TWI716158B - 光轉換層、背光模組及包括其的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種背光模組，包括光源、導光板以及光轉換層。光源發射光線。導光板光耦合至光源，且光線透射通過導光板。光轉換層配置在導光板上。光轉換層包括第一層與第二層。第一層靠近光源且包括多個第一量子點。第二層比第一層遠離光源且包括多個第二量子點。第一量子點的發光波長大於第二量子點的發光波長。

Description

光轉換層、背光模組及包括其的顯示裝置
本發明是有關於一種光轉換層、背光模組及包括其的顯示裝置。
量子點（Quantum Dots）是肉眼無法看到的、極其微小的半導體奈米結構。當量子點受到光的刺激，其會發出有色光線，光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀來決定，這一特性使得量子點能夠改變光源發出的光線顏色。近年來，具有量子點的高分子複合材料已使用於背光及顯示器等領域。
然而，由於量子點具有吸收比自身發光波長短的光的吸收特性，因此，當發光裝置中混合有不同發光波長的多種量子點時，此發光裝置的量子點的光轉換效率會降低，且增加調整白光色點的複雜度。基於上述，本發明需解決上述缺點以提供具有高光轉換效率的量子點的發光裝置。
本發明提供一種背光模組，其將發光波長較長的量子點層配置在比發光波長較短的量子點層更靠近光源的位置，以簡化白光色點調配並增加量子點的光轉換效率，進而降低人力成本並提升背光模組的節能效率與顯示亮度。
本發明提供一種背光模組包括：光源、導光板以及光轉換層。光源發射光線。導光板可光耦合至光源，且光線透射通過導光板。光轉換層配置在導光板上。光轉換層包括第一層以及第二層。第一層靠近光源且包括多個第一量子點。第二層比第一層遠離光源且包括多個第二量子點。多個第一量子點的發光波長大於多個第二量子點的發光波長。
在本發明的一實施例中，上述的第一層與第二層直接接觸且所述第一層與所述第二層夾置在兩個基材之間。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括至少一層基材配置在第一層與第二層之間。
在本發明的一實施例中，上述的至少一層基材不包括阻氣層於其中。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括：兩個第一基材以及兩個第二基材。第一層夾置在兩個第一基材之間。第二層夾置在兩個第二基材之間。兩個第一基材中的一者與其鄰近的第二基材直接接觸。
在本發明的一實施例中，上述的光線為藍光，多個第一量子點包括多個紅色量子點，且多個第二量子點包括多個綠色量子點。
在本發明的一實施例中，上述的第一層更包括第一樹脂材料。多個第一量子點散布且嵌入於第一樹脂材料中。第一樹脂材料由第一前驅物所製備，第一前驅物包括具有硫醇基的第一界面活性劑。
在本發明的一實施例中，上述的第二層更包括第二樹脂材料。多個第二量子點散布且嵌入於第二樹脂材料中。第二樹脂材料由第二前驅物所製備，第二前驅物包括具有硫醇基的第二界面活性劑。
在本發明的一實施例中，上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑具有至少二個硫醇基。
在本發明的一實施例中，上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑為式(I)、(II)、或(III)之化合物如下所示：
Figure 02_image001
，
Figure 02_image003
，
Figure 02_image005
， 其中，R1 、R2 、R3 、R4 、R5 和R6 彼此相同或相異，並各自選自氫、C1 -C20 烷基、C2 -C20 烯基、C2 -C20 炔基、C1 -C20 羥烷基、C1 -C20 烷基酯基、C2 -C20 烷基酮基、C1 -C20 烷基硫醚基和C1 -C20 烷氧基所構成之群組，其中當上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑為式(I)的化合物，R1 至R4 中至少二者具有硫醇基；當上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑為式(II)的化合物，R1 至R6 中至少二者具有硫醇基；當上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑為式(III)的化合物，R1 至R3 中至少二者具有硫醇基。
在本發明的一實施例中，上述的第一前驅物或第二前驅物包括5至30重量百分比的至少具有二個硫醇基的第一界面活性劑或第二界面活性劑；30至50重量百分比的第一丙烯酸酯單體；15至30重量百分比的第二丙烯酸酯單體；5至20重量百分比的交聯劑；以及1至2重量百分比的起始劑。
在本發明的一實施例中，上述的背光模組更包括反射層配置在導光板下方，以將光線反射至光轉換層中。
本發明提供一種光轉換層配置在光源上。光轉換層包括靠近光源且包括多個第一量子點的第一層以及比第一層遠離光源且包括多個第二量子點的第二層。多個第一量子點的發光波長大於多個第二量子點的發光波長。
在本發明的一實施例中，上述的第一層與第二層直接接觸且第一層與第二層夾置在兩個基材之間。
在本發明的一實施例中，上述的光轉換層更包括至少一層基材配置在第一層與第二層之間。
在本發明的一實施例中，上述的至少一層基材不包括阻氣層於其中。
在本發明的一實施例中，上述的第一層包括第一樹脂材料。多個第一量子點散布且嵌入於第一樹脂材料中，其中第一樹脂材料由第一前驅物所製備，第一前驅物包括具有硫醇基的第一界面活性劑。上述的第二層包括第二樹脂材料。多個第二量子點散布且嵌入於第二樹脂材料中，其中第二樹脂材料由第二前驅物所製備，第二前驅物包括具有硫醇基的第二界面活性劑。
在本發明的一實施例中，上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑具有至少二個硫醇基。
