CN116953983A - 用于蓝光光源的光转换扩散片、背光模组及显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光与显示技术领域，具体而言，涉及用于蓝光光源的光转换扩散片、背光模组及显示器。该光转换扩散片，包括扩散片主体以及附着于所述扩散片主体上的光转换层；所述光转换层包括透明树脂以及分散于所述透明树脂中的光转换粒子；以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括30％～40％的红光转换粒子和1％～10％的绿光转换粒子，分别用于将穿过所述扩散片主体的部分蓝光进行光转换分别得到红光和绿光。该光转换扩散片能有效减少蓝光并获得精准的白场坐标。

Description

用于蓝光光源的光转换扩散片、背光模组及显示器

技术领域

本发明涉及发光与显示技术领域，具体而言，涉及用于蓝光光源的光转换扩散片、背光模组及显示器。

背景技术

近些年来全球远程办公、远程教育和居家娱乐需求全面提升，为显示行业带来更大需求，电子显示设备在人们的工作生活中发挥着越来越不可或缺的作用。液晶显示器(LCD)是目前显示技术中发展最成熟、应用最广泛的显示器件。然而LCD显示器件中的高强度蓝光对人的视力以及昼夜节律方面都会造成很严重的影响，所以电子显示器件的高强度蓝光对人类健康造成的危害越发不可忽视。

目前LCD的背光有侧入式和直下式两种方式。侧入式背光LCD虽然更加节能，但是面板在使用过程中可能会出现背光不均匀或漏光现象。相比于侧入式背光LCD，尤其在应用到大尺寸显示器件中时，直下式背光LCD可以使光源更加均匀的传递到整个显示屏幕上，显示画面在细节上更加细腻逼真。但是LCD显示设备依靠背光源发光，发出的白光是采用蓝光芯片激发黄色荧光粉的方式来实现的，这种方式得到的白光由于缺乏绿光和红光成分导致色域覆盖率较低，显示色彩的还原度不高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于蓝光光源的光转换扩散片，包括扩散片主体以及附着于所述扩散片主体上的光转换层；

所述光转换层包括透明树脂以及分散于所述透明树脂中的光转换粒子；

以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括30％～40％的红光转换粒子和1％～10％的绿光转换粒子，分别用于将穿过所述扩散片主体的部分蓝光进行光转换分别得到红光和绿光。

本发明的第二目的在于提供一种背光模组，其包括蓝光光源组件、导光板以及如上所述的光转换扩散片。

本发明的第三目的在于提供一种显示器，包含如上所述的背光模组。

本发明的第四目的在于提供一种制备如上所述的光转换扩散片的方法，包括：

将所述光转换粒子均匀分散于所述透明树脂中，并涂覆于所述扩散片主体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1).可以有效地将显示器件中的高能蓝光降低，减少蓝光对人视力和昼夜节律方面产生的影响，达到健康显示的效果。

2).能够提升显示器件的红光和绿光强度，改善显示器件白场色坐标，显示画面更加靓丽鲜艳，达到舒适显示的效果。

3).可以将蓝光转换利用为红光和绿光，提高了光源利用效率，实现了节能环保。

4).该光转换扩散片的制备工艺简单，方便生产和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的用于蓝光光源的光转换扩散片的结构示意图；1-光转换层，2-扩散片主体，3-扩散粒子，4-红光转换粒子，5-绿光转换粒子；

图2为本发明实施例1～3所提供的光转换扩散片的发光光谱；

图3为本发明实施例3～5所提供的光转换扩散片的发光光谱；

图4为实施例1～5的CIE色坐标值；数字1～5代表实施例1～5。

具体实施方式

现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

除非另有说明，用于披露本发明的所有术语(包括技术和科学术语)的意义与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同。通过进一步的指导，随后的定义用于更好地理解本发明的教导。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，在本申请中，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。

这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如这里所用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

本发明中用端点表示的数值范围包括该范围内所包含的所有数值及分数，以及所引述的端点。

为了便于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在...之下”、“在...下面”、“下”、“上面”、“上”等来描述一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的如附图所示的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖除附图所示的取向之外器件在使用或操作中的不同的取向。例如，在示范性实施方式中，如果附图中的器件被翻转，被描述为“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件将取向为在其他元件或特征“之上”。因此，示范性术语“在……下面”能够涵盖之上和之下两种取向。器件可以被不同地定向(旋转90度或在其他的取向)，这里使用的空间关系描述符被相应地解释。

