光學膜組和背光模塊的制作方法

本發明涉及光電顯示領域，特別是涉及一種用于光電顯示的光學膜。本發明還涉及包括這種光學膜組的背光模塊。

背景技術：

在日常生活中，色光有著極大的應用。例如，紅光可用于夜視，并且可用于處理單色照片底片。綠光也可以用作夜視，而且特別適用于在夜晚閱讀地圖和圖表。

在現有技術中，通常使用熒光粉作為色光的色彩轉換的媒介。然而，受到稀土熒光粉的發光性能限制，所得到的色光源的色域、亮度等性能較差。為此，需要解決這種色光源的缺陷。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提出了一種光學膜組。根據本發明的光學膜組使用鈣鈦礦晶型的量子點來代替稀土熒光粉來實現色光的色彩轉換。由于鈣鈦礦晶型的量子點本身具有優異性能，因此極大地提高了色光源的色域、亮度等性能。本發明還提出了一種背光模塊，其可用于光電顯示領域中。

根據本發明的第一方面的光學膜組包括層疊式形成的透明的多個膜層，在多個膜層中的至少一個上形成有含有鈣鈦礦晶型的量子點和聚合物材料的色光轉換子層。在使用第一色光作為入射光照射光學膜組時，光學膜組將第一色光轉換成作為出射光的第二色光。

本發明的光學膜組使用了由鈣鈦礦晶型的量子點和聚合物材料形成的色光轉換子層。色光轉換子層可以將頻率較高的第一色光轉換成頻率較低的第二色光，例如使用不同材料的量子點可將藍光轉換成紅光或綠光，甚至還可以轉換成橙光、黃光等。相比于稀土熒光粉，這種色光轉換層在色彩還原力和亮度方面有著極大的提升，因此能夠極大地提高有色光源的多種性能。

在一個實施例中，通過調節色光轉換子層的材料和/或由色光轉換子層轉換的入射光與總入射光的比例來調節出射光的色彩。這樣，不但可以通過調換不同的色光轉換子層的材料來實現徹底改變第二色光的色彩，例如第二色光可以為綠光、黃光或紅光；還可以通過調節上述的比例，微調預定色彩的第二色光的顏色，例如，第二色光可以在淺綠到深綠之間變換，對于其他顏色也是如此。在一個優選的實施例中，該比例通過調節色光轉換子層厚度和/或調節色光轉換子層中的量子點與聚合物材料的重量比來實現。

在一個實施例中，在將藍光轉換成紅光的色光轉換子層中，量子點為CH₃NH₃PbBr₂I、CH₃NH₃PbBrI₂、NH＝CHNH₃PbBr_1.5I_1.5和CsPbI₃中的一種，所述聚合物材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種，量子點與所述聚合物材料的重量比為1:(1.01～100)，優選為1:(10～50)，更優選為1:(15～30)，色光轉換子層厚度為0.1微米到50微米，優選為1微米到10微米。

在一個實施例中，在將藍光轉換成綠光的色光轉換子層中，量子點為CH₃NH₃PbBr₃、CH₃NH₃PbBr₂Cl、NH＝CHNH₃PbBr₃和CsPbBr₃中的一種，所述聚合物材料為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種，量子點與所述聚合物材料的重量比為1:(1.01～100)，優選為1:(10～50)，更優選為1:(15～30)，色光轉換子層厚度為0.1微米到50微米，優選為1微米到10微米。

根據本發明第二方面的背光模塊，其包括含有藍光光源的光源組件和根據上文所述的光學膜組。光學膜組由光源組件照射并且將來自光源組件的含藍光的入射光轉變成白光。

液晶顯示器的白光背光源的發光性能決定著其色彩表現力和亮度。在現有技術中，白光背光源的工作原理是：在藍光LED上涂覆稀土熒光粉，以將藍色光轉化成白光。白光進而通過多層光學膜分散、反射、擴散等作用后分散為均勻白光面光源。受到稀土熒光粉的發光性能限制，目前的白光背光源的色域、亮度等性能較差。相比于稀土熒光粉，本發明的背光模塊中的色光轉換層使用了由鈣鈦礦晶型的量子點和聚合物材料形成的色光轉換子層，其在色彩還原力和亮度方面有著極大的提升，因此能夠極大地提高有色光源的多種性能。

