TWI669463B - Optical film and illuminating device - Google Patents

Abstract

一種光學膜及發光裝置，該光學膜包含一個本體與一個側擋層。該本體包括間隔的一第一基材與一第二基材，以及一位於所述兩基材間的作用層。該第一基材與該第二基材分別具有一入光面與一出光面。該作用層包括數個量子點，該等量子點能被一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。該側擋層結合於該本體的一側面上，並用於阻擋該第一色光自該本體外部經由該側面進入該本體內，如此能避免不必要的光線進入，以及不被預期的光激發與混光產生。本發明具有良好的光學效果與出光品質，使混光色彩與亮度均勻。

Description

光學膜及發光裝置

本發明是有關於一種光學膜及發光裝置，特別是指一種能受到光激發而發光的光學膜，及具有該光學膜發光裝置。

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，可利用藍光LED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，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，含有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。

該量子點光學薄膜包括一朝向藍光LED光源的入光面、一相反於該入光面並朝向顯示器的面板模組的出光面，以及一連接於該入光面與該出光面四周緣的側面。實務上發現，藍光LED光源發出的藍光，不一定會完全自該量子點光學薄膜的入光面進入該薄膜內，部分藍光可能因為反射、折射，或是受到顯示器內部結構的影響，未進入該量子點光學薄膜中，但是卻又從該量子點光學薄膜的外部側向方向，經由該側面四周圍進入該薄膜內，因此觀察該量子點光學薄膜時，會發現其四周側邊產生環狀的藍光區域，而且此種從該側面進入該量子點光學薄膜內的藍光，由於並非原先所設計與期望的，該藍光的光線路徑難以掌握，並且會使該等量子點產生非預期的激發與混光，導致破壞原本設定的發光效果，因此於該量子點光學薄膜的四周邊側處的色彩會有所偏差，發光顏色不均勻，若應用於顯示器也會導致顯示器周邊藍光較為明顯、色彩與視感不佳。

因此，本發明之目的，即在提供一種能避免光線自側面進入，能提供均勻混光效果的光學膜及發光裝置。

於是，本發明光學膜，包含一個本體與一個側擋層。該本體包括一第一基材、一第二基材、一個作用層，以及一個側面。該第一基材包括相反的一個第一面與一個入光面。該第二基材與該第一基材間隔相對，並包括一個朝向該第一面的第二面，以及一個相反於該第二面的出光面。該作用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，該作用層包括數個量子點，該等量子點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。該側面自該入光面周緣朝該出光面周緣延伸連接。該側擋層設置於該本體的該側面，該側擋層用於阻擋該第一色光自該本體外部經由該側面進入該本體內。

本發明發光裝置包含一個如上述的光學膜，及一個位於該光學膜的該入光面一側的發光單元。該發光單元能發出該第一色光，該第一色光自該入光面進入該本體內部，並激發該等量子點發出該第二色光，且該第一色光與該第二色光混光後由該出光面射出。

本發明之功效在於：藉由該側擋層設置於該側面，可以阻擋該第一色光自該側面進入該光學膜的該本體內，可避免不必要的光線進入，進而能避免不被預期的光激發與混光產生，並可改善以往於光學膜四周圍會觀察到明顯的藍光光環的問題。故本發明具有良好的光學效果與出光品質，使混光色彩與亮度均勻。

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與圖2，本發明發光裝置之一第一實施例包含一光學膜1，以及一發光單元2。

該光學膜1包括一個本體3與一個側擋層4。該本體3包括間隔相對的一第一基材31與一第二基材32、一位於該第一基材31與該第二基材32間的作用層33，以及一個側面34。

該第一基材31包括一第一面311，以及一相反於該第一面311並朝向該發光單元2的入光面312。該第二基材32相對於該第一基材31遠離該發光單元2，並包括一個朝向該第一面311的第二面321，以及一個相反於該第二面321的出光面322。該第一基材31與該第二基材32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。

該作用層33位於該第一面311與該第二面321之間，該作用層33包括數個量子點331，該等量子點331能被一個第一色光激發而發出一個第二色光與一個第三色光，該第二色光的波長大於該第一色光的波長，該第三色光的波長大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，該作用層33的製備可以先將該等量子點331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31的該第一面311或該第二基材32的該第二面321，形成一膠膜，接著可視該等量子點331的材料選擇是否進行退火，而可得到該作用層33。該等量子點331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331，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331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。

該光學膜1的該側面34是由該第一基材31、該第二基材32與該作用層33共同界定出。該側面34自該入光面312周緣朝該出光面322周緣延伸連接，並且呈現四面圍繞的形態。

該側擋層4結合於該本體3的該側面34上，其位置涵蓋該第一基材31、該第二基材32與該作用層33。該側擋層4用於阻擋該第一色光自該本體3外部經由該側面34進入該本體3內。具體而言，本實施例的該側擋層4藉由其材料可吸收藍光的功能，可阻擋藍光通過該側面34進入該本體3內。較佳地，該側擋層4為能受紫外光照射而固化的紫外光固化膠，使該側擋層4材料塗布於該側面34之後，於照射紫外光後可快速固化，如此使本發明於製造上較為快速、簡便。該側擋層4的外觀顏色大致為黃色。較佳地，該側擋層4於水平方向上的厚度d約為100μm~200μm，在此厚度範圍內，該側擋層4具有良好的阻擋藍光效果，而且不會因為太厚而過度突出於該側面34。此外，該側擋層4還具有阻隔水氣功能，能避免水氣進入該本體3內部，從而能避免該本體3受到水氣影響而產生光學效能變差或膜片壽命變短的問題。於實施上，該側擋層4也可以使用能反射藍光的材料，例如具有反射藍光功能的熱固化型材料，如此同樣可以阻擋藍光通過該側面34進入該本體3內。