考虑到有疑问的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的限制)，如这里所用的“约”或“大致”包括所述值在内，并表示在本领域普通技术人员所确定的对于特定值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可以表示在一个或多个标准偏差内，或者在所述值的±30％、20％、10％、5％内。

本发明中，涉及“多个”、“多种”等描述，如无特别限定，指在数量上指大于等于2。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明涉及一种用于蓝光光源的光转换扩散片，包括扩散片主体以及附着于所述扩散片主体上的光转换层；

所述光转换层包括透明树脂以及分散于所述透明树脂中的光转换粒子；

以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括30％～40％的红光转换粒子和1％～10％的绿光转换粒子，分别用于将穿过所述扩散片主体的部分蓝光进行光转换分别得到红光和绿光。

光转换扩散片不但可以将通过导光板的光线转变成均匀的面光源，而且可以降低高能蓝光的强度，并将其转换为红光和绿光。通过调整红光转换粒子和绿光转换粒子，光转换扩散片能够使得显示的白场色坐标更加精准。

提高显示画面的色彩还原度，使显示画面更加鲜艳，实现显示设备的健康舒适显示。

在本发明中，“光转换扩散片”为薄片状、或层状、或膜状结构，其形状可以为平面形状或弧形或不定型的形状。

光转换层可以为一层、两层或更多层。

适合于做光转换层的任何光学透明树脂都可以用于本发明，例如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、酚醛环氧甲基丙烯酸酯、邻甲酚苯酚酚醛型环氧丙烯酸树脂以及光学级聚合物材料用树脂等。

在一些实施方式中，以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％的红光转换粒子。

在一些实施方式中，以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％的绿光转换粒子。

在较为优选的实施方式中，所述光转换粒子包括33％～37％的红光转换粒子和2％～8％的绿光转换粒子；在较为优选的实施方式中，所述光转换粒子包括34％～36％的红光转换粒子和4％～6％的绿光转换粒子。

红光转换粒子可选自本领域公知的成分，例如氟硅酸盐红色荧光粉、氮氧化物红色荧光粉、钼酸盐红色荧光粉、硫氧化物红色荧光粉、尼罗红衍生物、罗丹明衍生物，和铱金属配合物。优选的，所述红光转换粒子选自氟硅酸盐红色荧光粉。

绿光转换粒子可选自本领域公知的成分，例如氯硅酸盐绿色荧光粉、氮氧化物绿色荧光粉、铝酸盐绿色荧光粉、钙钛矿绿色荧光粉、香豆素衍生物、偶氮染料、蒽醌染料、硝基二苯基胺染料，和1-亚硝基-2-萘酚。优选的，所述绿光转换粒子选自铝酸盐绿色荧光粉。

在一些实施方式中，所述光转换粒子中至少部分进行了表面改性，所用改性剂选自：

乙烯基三乙氧基硅烷、9-十八(碳)烯酸、9-十八烯胺、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

表面改性的方法可以是常规的，例如包括：将光转换粒子和表面改性剂加入分散介质和改性剂的混合物中，在升温(例如50℃～150℃，优选60℃～90℃)的条件下搅拌，任选的获得的表面改性的光转换粒子在高温下干燥(例如100℃～140℃下干燥0.5h～2h)，以得到表面改性光转换材料。

所述分散介质可以选自以下中的一种或更多种：N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、正己烷、甲苯、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、苯和丙酮。分散介质也具有改性的作用。所述光转换粒子占所述混合物的质量百分比可以为25％～75％，例如25％～65％，35％～75％，55％～65％等。

在一些实施方式中，所述光转换粒子与所述改性剂的重量比为10：0.1～1。例如0.2:1，0.3:1，0.4:1，0.5:1，0.6:1，0.7:1，0.8:1，0.9:1，1.0:1，1.1:1，1.2:1，1.3:1，1.4:1，1.5:1，1.6:1，1.7:1，1.8:1，1.9:1，2.0:1，2.1:1，2.2:1，2.3:1，2.4:1，2.5:1，2.6:1，2.7:1，2.8:1，2.9:1，3.0:1，3.1:1，3.2:1，3.3:1，3.4:1，3.5:1，3.6:1，3.7:1，3.8:1，3.9:1，4.0:1，4.1:1，4.2:1，4.3:1，4.4:1，4.5:1，4.6:1，4.7:1，4.8:1，4.9:1，6:3.6，4:4.6，2.5:3.6或1.5:3.6。

