CN109633792B - 一种可降低蓝光危害的复合膜、制备工艺及背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降低蓝光危害的复合膜，包括上基层、下基层、设于所述上基层和下基层之间的由光子晶体构成的微晶结构层，所述微晶结构层能够透射波长在450nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的光线部分或全部反射回去。还公开了该复合膜的制备工艺，包括以下步骤：制备微晶结构层：分别制备上基层和下基层：将上基层、微晶结构层和下基层叠合为一体，其中，微晶结构层位于上基层和下基层之间，增光结构位于表层。还公开了一种背光模组，包括上述的复合膜。本发明的复合膜，其结构简单，并能够精准的阻隔450nm以下波段蓝光，同时不会导致偏色。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种可降低蓝光危害的复合膜、制备工艺及背光模组。
背景技术
医学研究报告表明，可见光中的紫光和蓝光对视网膜的破坏作用最大。波长在500～800nm之间的可见光对视网膜基本上没有破坏作用,而波长处于400～500nm之间的紫光和蓝光，随波长变短,光子能量增加,其对视网膜的损害程度迅速上升。过去,人们对蓝光如何对视网膜损坏的机理不够了解，也没有得到眼科界的重视。近两三年来科学家们才开始认识到视网膜细胞含有一种异常的视黄醛叫A2E。该A2E对视网膜色素上皮在没有光照黑暗的条件下具有毒性，而在光照条件下，A2E的毒性大大地增加。A2E有两个吸收峰：一个在紫外区的335nm；另一个在蓝光区的435nm。蓝光对视网膜的损害作用是一个连锁反应：首先由于在紫外区和蓝光区均有吸收峰,使得不论是紫外光或是蓝光均能激发A2E释放出自由基离子；而自由基粒子又进一步增大了A2E对视网膜色素上皮的损坏作用从而引起视网膜色素上皮的萎缩，进而导致光敏感细胞的死亡。其中，光敏感细胞的功能是接受入射光并将光信号转变为电信号，而后电信号再通过视觉神经传递给大脑后成像。因此，光敏感细胞的死亡将直接导致视力逐渐下降甚至完全丧失。
防蓝光技术的光学原理相对比较简单，主要通过特殊材料的阻隔，将高能短波蓝光反射出去，从而达到保护眼睛免受蓝光伤害的目的。真正的难点在于：蓝光波段为UV400-500，而对眼睛伤害最大的是450nm以下的波段的高能短波蓝光，因此主要考虑如何精准地阻隔蓝光450nm以下波段的高能短波蓝光，同时控制色差，增加透光率。
当前在LED技术领域，主要采用如下防蓝光方案，其中：
1，明基软件滤蓝，其护眼效果确实显著，但是偏色偏黄厉害。
2，冠捷ABL产品硬件滤蓝，虽然解决了偏黄偏色的问题，但其护眼效果，也即蓝光过滤效果，较差。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种可降低蓝光危害的复合膜，其结构简单，能够精准有效地阻隔450nm以下波段蓝光，降低高能波段蓝光对人眼的危害，且不会导致偏色。
本发明采用了以下技术方案：
一种可降低蓝光危害的复合膜，包括上基层、下基层、设于所述上基层和下基层之间的由光子晶体构成的微晶结构层，所述微晶结构层能够透射波长在450nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的光线部分或全部反射回去。
进一步的，所述下基层所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合；
所述上基层所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合。
进一步的，所述上基层表层设有增光结构，所述增光结构为均匀分布于所述上基层表面的锥状的微结构。
进一步的，所述微结构由滚压机在所述上基层表面滚压制得。
进一步的，所述上基层厚度为100～200um；
所述下基层厚度为100～200um。
进一步的，所述上基层折射率为1.41～1.6；
所述下基层折射率为1.41～1.6。
本发明还提供了一种复合膜的制备工艺，包括以下步骤：
制备微晶结构层：将光子晶体有序排列后固化成型，该微晶结构层的厚度为200～500um；
分别制备上基层和下基层：利用聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合材料制备分别制备上基层和下基层；其中，上基层的表层设有增光结构，所述增光结构为为均匀分布于所述上基层表面的锥状的微结构；
将上基层、微晶结构层和下基层叠合为一体，其中，微晶结构层位于上基层和下基层之间，增光结构位于表层。
本发明还提供了一种背光模组，包括上述的复合膜。
进一步的，还包括白光转换膜、扩散板、背板和PCB板，所述PCB板上设有发光模组和透镜，所述复合膜、白光转换膜、扩散板、背板和PCB板由上至下依次平行叠合。