在本發明的一實施例中，上述的第一界面活性劑或第二界面活性劑為式(I)、(II)、或(III)之化合物如下所示：
Figure 02_image001
，
Figure 02_image003
，
Figure 02_image005
， 其中，R1 、R2 、R3 、R4 、R5 和R6 彼此相同或相異，並各自選自氫、C1 -C20 烷基、C2 -C20 烯基、C2 -C20 炔基、C1 -C20 羥烷基、C1 -C20 烷基酯基、C2 -C20 烷基酮基、C1 -C20 烷基硫醚基和C1 -C20 烷氧基所構成之群組，其中當上述的界面活性劑為式(I)的化合物，R1 至R4 中至少二者具有硫醇基；當上述的界面活性劑為式(II)的化合物，R1 至R6 中至少二者具有硫醇基；當上述的界面活性劑為式(III)的化合物，R1 至R3 中至少二者具有硫醇基。
本發明提供一種顯示裝置包括顯示面板以及上述的背光模組。背光模組配置在顯示面板的一側。
基於上述，本發明實施例將具有不同發光波長的多種量子點分開配置在不同水平高度處，以避免發光波長較長的量子點吸收發光波長較短的量子點的放射光，進而避免降低短放光波長量子點的放射光並轉換為波長較長的放射光。換言之，本發明實施例藉由將量子點分開配置在不同水平高度處，其可調整任一種量子點含量，而不會影響其他顏色的量子點的放光強度。此外，因為放光波長較短的量子點的放射光已經過一次光轉換，所以本發明可藉此避免二次光轉換所造成的光轉換效率降低。換言之，本發明實施例的背光模組可增加光轉換效率，進而提升顯示裝置的節能效率與顯示亮度。因此，本發明實施例可簡化白光色點的調整，同時增加顯示器裝置的節能效率。以不犧牲顯示器裝置的色域和光學特性，實現降低人力成本並增加顯示器裝置的節能效率與顯示亮度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之標號表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。
圖1是依照本發明的第一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖2A是圖1的一種光轉換層的放大示意圖。圖2B是圖1的另一種光轉換層的放大示意圖。
請參照圖1，本發明第一實施例之顯示裝置10包括背光模組100與顯示面板200。背光模組100配置在顯示面板200的一側（例如，顯示面板200的下側）。在一些實施例中，顯示面板200可以是，但不限於液晶顯示面板。上述的液晶顯示面板的組成與配置已為光學領域中具有通常知識者所習知，於此便不再詳述。
在一些實施例中，背光模組100包括導光板102、多個光源104、光轉換層110以及反射層108。導光板102具有彼此相對配置的出光面102a以及入光面102b。在本實施例中，如圖1所示，導光板102的剖面圖呈一矩形。在替代實施例中，導光板102的剖面圖亦可以是三角形（如圖4所示）、梯形或其他合適的形狀。在一實施例中，導光板102中的導光介質（medium）可包括透明塑膠、玻璃或者是可用來導光的材料。在替代實施例中，導光板102可以是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET)、聚醯亞胺（Polyimide，PI）或是其他合適材料。在其他實施例中，導光板102可為霧度均勻的光擴散板，藉由霧度將由入光面102b射入的光束擴散並均勻的導出光擴散板的出光面102a。於此，所謂霧度（Haze）是指偏離入射方向2.5度角以上的部分透射光束的光強度佔總透射光束的光強度的百分比，其可用來評定透明介質的散射情形。也就是說，所述透明介質的霧度愈大，其光澤與透明度（或成像度）愈低。反之，所述透明介質的霧度愈小，其光澤與透明度（或成像度）愈高。
如圖1所示，光源104可發射光線。在本實施例中，光源104配置在導光板102的入光面102b處，以形成直下式（Direct-lit）結構。在一實施例中，光源104可以是發光二極體（light emitting diode，LED），或其他適當的發光元件。光源104可發出白光或是特定波長的光（例如藍光、紅光等）。以藍光為例，光源104發出的藍光BL光耦合至導光板102，並透射通過導光板102到達光轉換層110。接著，光源104發出的藍光BL被光轉換層110部分地轉換為紅光和綠光，使藍光BL、紅光和綠光混合成白光WL而傳遞至光轉換層110上的顯示面板200。
反射層108配置在導光板102的背面102b，以將光源104所發射的光BL反射至光轉換層110中，藉此提升光轉換層110的發光效能。在一實施例中，反射層108的材料包括具反射效果的金屬材料，例如是金、銀、鋁、銅或其他合適的金屬材料。
光轉換層110配置在導光板102的出光面102a上。在一實施例中，如圖2A所示，光轉換層110a包括彼此直接接觸的第一層112與第二層114。第一層112靠近光源104且包括多個第一量子點。第二層114包括多個第二量子點且比第一層112遠離光源104。也就是說，第一層112配置在光源104與第二層114之間。
值得注意的是，第一量子點的發光波長大於第二量子點的發光波長，其可避免第一量子點吸收第二量子點的放射光而降低光轉換層110的光轉換效率。舉例來說，第一量子點可以是紅色量子點，而第二量子點則可以是綠色量子點。一般而言，紅色量子點除了吸收藍光之外，也會吸收綠色量子點所發出的綠光，再轉換成紅光。在此情況下，如果紅色量子點和綠色量子點混合配置在同一層，紅色量子點會吸收綠光，造成所轉換的紅色放射光因歷經兩次轉換（即藍光→綠光→紅光），從而得到較低的光轉換效率。另一方面，光轉換層110則會因綠色量子點的綠色放射光被紅色量子點吸收，而使得光轉換層110的綠光強度降低。在本實施例中，將紅色量子點與綠色量子點分別配置在不同水平高度的層中。紅色量子點配置在接近光源104的第一層112（以下稱為紅色量子點層112）中，而綠色量子點配置在離光源104較遠的第二層114（以下稱為綠色量子點層114）中。在此情況下，藍光BL會先經過紅色量子點層112，並將一部分藍光BL轉換為紅光。隨後，另一部分藍光BL與紅光經過綠色量子點層114，以將另一部分藍光BL轉換為綠光。由於綠光不會經過紅色量子點層112，因此，可避免紅色量子點吸收綠光進行二次光轉換而導致光轉換效率降低。另外，綠色量子點無法吸收紅光且綠光也不會通過紅色量子點，所以紅色量子點的放光強度以及綠色量子點的放光強度也不會受到影響。也就是說，本實施例將紅色量子點層112與綠色量子點層114分開配置於不同水平高度處，其不僅可避免量子點層110的光轉換效率降低，還可維持紅色量子點的放光強度以及綠色量子點的放光強度。因此，本實施例可增加光轉換層110的光轉換效率，進而提升包括其的顯示裝置的能源效率與顯示亮度。