在一個實施例中，光源組件發藍光或藍光與紅光的混合光，光學膜組包括處于光源組件下方的反射膜，在反射膜形成有紅光轉換子層，紅光轉換子層將入射光中的藍光的一部分轉變成紅光。這種光源組件是本領域的技術人員所熟知的，例如可以使藍光器件與紅光器件的組合，也可以是在藍光器件的表面上涂覆紅色熒光粉而得到，這里不再贅述。在另一個實施例中，光學膜組還包括處于光源組件上方的多個第一類透射膜，多個第一類透射膜中的任一個上帶有綠光轉換子層而形成綠光轉換透射膜，綠光轉換透射膜將藍光的一部分轉變成綠光，紅綠藍三種色光混合成白光。

通過反射膜和綠光轉換透射膜的配合使用，可以完美地將藍光或藍紅光轉換成白光并用作液晶顯示器的白光背光源。應注意的是，在本發明中，紅光轉換子層和綠光轉換子層分別處于光學膜組的不同膜層中，并且紅光轉換子層比綠光轉換子層更靠近光源。由此在光學膜組中，僅單獨地發生藍光到紅光的轉換和藍光到綠光的轉換，不存在綠光到紅光的轉換。這樣，就解決了現有技術中由于紅光、綠光量子點混合存在而導致的綠光被紅光量子點再次吸收轉換而導致的整體轉換效率降低的問題。還應理解的是，在本發明的光學膜組中，反射膜和綠光轉換透射膜均可單獨存在，在此情況下，僅需使用其他類型的色光轉換膜代替其中的另一個即可，其他類型的色光轉換膜如使用熒光粉的色光轉換膜是本領域的技術人員所熟知的，這里不再贅述。

在一個實施例中，綠光轉換透射膜為背光模塊的導光膜、下擴散膜、增亮膜和上擴散膜中的一種。優選地，綠光轉換子層的厚度為0.1微米到50微米，紅光轉換子層的厚度為0.1微米到50微米。在現有技術中，量子點光學膜通常制備成單獨的膜材料，這種膜材料通常具有超過200微米的厚度，這導致難以將其集成到光電顯示器中。與此相比，在本發明的綠光轉換子層為綠光轉換透射膜(即，導光膜、下擴散膜、增亮膜和上擴散膜)的組成部分，而非單獨的膜材料。同樣，紅光轉換子層也是反射膜的組成部分，而非單獨的膜材料。由此，綠光轉換子層和紅光轉換子層可形成為其厚度遠小于現有技術中的量子點光學膜的厚度，并因此更適合用于光電顯示器中。

在一個實施例中，光學膜組包括處于光源組件上方的多個第二類透射膜，在多個第二類透射膜中，紅光轉換子層處于綠光轉換子層的下方，紅光轉換子層將入射光中的藍光的一部分轉變成紅光，綠光轉換透射膜將入射光中的藍光的一部分轉變成綠光，紅綠藍三種色光混合成白光。這樣，同樣紅光轉換子層和綠光轉換子層分別處于不同膜層中，并且紅光轉換子層比綠光轉換子層更靠近光源。由此在光學膜組中，僅單獨地發生藍光到紅光的轉換和藍光到綠光的轉換，不存在綠光到紅光的轉換。這樣，就解決了現有技術中由于紅光、綠光量子點混合存在而導致的綠光被紅光量子點再次吸收轉換而導致的整體轉換效率降低的問題。

在一個實施例中，紅光轉換子層處于多個第二類透射膜中的一個上，綠光轉換子層處于多個第二類透射膜中的另一個上。這樣，便于分別形成多個第二類透射膜中的每一個，從整體上降低了背光膜組的制備難度。

在另一個實施例中，多個第二類透射膜中的任一個包括基膜、形成在基膜的下表面上的紅光轉換子層和形成在基膜的上表面上的綠光轉換子層，白光轉換透射膜將作為入射光的藍光轉變成白光。根據這種光學膜組，紅光轉換子層和綠光轉換子層同樣為一個膜層的組成部分而且彼此不接觸，這也能夠避免現有技術中的整體轉換效率降低的問題。此外，這種透射膜的集成度也更高。

在一個實施例中，多個第二類透射膜任一個為背光模塊的下擴散膜、增亮膜和上擴散膜中的一種。優選地，綠光轉換子層的厚度為0.1微米到50微米，紅光轉換子層的厚度為0.1微米到50微米。同樣，在這種情況下，紅光轉換子層和綠光轉換子層為一個膜層的組成部分，因此兩者的厚度也比現有技術中的量子點光學膜的厚度更小，從而更適合用光電顯示器中。

與現有技術相比，本發明的優點在于：(1)根據本發明的光學膜組使用鈣鈦礦晶型的量子點來代替稀土熒光粉來實現色光的色彩轉換。由于鈣鈦礦晶型的量子點本身具有優異性能，因此極大地提高了色光源的色域、亮度等性能。(2)在本發明的背光模塊中，綠光轉換子層和紅光轉換子層間隔開了，從而避免現有技術中的整體轉換效率降低的問題。(3)本發明的綠光轉換子層和紅光轉換子層的為膜層的一部分，其厚度非常小，特別適合用于光電顯示器中。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中：