进一步的，还包括发光模组、导光板、平行设置于所述导光板与复合膜之间的白光转换膜，所述发光模组位于所述导光板的一侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的复合膜，在上基层和下基层之间设置了由光子晶体制备而成微晶结构层，该微晶结构层能够全角度透过500-700nm波长的光线。当其晶粒的角度范围为25°～75°时，其能够透过波长在450nm以上的蓝/紫光；当其晶粒的角度不在为25°～75°范围内时，能够将波长在400nm～500nm的蓝/紫光均反射回荧光转换层。也就是说，该微晶结构层能够对波长在400～500nm区间的蓝/紫光进行选择性吸收，其可以实现仅仅全反射450nm以下波段对人眼最具危害的蓝光，而不影响450nm以上波长对颜色需求的正常波长光。既实现了对450nm以下波段高能短波蓝光的精准阻隔，又能减轻偏色偏黄现象，控制该复合膜滤光后的色差，增加透光率。
2、本发明的制备工艺所制得的复合膜能够实现了对450nm以下波段高能短波蓝光的精准阻隔，又能减轻偏色偏黄现象，控制该复合膜滤光后的色差，增加透光率。
3、本发明的背光模组，通过采用上述的复合膜，背光模组能够全角度射透波长在500nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的蓝/紫光反射回背光模组的荧光转换层，被反射的光线进一步增加对荧光转换层中荧光粉的激发，由此极大地提高了荧光转换层的出光效率，进而实现精准过滤450nm以下波段高能蓝光的同时，降低背光模组的偏色偏黄问题，同时增加了背光模组的透光率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
图1是本发明所述的复合膜的结构示意图；
图2是本发明所述的复合膜的光谱比较图。
图3是实施例1中背光模组的结构示意图；
图4是实施例2中背光模组的结构示意图。
标记说明：
100—复合膜；101—下基层；102—微晶结构层；103—上基层；104—增光结构；
201—白光转换膜；202—扩散板；203—背板；204—PCB板；205—透镜；206—蓝光LED；301—白光转换膜；302—导光板；303—发光模组。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种可降低蓝光危害的复合膜100，如图1～2所示，包括上基层103、下基层101、设于上基层103和下基层101之间的由光子晶体有序排列而成的微晶结构层102，微晶结构层102能够透射波长在450nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的光线部分或全部反射回去。其中，有序排列是指，晶体按相同的取向和角度进行排布。在同一微结构层中，光子晶体形状、尺寸和排列间距都趋于相同。在实际生产使用中，可根据滤光需求选取由不同尺寸和排列间距的光子晶体构成的微晶结构层。
一般而言，微晶结构层102的厚度越大，其对蓝光的阻隔性越好，同时其生产加工性能也越好。结合复合膜总厚度而言，本实施例中，微晶结构层102的厚度约200～500um。微晶结构的厚度根据复合膜100的总厚度需求确定。其中，复合膜100的总厚度一般在0.5mm～1mm左右；
组成该微晶结构层102的光子晶体，其能够全角度透过500-700nm波长的光线。当其晶粒的角度范围为25°～75°时，其能够透过波长在450nm以上的蓝/紫光；当其晶粒的角度不在为25°～75°范围内时，能够将波长在400nm～500nm的蓝/紫光均反射回荧光转换层。也就是说，该微晶结构层102能够对400～500nm波段的蓝/紫光进行选择性吸收，其可以实现仅仅全反射450nm以下波段对人眼最具危害的蓝光，而不影响450nm以上波长对颜色需求的正常波长光。既实现了对450nm以下波段高能短波蓝光的精准阻隔，又能减轻偏色偏黄现象，控制该复合膜100滤光后的色差，增加透光率。
具体的，下基层101所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合；下基层101厚度为100～200um，优选100um；下基层101折射率为1.41～1.6，优选1.41。
上基层103所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合。上基层103厚度为100～200um；上基层103折射率为1.41～1.6，优选1.41；
其中，为进一步增加该复合膜100的透光率，上基层103表层还设有增光结构104，增光结构104为均匀分布于所述上基层103表面的微结构，微结构一般呈锥状。该微结构由滚压机在所述上基层103表面滚压制得。其中，所说的均匀分布是指微结构的形状、尺寸和角度都趋向于一致，一般微结构的尺寸在um量级。在实际使用中，可以根据增光的需求选择设置成不同形状、尺寸和角度的微结构。
本发明还公开了一种可降低蓝光危害的复合膜100的制备工艺，其用于制备上述的复合膜100，包括以下步骤：
制备微晶结构层102：将光子晶体有序排列后固化成型，该微晶结构层102的厚度为200～500um；