此外，在混合有多種量子點的光轉換層的習知技術中，為了調整單一顏色的量子點的濃度時（例如紅色量子點），所有顏色（例如紅光、綠光、藍光等）的放光強度都會受到影響。這是因為即使紅光強度因紅色量子點濃度上升而增加，更多的藍光和綠光會被增加的紅色量子點吸收，進而降低了藍光的強度和綠光的強度。另一方面，當綠光強度因綠色量子點濃度上升而增加時，更多的藍光會被綠色量子點吸收而轉換為綠光，也就是說，藍光減少，綠光增加。然而，增加的綠光又會被紅色量子點吸收而轉換成紅光，進而增加紅光強度。在此情況下，改變紅色量子點的濃度和綠色量子點的濃度都會因為交互作用的關係而同時影響紅光和綠光的放光強度。反觀，本實施例將紅色量子點層112與綠色量子點層114分開配置在不同水平高度處，其可避免因不同顏色的量子點交互作用，所產生對放光強度的影響。因此，本實施例可調整任一種量子點的濃度，其不會同時影響其他顏色的量子點的放光強度。也就是說，本實施例之光轉換層的配置可簡化白光色點的調整，以精準呈現出所需的色點和光學特性。
雖然圖2A所繪示的第一層112與第二層114是直接接觸的，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一層112亦可不直接接觸第二層114。在另一實施例中，如圖2B所示，基材111、113可配置於第一層112與第二層114之間，以分隔第一層112與第二層114。在一些實施例中，第一層112與第二層114之間可配置有單一層基材（例如單一層基材111）、兩層基材（例如兩層基材111、113）或是更多層基材（未繪示），以分隔第一層112與第二層114。具體來說，第一層112可夾置在兩個第一基材111之間以形成第一疊層S1，且第二層114可夾置在兩個第二基材113之間以形成第二疊層S2。接著，將第二疊層S2配置在第一疊層S1上，以形成光轉換層110b。在一些實施例中，基材111、113可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、環氧樹脂、矽膠、壓克力等類似材料。在另一實施例中，基材111、113可具有相同材料或是不同材料。在又一實施例中，基材111、113可以是增亮膜、偏光膜、散射膜、光擴散膜等具有其他光學性質的光學膜。在替代實施例中，基材111、113可包括阻氣層（例如類鑽炭薄膜、氧化矽層、氧化鈦層、氧化鋁層、氮化矽層等）於其中，以有效地阻擋濕氣、氧氣、揮發性物質等外部環境因素。在其他實施例中，基材111、113亦可不包括阻氣層於其中。
此外，雖然圖2A與圖2B僅繪示出單層的第一層112與單層的第二層114，但本發明不以此為限。在其他實施例中，只要放光波長較長的量子點比放光波長較短的量子點靠近光源104，第一層112或第二層114可以是多層的量子點層，且每一量子點層亦可包括一種或多種顏色的多個量子點。在替代實施例中，圖2A所繪示的具有光轉換層110a亦可包括兩個基材（未繪示）夾置彼此直接接觸的第一層112與第二層114。
圖3是依照本發明一實施例的一種量子點層的放大示意圖。在以下實施例中，圖3的量子點層115可以是，但不限於是圖2A與圖2B中的第一層112或第二層114。
具體來說，如圖3所示，量子點層115包括發光材料116散布且嵌入於樹脂材料118中。在一實施例中，發光材料116的含量為0.01至15重量百分比。在本實施例中，發光材料116包括量子點。所述量子點包括核、核-殼、核-合金層-殼或其組合。所述量子點的粒徑或尺寸可依據需求（例如發出不同顏色的可見光）來調整，本發明不限於此。舉例來說，第一層112可以是紅色量子點層，而第二層114則可以是綠色量子點層。
在一實施例中，所述「核」可例如是選自由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、SiC、Fe、Pt、Ni、Co、Al、Ag、Au、Cu、FePt、Si、Ge、PbS、PbSe、PbTe及其合金所構成之群組中的至少一者。在一實施例中，所述「殼」例如是選自由ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbS、PbSe、PbTe及其合金所構成之群組中的至少一者。所述核或所述殼可依據不同需求而選定，本發明不以此為限。
在一實施例中，樹脂材料118的含量為85至99.99重量百分比。在一些實施例中，樹脂材料118可以是丙烯酸樹脂、環氧樹脂、矽膠（silicone）或其組合。具體來說，樹脂材料118是丙烯酸酯聚合物並由其前驅物所製備。所述前驅物包括：30至50重量百分比的第一丙烯酸酯單體、15至30重量百分比的第二丙烯酸酯單體、5至30重量百分比之具有硫醇基的界面活性劑、5至20重量百分比的交聯劑以及1至2重量百分比的起始劑。在替代實施例中，所述界面活性劑的含量小於所述第一丙烯酸酯單體的含量。在一些實施例中，第一層112和第二層114可包括相同材料組成的前驅物或不同材料組成的前驅物。在其他實施例中，第一層112和第二層114可包括相同含量的發光材料116、樹脂材料118或不同含量的發光材料116、樹脂材料118。