該發光單元2位於該光學膜1的該入光面312一側，並包括一個電路基板21，以及數個位於該電路基板21上並用於發出該第一色光的發光二極體22。

本發明使用時，該等發光二極體22發出的該第一色光(藍光)自該光學膜1的該入光面312進入該本體3內部，並激發該等量子點331發出該第二色光(綠光)與該第三色光(紅光)，該第一色光、該第二色光與該第三色光混光後可產生白光，並經由該光學膜1的該出光面322射出。本發明發光裝置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322朝向該面板模組，使混光光線可通過該出光面322射向該面板模組。

雖然該發光單元2發出的第一色光中，部分的第一色光可能因一開始的出光方向，或受到反射、折射等原因，未直接通過該入光面312進入該光學膜1內，而且由側向方向射向該光學膜1的該側面34(如圖2的光線路徑A所示)，但藉由該側擋層4設置於該側面34上，可以阻擋該第一色光自該側面34進入該本體3內，可避免不必要的光線進入，進而能避免不被預期的光激發與混光產生，並可改善以往於光學膜四周圍會觀察到明顯的藍光光環的問題。因此本發明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。而且該側擋層4的阻隔水氣功能，則可維持該光學膜1的膜片品質與光學功能，並延長膜片使用壽命。

參閱圖3，本發明發光裝置之一第二實施例，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31還包括數個位於該入光面312的第一微結構313。該第二基材32還包括數個位於該出光面322的第二微結構323。該等第一微結構313與該等第二微結構323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313的形狀可為相同或不同，第二微結構323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313能使該發光單元2發出的該第一色光產生折射，以增加該第一色光在該作用層33中的光路徑，能激發更多的該等量子點331，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32設置該等第二微結構323，能有效降低由該出光面322表面出光產生的全反射現象，從而能提升整體光萃取率。

參閱圖4，本發明發光裝置之一第三實施例，與該第二實施例的結構大致相同，不同處在於：本實施例的該作用層33還包括數個分散於該作用層33層體中，並能用於散射光線的散射粒子332。藉由該等散射粒子332可讓進入該作用層33的該第一色光於接觸該等散射粒子332時產生多次的反射與散射，以增加該第一色光於該作用層33中的光路徑，從而提升光子碰撞該等量子點331的機率，增加該等量子點311受激發後所發出的二次光線的強度，能提升本發明的發光亮度。

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‧‧‧光學膜

2‧‧‧發光單元

21‧‧‧電路基板

22‧‧‧發光二極體

3‧‧‧本體

31‧‧‧第一基材

311‧‧‧第一面

312‧‧‧入光面

313‧‧‧第一微結構

32‧‧‧第二基材

321‧‧‧第二面

322‧‧‧出光面

323‧‧‧第二微結構

33‧‧‧作用層

331‧‧‧量子點

332‧‧‧散射粒子

34‧‧‧側面

4‧‧‧側擋層

A·‧‧‧光線路徑

d‧‧‧厚度

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是本發明發光裝置的一第一實施例的一光學膜的立體圖； 圖2是該第一實施例的一不完整的局部剖視圖； 圖3是本發明發光裝置的一第二實施例的一不完整的局部剖視圖；及 圖4是本發明發光裝置的一第三實施例的一不完整的局部剖視圖。

Claims (9)

1. 一種光學膜，包含：一個本體，包括一第一基材，包括相反的一個第一面與一個入光面，一第二基材，與該第一基材間隔相對，並包括一個朝向該第一面的第二面，以及一個相反於該第二面的出光面，一個作用層，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，該作用層包括數個量子點，該等量子點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，一個側面，自該入光面周緣朝該出光面周緣延伸連接；及一個側擋層，設置於該本體的該側面，該側擋層用於阻擋該第一色光自該本體外部經由該側面進入該本體內；其中，該側擋層的位置涵蓋該第一基材、該第二基材與該作用層。
2. 如請求項1所述的光學膜，其中，該側擋層為一個能受紫外光照射而固化的紫外光固化膠。
3. 如請求項2所述的光學膜，其中，該側擋層於水平方向上的厚度為100μm~200μm。
4. 如請求項1所述的光學膜，其中，該第一基材還包括數個位於該入光面的第一微結構。
5. 如請求項4所述的光學膜，其中，該第二基材還包括數個位於該出光面的第二微結構。
6. 如請求項1所述的光學膜，其中，該作用層還包括數個能用於散射光線的散射粒子。
7. 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個波長大於該第二色光的波長的第三色光，該第一色光為藍光，該第二色光為綠光，該第三色光為紅光。
8. 一種發光裝置，包含：一個如請求項1至6中任一項所述的光學膜；及一個發光單元，位於該光學膜的該入光面一側，並能發出該第一色光，該第一色光自該入光面進入該本體內部，並激發該等量子點發出該第二色光，且該第一色光與該第二色光混光後由該出光面射出。
9. 如請求項8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個波長大於該第二色光的波長的第三色光，該第一色光為藍光，該第二色光為綠光，該第三色光為紅光，該第一色光、該第二色光與該第三色光混光後由該出光面射出，該發光單元包括至少一個用於發出該第一色光的發光二極體。