分别制备上基层103和下基层101：利用聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合材料制备分别制备上基层103和下基层101；其中，上基层103的表层设有增光结构104，增光结构104为均匀分布于上基层103表面的锥状的微结构；该微结构由滚压机在上基层103表面滚压制得。
将制备的上基层103、微晶结构层102和下基层101叠合为一体，其中，微晶结构层102位于上基层103和下基层101之间，增光结构104位于表层。
本发明还公开了一种可降低蓝光危害的背光模组，该背光模组包括上述的复合膜100。通过采用上述的复合膜100，背光模组能够全角度射透波长在500nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的蓝/紫光反射回背光模组的荧光转换层，被反射的光线进一步增加对荧光转换层中荧光粉的激发，由此极大地提高了荧光转换层的出光效率。
实施例1
本实施例的背光模组采用LED直下式背光模组结构，如图3所示，LED直下式背光模组包括上述复合膜100、还包括白光转换膜201、扩散板202、背板203和PCB板204，PCB板204上设有发光模组和透镜205，复合膜100、白光转换膜201、扩散板202、背板203和PCB板204由上至下依次平行叠合。
具体的，复合膜100下表面通过白光转换膜201与扩散板202连接；扩散板202设于背板203的上表面，PCB板204设于背板203的下表面，且PCB板204的下表面设有透镜205和发光模组，利用透镜对蓝光光源作光线角度放大作用，可使蓝光光线均匀分布于扩散板202。其中，发光模组包括蓝光LED206，白光转换模片201可以是蓝光激发的荧光膜片或量子膜片。
实施例2
本实施例为背光模组采用LED侧入式背光模组结构，如图4所示，LED侧入式背光模组包括上述复合模100、发光模组303、导光板302、平行设置于导光板302与复合膜100之间的白光转换膜301，发光模组位303于导光板302的一侧。
其中，发光模组303包括蓝光LED和用于安装蓝光LED的PCB板，便于将蓝光LED与PCB板连接成一个整体后，安装在导光板302的一侧。导光板上表面设置的白光转换模301可以是蓝光激发的荧光膜片或量子膜片，发光模组303所发出的蓝光经过导光板302，再经过其网点进行全反射，由其表面导出蓝光，蓝光经过白光转换膜301转换成白光，再经过复合膜100对低波长蓝光进行反射回去，从而阻止低波有害蓝光射出。
本发明中关于方向的表述，如上、下、左、右均是以附图作为参考。
本发明所述的可降低蓝光危害的复合膜、制备工艺及背光模组的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种可降低蓝光危害的复合膜，其特征在于：包括上基层、下基层、设于所述上基层和下基层之间的由光子晶体有序排列而成的微晶结构层，所述微晶结构层能够透射波长在450nm以上的光线，同时能够将波长在450nm以下的光线部分或全部反射回去；
所述上基层表层设有增光结构，所述增光结构为均匀分布于所述上基层表面的锥状的微结构；
所述微结构由滚压机在所述上基层表面滚压制得；
所述上基层厚度为100～200um；
所述下基层厚度为100～200um；
微晶结构层的厚度为200～500um；
当所述微晶结构层的晶粒的入射角度范围为25°～75°时，其能够透过波长在450nm以上的蓝光和紫光。
2.根据权利要求1所述的可降低蓝光危害的复合膜，其特征在于：所述下基层所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合；
所述上基层所用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合。
3.根据权利要求1所述的可降低蓝光危害的复合膜，其特征在于：
所述上基层折射率为1.41～1.6；
所述下基层折射率为1.41～1.6。
4.一种基于权利要求1至3任一项所述的可降低蓝光危害的复合膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制备微晶结构层：利用光子晶体有序排列后固化成型；
分别制备上基层和下基层：利用聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合材料分别制备上基层和下基层；其中，上基层的表层设有增光结构，所述增光结构为均匀分布于所述上基层表面的锥状的微结构；所述微结构由滚压机在所述上基层表面滚压制得；
将上基层、微晶结构层和下基层叠合为一体，其中，微晶结构层位于上基层和下基层之间，增光结构位于表层。
5.一种可降低蓝光危害的背光模组，其特征在于：包括权利要求1～3中任一项所述的可降低蓝光危害的复合膜；
还包括白光转换膜、扩散板、背板和PCB板，所述PCB板上设有发光模组和透镜，所述复合膜、白光转换膜、扩散板、背板和PCB板由上至下依次平行叠合；
或为还包括发光模组、导光板、平行设置于所述导光板与复合膜之间的白光转换膜，所述发光模组位于所述导光板的一侧。
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