在一實施例中，第一丙烯酸酯單體的分子量可介於100至1,000之間。第一丙烯酸酯單體可選自甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate）、甲基丙烯酸乙酯（ethyl methacrylate）、甲基丙烯酸異丙酯（isopropyl methacrylate）、甲丙烯酸正丁酯（n-butyl methacrylate）、甲基丙烯酸異丁酯（isobutylmethacrylate）、甲基丙烯酸叔丁酯（tert-butyl methacrylate）、甲基丙烯酸正戊酯（n-amyl methacrylate）、甲基丙烯酸異戊酯（isoamyl methacrylate）、甲基丙烯酸正己酯（n-hexyl methacrylate）、甲基丙烯酸十三酯（tridecyl methacrylate）、甲基丙烯酸十八酯（stearyl methacrylate）、甲基丙烯酸癸酯（decyl methacrylate）、甲基丙烯酸十二酯（dodecyl methacrylate）、甲氧二乙烯乙二醇甲基丙烯酸酯（methoxydiethylene glycol methacrylate）、甲基丙烯酸苯酯（phenyl methacrylate）、苯氧乙基甲基丙烯酸酯（phenoxyethyl methacrylate）、甲基丙烯酸四氫糠基甲酯（tetrahydrofurfuryl methacrylate）、甲基丙烯酸叔丁基環己酯（tert-butylcyclohexyl methacrylate）、甲基丙烯酸二十二酯（behenyl methacrylate）、甲基丙烯酸二環戊酯（dicyclopentanyl methacrylate）、甲基丙烯酸二環戊烯氧乙酯（dicyclopentenyloxyethyl methacrylate）、甲基丙烯酸2-乙基己酯（2-ethylhexylmethacrylate）、甲基丙烯酸辛酯（octyl methacrylate）、甲基丙烯酸異辛酯（isooctyl methacrylate）、甲基丙烯酸十六酯（hexadecyl methacrylate）、十八烷基甲基丙烯酸酯（octadecyl methacrylate）、甲基丙烯酸苄酯（benzyl methacrylate）、2-苯基乙基甲基丙烯酸酯（2-phenylethylmethacrylate）、2-苯氧乙基丙烯酸酯（2-phenoxyethyl acrylate）、環狀三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯（cyclic trimethylolpropane formal acrylate）、甲基丙烯酸環己酯（cyclohexyl methacrylate）以及4-叔丁基環己基丙烯酸酯（4-tert-butylcyclohexylacrylate）所構成之群組。但本發明不以此為限，在其他實施例中，可依據不同需求而依據文獻選擇適當之第一丙烯酸酯單體。
在一實施例中，第二丙烯酸酯單體的分子量可介於200至10,000之間。在一些實施例中，第二丙烯酸酯單體的分子量大於第一丙烯酸酯單體的分子量。在替代實施例中，第二丙烯酸酯單體不同於第一丙烯酸酯單體。第二丙烯酸酯單體可例如是新戊基乙二醇丙氧二丙烯酸酯(neopentyl glycol propoxylate diacrylate)、二乙烯乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-hexanedioldiacrylate)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(1,6-hexanediol dimethacrylate)、1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯(1,12-dodecanediol dimethacrylate)或三烯丙基三聚異氰酸(triallyl isocyanurate)。但本發明不以此為限，在其他實施例中，可依據不同需求而依據文獻選擇適當之第二丙烯酸酯單體。
在一實施例中，所述界面活性劑具有至少二個硫醇基。在其他實施例中，所述界面活性劑可以是具有多硫醇基的化合物。
在替代實施例中，所述界面活性劑為式(I)、(II)或(III)之化合物如下所示：
Figure 02_image001
，
Figure 02_image003
，
Figure 02_image005
， 其中，R1 、R2 、R3 、R4 、R5 和R6 彼此相同或相異，並各自選自氫、C1 -C20 烷基、C2 -C20 烯基、C2 -C20 炔基、C1 -C20 羥烷基、C1 -C20 烷基酯基、C2 -C20 烷基酮基、C1 -C20 烷基硫醚基和C1 -C20 烷氧基所構成之群組，其中當所述界面活性劑為式(I)的化合物，R1 至R4 中至少二者具有硫醇基；當所述界面活性劑為式(II)的化合物，R1 至R6 中至少二者具有硫醇基；當所述界面活性劑為式(III)的化合物，R1 至R3 中至少二者具有硫醇基。
在一實施例中，C1 -C20 烷基可為直鏈或支鏈烷基。C1 -C20 烷基可例如是甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、戊基、己基、庚基或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C2 -C20 烯基可為直鏈或支鏈烯基。C2 -C20 烯基可例如是乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C2 -C20 炔基可為直鏈或支鏈炔基。C2 -C20 炔基可例如是乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C1 -C20 羥烷基可為直鏈或支鏈羥烷基。C1 -C20 羥烷基可例如是羥甲基、羥乙基、羥丙基、羥丁基、羥戊基、羥己基、羥庚基或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C1 -C20 烷基酯基可為直鏈或支鏈烷基酯。C1 -C20 烷基酯基可例如是甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸甲酯、己酸甲酯、庚酸甲酯或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C2 -C20 烷基酮基可為直鏈或支鏈烷基酮。C2 -C20 烷基酮基可例如是乙基丙酮、乙基丁酮、甲基戊酮、甲基己酮、甲基庚酮、甲基辛酮或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C1 -C20 烷基硫醚基可為直鏈或支鏈烷基硫醚。C1 -C20 烷基硫醚基可例如是二甲基氫硫基、二乙基氫硫基、乙基丙基氫硫基、甲基丁基氫硫基、丁基氫硫基、甲基戊基氫硫基、甲基己基氫硫基、甲基庚基氫硫基或其近似基團；但本發明不限於此。