圖1是根據本發明的一個實施例的光學膜組的結構示意圖，

圖2是根據本發明的一個實施例的背光模塊的結構示意圖，

圖3是圖2的背光模塊的反射膜的一個實施例的結構示意圖，

圖4是圖2的背光模塊的導光膜的一個實施例的結構示意圖，

圖5是圖2的背光模塊的下擴散膜的一個實施例的結構示意圖，

圖6是圖2的背光模塊的下擴散膜的另一個實施例的結構示意圖，

圖7是圖2的背光模塊的增亮膜的一個實施例的結構示意圖，以及

圖8是圖2的背光模塊的增亮膜的另一個實施例的結構示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1示意性地顯示了根據本發明光學膜組10的結構。如圖1所示，光學膜組10包括層疊的多個膜層1、2和3。膜層1、2和3都是透明的，以方便光能透過。圖1僅示意性地顯示了三層膜，實際上可根據需要設置一層、兩層或更多層膜。

下面以圖1來說明本發明的光學膜層10的工作過程。膜層1為基層，膜層2上有由鈣鈦礦晶型的量子點和聚合物材料形成的紅光轉換子層，膜層3上有由鈣鈦礦晶型的量子點和聚合物材料形成的綠光轉換子層。例如，紅光轉換子層的材料可以為CH₃NH₃PbBr₂I/聚偏氟乙烯、CsPbBrI₂/聚對苯二甲酸乙二醇酯，綠光轉換子層的材料可以為CH₃NH₃PbBr₃/聚丙烯腈、CsPbBr₃/聚偏氟乙烯。

膜層1的外表面為入光面4，膜層3的外表面為出光面5。使用藍光11作為入射光照射，當藍光11經過膜層2時，部分的藍光將被轉換成紅光，余下的藍光將透過膜層2到達膜層3。膜層3會將余下的藍光的一部分或全部轉換成綠光。因此，從出光面5可得到由與藍光不同的顏色的出射光12。

在實際使用中，可根據需要任意搭配或選取膜層2和3的顏色，還可以增加帶有其他顏色的色光轉換子層的膜層，來調節出射光的顏色。例如，作為植物補光用的面光源中，需要以紅藍光為主的光源。此外，還可以調節膜層2和3的色光轉換效率來調節出射光12的色彩。例如，可通過改變膜層厚度、膜層透過率以及膜層中鈣鈦礦量子點材料的濃度來調節出射光12的色彩。

圖2顯示了根據本發明的背光模塊20的示意性的結構。如圖2所示，背光模塊20包括光源21、導光板22和光學膜組10。光源21、導光板22形成了光源組件28，其結構是本領域的技術人員所熟知的，這里不再贅述。光源21可以發藍光，或藍光與紅光的混合光。光學膜組10由光源21發出的含有藍光的色光照射，并且將該色光轉換成白光以作為液晶顯示器(未示出)的白光背光源。在背光模塊20中，光學膜組10可包括反射膜23、導光膜24、下擴散膜25、增亮膜26和上擴散膜27。反射膜23處于光源組件28，以將來自光源21的光反射到導光板22中，從而增加液晶顯示器的亮度。導光膜24、下擴散膜25、增亮膜26和上擴散膜27均為透射膜并且處于光源組件28的上方。下文僅以藍光為例來說明光學膜組10的作用。

圖3示意性地顯示了反射膜23的結構。如圖3所示，反射膜23包括反射基層31和紅光轉換子層32，紅光轉換子層32更靠近光源組件28。紅光轉換子層32的材料為CH₃NH₃PbBrI₂/聚丙烯腈、紅光轉換子層32的厚度為3～10微米，反射膜23的厚度為50～60微米。

來自光源組件28的藍光33照射反射膜23后，部分藍光被轉換成紅光34，部分藍光被反射形成反射光35，因此形成作為出射光的紅藍混合光36。在這種情況下，優選地，在導光膜24、下擴散膜25、增亮膜26和上擴散膜27中的至少一個中具有綠光轉換子層，以將紅藍混合光36中的藍光轉換成綠光，從而實現紅綠藍三色光混合成白光。

圖4示意性地顯示了導光膜24的結構。如圖4所示，導光膜24包括與導光板22接觸的導光基層41和綠光轉換子層42，以將紅藍混合光36中的藍光轉換成綠光43。綠光轉換子層42的材料為CH₃NH₃PbBr₃/聚偏氟乙烯，綠光轉換子層42的厚度為1～5微米，導光膜24的厚度為500微米。

