一朝向該第一面的第二面、一相反於該第二面的出光面，及數個位於該出光面的第二微結構，該等第二微結構具有數個自該出光面向上突出並呈正六角形的微透鏡，及多條圍繞該等微透鏡的凹槽；及一散射層，位於該第一基材的該第一面與該第二基材的該第二面之間，並含有多數量子點與多數散射粒子，且該發光模組設置在該入光面上，該發光模組發出的一第一色光經由該第一基材的入光面通過該散射層，使該等量子點於接受該第一色光激發後，可發出一波長大於該第一色光之波長並由該第二基材的出光面射出的第二色光。
如請求項1所述的光學膜，其中，該第一色光還能激發該等量子點發出一波長大於該第一色光之波長的第三色光，該第一色光為藍光，該第二色光與該第三色光的其中之一為紅光，另一為綠光。
如請求項1所述的光學膜，其中，該等量子點的粒徑介於1nm至50nm，該等散射粒子的粒徑介於1nm至10μm。
如請求項1所述的光學膜，其中，該每一散射粒子具有包覆於其表面的至少一層凝膠層，且該凝膠層的構成材料選自聚甲基丙烯酸甲酯、矽氧樹脂、氨基鉀酸酯、聚氨酯橡膠、聚丙烯，或前述其中之一組合。
如請求項1所述的光學膜，其中，該等散射粒子的構成材料選自二氧化矽、二氧化鈦、二氧化鍺、二氧化鋯、三氧化二鋁，或前述其中之一組合。
如請求項1所述的光學膜，其中，該等第一微結構突出於該入光面的高度為5μm至25μm，該等第二微結構突出於該出光面的高度為1μm至20μm。
一種發光裝置，包含：一如請求項1至6任一項所述的光學膜；及一發光模組，位於該第一基材的一側，並可發出該第一色光，該第一色光經由該第一基材進入該散射層，並激發該等量子點發出該波長大於該第一色光之波長的第二色光，所述各色光經混光後由該第二基材射出。
如請求項7所述的發光裝置，其中，該第一色光還能激發該等量子點發出一波長大於該第一色光之波長的第三色光，該第一色光為藍光，該第二色光與該第三色光的其中之一為紅光，另一為綠光。
如請求項7所述的發光裝置，其中，該等量子點的粒徑介於1至50nm，該等散射粒子的粒徑介於1nm至10μm。
如請求項7所述的發光裝置，其中，該第一基材具有相反的一第一面與一入光面，及數個位於該入光面的第一微結構，該第二基材具有一朝向該第一面的第二面、一相反於該第二面的出光面，及數個位於該出光面的第二微結構，且該散射層位於該第一面與該第二面之間；該第一色光經由該第一基材的入光面通過該散射層，並由該第二基材的出光面射出。
一種顯示器，包含：一如請求項7所述的發光裝置；及一面板，位於該發光裝置之光學膜的一側，並藉由該發光裝置所發出的光產生光學效果而呈現影像。