在一實施例中，C1 -C20 烷氧基可為直鏈或支鏈烷氧基。C1 -C20 烷氧基可例如是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或其近似基團；但本發明不限於此。
在另一實施例中，所述界面活性劑係上式(I)、(II)或(III)，其中R1 至R6 至少二者係具有硫醇基之C1 -C20 烷基。例如，R1 和R2 均為具有硫醇基之C1 -C20 烷基；R1 、R2 和R3 均為具有硫醇基之C1 -C20 烷基；R1 、R2 、R3 和R4 均為具有硫醇基之C1 -C20 烷基；R1 、R3 、R4 和R6 均為具有硫醇基之C1 -C20 烷基；或R1 、R4 、R5 和R6 均為具有硫醇基之C1 -C20 烷基。但本發明不限於此，在替代實施例中，上述C1 -C20 烷基亦可被C2 -C20 烯基、C2 -C20 炔基、C1 -C20 羥烷基、C1 -C20 烷基酯基、C2 -C20 烷基酮基、C1 -C20 烷基硫醚基或C1 -C20 烷氧基取代。
在具體實施例中，所述界面活性劑可以是化合物，其選自1,3-丙二硫醇(propanedithiol)、2,2’-硫二乙硫醇(thiodiethanethiol)、1,3-苯二硫醇(benzenedithiol)、1,3-苯二甲硫醇(benzenedimethanethiol)、二巰基乙酸乙二醇酯(glycol dimercaptoacetate)、三羥甲丙烷三巰基乙酸(trimethylolpropanetrimercaptoacetate)、三[2-(3-巰基丙酸基)乙基]異氰尿酸酯(tris[2-(3-mercaptopropionyloxy)ethyl]isocyanurate)所構成之群組；但本發明不限於此。
在一實施例中，所述界面活性劑的分子量介於100至1,000之間。在替代實施例中，所述界面活性劑的分子量介於100至500之間。
值得注意的是，所述界面活性劑具有多個硫醇基，其有助於均勻分散發光材料116（以下稱為量子點116），以防止量子點116聚集。另外，所述界面活性劑還可增加量子點116對於外部環境因素的抵抗能力。具體來說，由於所述界面活性劑具有多個硫醇基，所述硫醇基並不全部與量子點116反應，其可與量子點層115中的其他化合物交聯，因而形成較穩定的光學膜。換言之，本實施例之界面活性劑的一部分硫醇基與量子點116反應，所述界面活性劑的另一部分硫醇基則是與其他化合物交聯。因此，相較於習知的光學膜（其使用胺類化合物），本實施例所形成的光學膜的穩定性較佳。也就是說，即便所述光學膜被光線照射或與外部干擾因子接觸例如水、濕氣、氧氣或其他，所述外部干擾因子並不會影響光學膜的功能，其有效地避免了使用阻隔材料（例如阻氣層）的需求。
在一實施例中，所述交聯劑可為、但不限於適當之丙烯酸基化合物，其分子量介於100至2,000之間。所述交聯劑之例示可為4-羥丁基丙烯酸酯(4-hydroxybutyl acrylate)、4-羥丁基丙烯酸酯環氧丙基醚(4-hydroxybutyl acrylate glycidylether)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate)、1,4-環己烷二甲醇單丙烯酸酯(1,4-cyclohexane dimethanol monoacrylate)、三甲基烯丙基三聚異氰酸(trimethallyl isocyanurate)、或[2[1,1-二甲基-2-[(1-側氧丙烯)甲氧]乙基]- 5-乙基-1,3-二噁-5-基]甲基丙烯酸酯。
在一實施例中，所述起始劑可為光起始劑或熱起始劑。在本實施例中，用於光學複合材料10之示例可以是光起始劑。也就是說，本實施例之光學複合材料10可簡單地藉由照射光線而於最小固化時間內得到。在其他實施例中，所述起始劑可包括但不限於：安息香醚、苯甲酮、a-二烷氧-苯乙酮(a-dialkoxy-acetophenones)、a-胺-苯烷酮(a-amino-alkylphenones)、醯膦氧化物(acylphosphine oxides)、二苯基酮(benzophenones)、噻噸酮(thioxanthones)、二茂鈦(titanocenes)、1-羥-環己基-苯基-酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)、2-羥-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、2-羥-1-[4-(2-羥乙氧)苯基]-2-甲基-1-丙酮(2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone)、苯甲醯甲酸甲酯(methylbenzoylformate)、氧-苯基-乙酸(oxy-phenyl-acetic acid)、2-[2-側氧-2苯基-乙醯氧-乙氧]-乙酯(2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester)、氧-苯基-乙酸2-[2-羥-乙氧]-乙醚(oxy-phenyl-acetic 2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester)、α-二甲氧-α-苯基苯乙酮(alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone)、2-苯甲基-2-(二甲基胺)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone)、或(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)。