還可以將下擴散膜25或上擴散膜27構造為將紅藍混合光36中的藍光轉換成綠光，下面僅以下擴散膜25為例進行說明。如圖5所示，下擴散膜25具有從下到上依次層疊的擴散層51、擴散膜基層52、擴散膠黏層53和層狀分散擴散膠黏層53內的擴散粒子54。綠光轉換子層可以為擴散層51、擴散膜基層52、擴散膠黏層53和擴散粒子54中的任一個。應注意的是，這里的方向用語“從下到上”是指逐漸遠離光源組件28的方向。在一個實施例中，綠光轉換子層為擴散膜基層52，綠光轉換子層的材料為NH＝CHNH₃PbBr₃/聚甲基丙烯酸甲酯，綠光轉換子層52的厚度為5～10微米，下擴散膜25的厚度為50微米。

還可以將增亮膜70構造為將紅藍混合光36中的藍光轉換成綠光。如圖7所示，增亮膜70具有從下到上依次層疊的增亮擴散層71、增亮膜基層72和增亮表層73。綠光轉換子層可以為增亮擴散層71、增亮膜基層72和增亮表層73中的任一個。應注意的是，這里的方向用語“從下到上”是指逐漸遠離光源組件28的方向。在一個實施例中，綠光轉換子層為增亮表層73，綠光轉換子層的材料為CsPbBr₃/聚對苯二甲酸乙二醇酯，綠光轉換子層73的厚度為2～4微米，增亮膜70的厚度為50微米。

圖6顯示了下擴散膜25’的另一種結構。如圖6所示，下擴散膜25’具有從下到上依次層疊的第一擴散膠黏層61、擴散膜基層62和第二擴散膠黏層63，層狀分散第一擴散膠黏層61內的第一擴散粒子64和層狀分散第二擴散膠黏層63內的第二擴散粒子65。應注意的是，這里的方向用語“從下到上”是指逐漸遠離光源組件28的方向。在一個實施例中，紅光轉換子層為第一擴散膠黏層61和/或第一擴散粒子64，綠光轉換子層為第二擴散膠黏層63和/或第二擴散粒子65。在這種情況下，綠光轉換子層的材料為CH₃NH₃PbBr₃/聚偏氟乙烯、綠光轉換子層的厚度為3～7微米；紅光轉換子層的材料為NH＝CHNH₃PbBr₂I/聚偏氟乙烯、紅光轉換子層的厚度為4～7微米，下擴散膜25’的厚度為70微米。

圖8顯示了另一種增亮膜80的結構。增亮膜80具有從下到上依次層疊的增亮擴散層81、增亮膜基層82和增亮表層83。應注意的是，這里的方向用語“從下到上”是指逐漸遠離光源組件28的方向。綠光轉換子層可以為增亮表層83。紅光轉換子層可以為增亮擴散層81。在這種情況下，綠光轉換子層的材料為CsPbBr₂Cl/聚丙烯腈、綠光轉換子層的厚度為10～20微米；紅光轉換子層的材料為CsPbBr₂I/聚對苯二甲酸乙二醇酯、紅光轉換子層的厚度為5～10微米，增亮膜80的厚度為50微米。

在一個實施例中，還可以在反射膜23、導光膜24、下擴散膜25、增亮膜26和上擴散膜27中的一個上設置紅光轉換子層，在另一個設置綠光轉換子層。應注意的是，在這種情況中，紅光轉換子層仍處于綠光轉換子層的下方，例如，下擴散膜25上設置有紅光轉換子層，增亮膜26上設置有綠光轉換子層。這種方案與上文描述類似，這里不在贅述。

圖2到圖8所示的實施例中可知，本發明的色光轉換子層是光學膜組10中的層的組成部分，而非單獨的膜。這樣可以色光轉換子層的厚度控制在50微米以下，遠小于現有技術中的量子點光學膜的厚度，而且光學膜組10中的膜的厚度也不會因含有色光轉換子層而厚度顯著增加。這些因素使得本發明的背光模塊20非常適合于光電顯示器或液晶顯示器。

由圖2所示的背光模塊20作為白光背光源的液晶顯示器的顯示性能與現有技術中的使用熒光粉的藍光LED作為白光背光源的液晶顯示器的顯示性能相比色域可提高至110％，亮度提高1.2～1.5倍。由此可知，本發明的背光模塊20大幅提高了液晶顯示器的顯示性能。

雖然已經參考優選實施例對本發明進行了描述，但在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。