在一實施例中，量子點層115還包括粒子，其含量低於發光材料116與樹脂材料118之總和。所述粒子係選自二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、二氧化矽、氧化鋯、三氧化二銻、氧化鋁、六方白碳石（Lonsdaleite）、類鑽碳、氯氧化鉍（BiOCl）、鈦酸鋇、鈮酸鋰鉀、鈮酸鋰、鉭酸鋰、淡紅銀礦（proustite）、聚氟烯烴（polyfluoro-olefin）、聚碳酸酯、聚苯乙烯及其任意組合所構成的群組。所述粒子的粒徑可介於0.02至30微米。所述粒子可用於散射入射光，增加入射光和發光材料116接觸的機率，藉此增加發光材料116對於入射光之吸收和轉換。所述粒子亦用於散射發射光，增加發射光和量子點層115表面互動之機率，藉此增加所述量子點層115的轉換效率。
圖4是依照本發明的第二實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。
請參照圖4，第二實施例的顯示裝置20與第一實施例的顯示裝置10相似，詳細材料與配置已於上述段落中詳述過，於此便不再贅述。上述兩者不同之處在於：顯示裝置20的光源104配置在導光板102的入光面（側面）102s處，以形成側光式（Edge-lit）結構。具體來說，導光板102具有出光面102a、背面102b以及入光面102s，其中入光面102s連接出光面102a與背面102b。在一實施例中，如圖4所示，導光板102的剖面圖呈一三角形，導光板102的出光面102a與背面102b的延伸方向夾一銳角A。光源104發出的藍光BL進入導光板102後，藉由導光板102的全反射而在導光板102內傳遞，並通過出光面102a到達光轉換層110。接著，光源104發出的藍光BL被光轉換層110部分地轉換為紅光和綠光，使藍光BL、紅光和綠光混合成白光WL而傳遞至光轉換層110上的液晶面板200。
在其他實施例中，導光板102可以是光擴散板，其霧度由入光面102b至出光面102a的方向逐漸遞增。於此，所謂霧度（Haze）是指偏離入射方向2.5度角以上的部分透射光束的光強度佔總透射光束的光強度的百分比，其可用來評定透明介質的散射情形。也就是說，所述透明介質的霧度愈大，其光澤與透明度（或成像度）愈低。反之，所述透明介質的霧度愈小，其光澤與透明度（或成像度）愈高。
以下，列舉本發明的實驗例以更具體對本發明進行說明。然而，在不脫離本發明的精神，可適當地對以下的實驗例中所示的材料、使用方法等進行變更。因此，本發明的範圍不應以以下所示的實驗例來限定解釋。
比較例 1
將0.06 wt%的紅色量子點（CdSe/ZnS量子點）與丙烯酸酯聚合物的前驅物混合，並藉由紫外光（UV）固化為紅色量子點層，以形成紅色單層結構的光轉換層。將此紅色單層結構放入如圖1的背光模組100中，並使用輝度計（luminometer）來測量包含上述紅色單層結構的背光模組的放光，其結果如圖5與圖6A所示。
實驗例 1
首先，將0.06 wt%的紅色量子點（CdSe/ZnS量子點）與丙烯酸酯聚合物的前驅物混合，並藉由UV固化為紅色量子點層。接著，將0.75 wt%的綠色量子點（CdSe/ZnS量子點）與製備成丙烯酸酯聚合物的前驅物混合，塗佈於紅色量子點層上並藉由UV固化為綠色量子點層，以形成雙色疊層結構的光轉換層。將此雙色疊層結構放入如圖1的背光模組100中，其中紅色量子點層比綠色量子點層更靠近光源。之後，使用輝度計來測量包含上述雙色疊層結構的背光模組的放光，其結果如圖5所示。
請參照圖5，雖然上述雙色疊層結構具有綠色量子點層，但此雙色疊層結構所發出的紅光強度與紅色單層結構的紅光強度是相當的。也就是說，當紅色量子點層比綠色量子點層更靠近光源時，紅色量子點並不會吸收綠色量子點所產生的綠光。另外，綠色量子點層也只會將藍光轉換為綠光，而不會轉換來自紅色量子點的紅光。此結果佐證了實驗例1的雙色疊層結構可改變一種量子點群體（即綠色量子點）的含量並不會嚴重影響其他種量子點群體（即紅色量子點）的發光強度，所以雙色疊層結構可簡化調整CIE色座標的過程。於此，所謂CIE色座標是由國際照明委員會（Commission Internationale de L'Eclairage，CIE）成員於1931年定義的，其是採用數學方式來定義色彩空間。
比較例 2
將0.06 wt%的紅色量子點（CdSe/ZnS量子點）、0.75 wt%的綠色量子點（CdSe/ZnS量子點）以及丙烯酸酯聚合物的前驅物混合在一起，並藉由UV固化為雙色單層結構的光轉換層。接著，將此雙色單層結構放入如圖1的背光模組100中，並使用輝度計來測量包含上述雙色單層結構的背光模組的放光，其結果如圖6A與圖6B所示。
比較例 3
將0.75 wt%的綠色量子點（CdSe/ZnS量子點）與製備成丙烯酸酯聚合物的前驅物混合，並藉由UV固化為綠色單層結構的光轉換層。將此綠色單層結構放入如圖1的背光模組100中，並使用輝度計來測量包含上述綠色單層結構的背光模組的放光，其結果如圖6B所示。
請參照圖6A，雙色單層結構的紅光強度大於紅色單層結構的紅光強度。也就是說，雙色單層結構的紅色量子點不僅吸收了藍光，還吸收了綠色量子點所發出的綠光，再轉換成紅光，造成光轉換率較低的二次光轉換。
請參照圖6B，雙色單層結構的綠光強度小於綠色單層結構的綠光強度。也就是說，雙色單層結構中的紅色量子點除了吸收藍光之外，也會吸收綠色量子點所發出的綠光，從而減少了綠色量子點的放光強度。
另外，從圖6A與圖6B中可知，在雙色單層結構中，無論是改變紅色量子點的濃度還是改變綠色量子點的濃度，都會影響其他顏色的量子點的發光強度，從而複雜化調整白光色點或是調整CIE色座標的過程。
圖7是實驗例1及比較例1至比較例3的光轉換層的色度圖。
實驗例1之疊層結構是將紅色量子點層與綠色量子點層分開配置在不同水平高度處，且紅色量子點層比綠色量子點層更靠近光源，所以紅色量子點也不會吸收綠光造成二次光轉換。請參照圖7，實驗例1之疊層結構的CIE色座標x值（其表示紅光）相當於比較例1之紅色單層結構的CIE色座標x值。另外，因實驗例1之綠色量子點層疊加在紅色量子點層上，所以綠色量子點無法吸收紅光且綠光也不會通過紅色量子點造成二次光轉換。因此，如圖7所示，相較於比較例1之紅色單層結構，實驗例1之疊層結構只有CIE色座標y值（其表示綠光）會增加，而CIE色座標x值（其表示紅光）則不會有顯著的變化。也就是說，實驗例1之疊層結構可簡化調整白光色點或是調整CIE色座標的過程。
另一方面，當在紅色量子點和綠色量子點混合於同一層以形成比較例2之雙色單層結構時，綠色量子點會吸收藍光而轉換為綠光，而此綠光又會被紅色量子點吸收而二次轉換成紅光，進而減少總出光並相對增加紅光在總出光中的比例。因此，如圖7所示，比較例2之雙色單層結構的CIE色座標x值大於比較例1之紅色單層結構的CIE色座標x值。也就是說，相較於比較例1之紅色單層結構，比較例2之雙色單層結構的CIE色座標y值（其表示綠光）不但會增加，且其CIE色座標x值（其表示紅光）也會稍微提升。
此外，當在綠色量子點和紅色量子點混合於同一層以形成比較例2之雙色單層結構時，綠色量子點所發出的綠光會被紅色量子點吸收，進而降低綠光強度。因此，如圖7所示，比較例2之雙色單層結構的CIE色座標y值小於比較例3之綠色單層結構的CIE色座標y值。也就是說，相較於比較例3之綠色單層結構，雖然比較例2之雙色單層結構的CIE色座標x值（其表示紅光）有增加，但其CIE色座標y值（其表示綠光）反而會下降。
由圖7可知，在比較例2之雙色單層結構中，改變紅色量子點的濃度和綠色量子點的濃度都會因為交互作用的關係而同時影響CIE色座標的x和y值。反觀，實驗例1之疊層結構是將紅色量子點層與綠色量子點層分開配置在不同水平高度處，其可避免不同顏色的量子點交互作用，進而影響CIE色座標的x和y值。換言之，實驗例1之疊層結構的配置可簡化白光色點的調整，以精準呈現出所需的色點和光學特性。
綜上所述，本發明實施例將具有不同發光波長的多種量子點分開配置在不同水平高度處，以避免發光波長較長的量子點吸收發光波長較短的量子點的放射光，進而避免進行二次轉換而降低光轉換效率。換言之，本發明實施例的背光模組可增加光轉換效率，進而提升顯示裝置的能源效率與顯示亮度。另外，本發明實施例藉由將量子點分開配置在不同水平高度處，其可調整任一種量子點濃度，而不會影響其他顏色的量子點的放光強度。因此，本發明實施例可簡化白光色點的調整，以精準呈現出所需的色點和光學特性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、20:顯示裝置 100:背光模組 102:導光板 102a:出光面 102b:入光面 102s:側面 104:光源 108:反射層 110、110a、110b:光轉換層 111:第一基材 112:第一層 113:第二基材 114:第二層 115:量子點層 116:發光材料 118:樹脂材料 200:顯示面板 A:銳角 BL:藍光 S1:第一疊層 S2:第二疊層 WL:白光
圖1是依照本發明的第一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖2A是圖1的一種光轉換層的放大示意圖。 圖2B是圖1的另一種光轉換層的放大示意圖。 圖3是依照本發明一實施例的一種量子點層的放大示意圖。 圖4是依照本發明的第二實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖5是實驗例1與比較例1的光轉換層的發光強度與波長的關係圖。 圖6A是比較例1與比較例2的光轉換層的發光強度與波長的關係圖。 圖6B是比較例2與比較例3的光轉換層的發光強度與波長的關係圖。 圖7是實驗例1及比較例1至比較例3的光轉換層的色度圖（chromaticity diagram）。
104:光源
110a:光轉換層
112:第一層
114:第二層
BL:藍光
WL:白光

Claims (19)

  1. 一種背光模組，包括：光源，發射光線；導光板，其光耦合至所述光源，且所述光線透射通過所述導光板；以及光轉換層，配置在所述導光板上，其中所述光轉換層包括：第一層，靠近所述光源且包括多個第一量子點；以及第二層，比所述第一層遠離所述光源且包括多個第二量子點，其中所述多個第一量子點的發光波長大於所述多個第二量子點的發光波長，其中所述光轉換層不包括阻氣層於其中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中所述第一層與所述第二層直接接觸且所述第一層與所述第二層夾置在兩個基材之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，更包括至少一層基材配置在所述第一層與所述第二層之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的背光模組，其中所述至少一層基材不包括阻氣層於其中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，更包括：兩個第一基材，所述第一層夾置在所述兩個第一基材之間；以及兩個第二基材，所述第二層夾置在所述兩個第二基材之間，其中所述兩個第一基材中的一者與其鄰近的第二基材直接接觸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中所述光線為藍光，所述多個第一量子點包括多個紅色量子點，且所述多個第二量子點包括多個綠色量子點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中所述第一層包括第一樹脂材料，所述多個第一量子點散布且嵌入於所述第一樹脂材料中，其中所述第一樹脂材料由第一前驅物所製備，所述第一前驅物包括具有硫醇基的第一界面活性劑，且其中所述第二層包括第二樹脂材料，所述多個第二量子點散布且嵌入於所述第二樹脂材料中，其中所述第二樹脂材料由第二前驅物所製備，所述第二前驅物包括具有硫醇基的第二界面活性劑。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的背光模組，其中所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑具有至少二個硫醇基。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的背光模組，其中所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(I)、(II)、或(III)之化合物如下所示：
    Figure 108137866-A0305-02-0033-1
    Figure 108137866-A0305-02-0033-2
    Figure 108137866-A0305-02-0034-3
     其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相異，並各自選自氫、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羥烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所構成之群組，其中當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(II)的化合物，R1至R6中至少二者具有硫醇基；當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的背光模組，其中所述第一前驅物或所述第二前驅物包括：5至30重量百分比的至少具有二個硫醇基的所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑；30至50重量百分比的第一丙烯酸酯單體；15至30重量百分比的第二丙烯酸酯單體；5至20重量百分比的交聯劑；以及1至2重量百分比的起始劑。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，更包括：反射層，配置在導光板下方，以將所述光線反射至所述光轉 換層中。
  12. 一種光轉換層，配置在光源上，其中所述光轉換層包括：第一層，靠近所述光源且包括多個第一量子點；以及第二層，比所述第一層遠離所述光源且包括多個第二量子點，其中所述多個第一量子點的發光波長大於所述多個第二量子點的發光波長，其中所述光轉換層不包括阻氣層於其中。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的光轉換層，其中所述第一層與所述第二層直接接觸且所述第一層與所述第二層夾置在兩個基材之間。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的光轉換層，更包括至少一層基材配置在所述第一層與所述第二層之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的光轉換層，其中所述至少一層基材不包括阻氣層於其中。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的光轉換層，其中所述第一層包括：第一樹脂材料，所述多個第一量子點散布且嵌入於所述第一樹脂材料中，其中所述第一樹脂材料由第一前驅物所製備，所述第一前驅物包括具有硫醇基的第一界面活性劑，且其中所述第二層包括：第二樹脂材料，所述多個第二量子點散布且嵌入於所述第二樹脂材料中，其中所述第二樹脂材料由第二前驅物所製備，所述第二前驅物包括具有硫醇基的第二界面活性劑。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的光轉換層，其中所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑具有至少二個硫醇基。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的光轉換層，其中所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(I)、(II)、或(III)之化合物如下所示：
    Figure 108137866-A0305-02-0036-4
    Figure 108137866-A0305-02-0036-5
    Figure 108137866-A0305-02-0036-6
     其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此相同或相異，並各自選自氫、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20羥烷基、C1-C20烷基酯基、C2-C20烷基酮基、C1-C20烷基硫醚基和C1-C20烷氧基所構成之群組，其中當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(I)的化合物，R1至R4中至少二者具有硫醇基；當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(II)的化合物，R1至R6中至少二者 具有硫醇基；當所述第一界面活性劑或所述第二界面活性劑為式(III)的化合物，R1至R3中至少二者具有硫醇基。
  19. 一種顯示裝置，包括：顯示面板；以及如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之背光模組，配置在所述顯示面板的一側。
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