在一些实施方式中，所述光转换粒子与所述分散介质的重量比为1：20·200。例如1:22，1:28，1:33，1:40，1:42，1:48，1:53，1:57，1:60，1:65，1:68，1:76，1:78，1:82，1:85，1:87，1:90，1:93，1:98，1:100，1:102，1:105，1:108，1:113，1:115，1:119，1:123，1:128，1:129，1:134，1:136，1:138，1:140，1:141，1:144，1:149，1:152，1:156，1:158，1:160，1:161，1:163，1:168，1:172，1:183，1:190，1:192，1:198，或1:200。

在一些实施方式中，所述红光转换粒子中至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％进行了改性。在一些实施方式中，所述绿光转换粒子中至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％进行了改性。

在一些实施方式中，所述扩散片主体包括基材和扩散粒子。

在一些实施方式中，所述基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙稀和尼龙中的至少一种。

在一些实施方式中，所述扩散粒子选自以下中的一种或多种：

聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯、有机硅聚合物、烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、Al₂O₃、ZnO、CaO、CaCO₃、MgO、BaO、BaSO₄、TiO₂和ZrO₂。

在一些实施方式中，所述扩散粒子的粒径介于5μm至60μm。

本发明还涉及一种背光模组，其包括蓝光光源组件、导光板以及如上所述的光转换扩散片。

蓝光光源组件可以为发光二极管(LED)、电致发光(ELP)、冷阴极荧光灯管(CCFL)、热阴极射线管(HCFL)、外置电极荧光灯(EEFL)或白炽灯。

背光模组还可以包括本领域技术人员所公知的其他组件，例如背板、反射片、增亮片、光学膜片(如棱镜片、反射偏振片、高反射率反射片等)中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述蓝光光源组件安装于所述背板上；所述反射片置于所述背板上，所述反射片设置有小孔；所述蓝光光源组件上所设置的LED灯珠位于发射片的孔中；所述光转换扩散片位于所述导光板上方。

本发明还涉及一种显示器，包含如上所述的背光模组。

本发明所提供的显示器可以用于多种电子设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式电脑、电视、头戴式显示设备等等。

本发明所提供的光转换扩散片用于直下式背光模组，可用来显著改善显示器的发光性能。所述改善的发光性能包括：有害蓝光强度的降低、绿光和红光波段的增强、将冷白光转变为暖白光。尤其的，其可以对白场色坐标进行有效的改善。

本发明还涉及一种制备如上所述的光转换扩散片的方法，包括：

将所述光转换粒子均匀分散于所述透明树脂中，并涂覆于所述扩散片主体。

在一些实施方式中，所述涂覆的方法为线棒涂布或刮刀涂覆。

在一些实施方式中，涂覆的厚度为40μm、50μm、60μm、70μm或80μm。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，优先参考本发明中给出的指引，还可以按照本领域的实验手册或常规条件，还可以参考本领域已知的其它实验方法，或者按照制造厂商所建议的条件。

下述的具体实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。

实施例1

1)称取氟硅酸盐红色荧光粉10g，加入到40g甲苯溶液中，向其中添加0.36g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷。85℃下充分搅拌反应10h，反应完毕后进行抽滤，使用甲苯冲洗以除去剩余的硅烷偶联剂，烘箱120℃干燥1h，获得改性红色光转换粒子。

2)取50g丙烯酸树脂溶于20g乙醇中，加入10g改性氟硅酸盐红色荧光粉，搅拌均匀。采用辊涂布机将混合浆料涂覆在扩散片上，用挠性泵、隔膜泵或依靠重力通过管路供到涂布区内供料车内使用，供料的过程中搅拌桶中涂布液应保持低速搅拌，防止颗粒的沉淀。涂布厚度设置为60μm，误差＜4μm。涂布形成的膜经过梯度热风式烘道干燥，最后收卷，得到光转换扩散片。

实施例2

在实施例1的基础之上进行调整，区别在于步骤2)中加入15g改性氟硅酸盐红色荧光粉。

实施例3

在实施例1的基础之上进行调整，区别在于步骤2)中加入20g改性氟硅酸盐红色荧光粉。

实施例4

在实施例1的基础之上进行调整，区别在于：

步骤1)增加制备绿色荧光粉的步骤：取铝酸盐绿色荧光粉15g，加入到40g甲苯溶液中，向其中添加0.23g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷。85℃下充分搅拌反应10h，反应完毕后进行抽滤，使用甲苯冲洗以除去剩余的硅烷偶联剂，烘箱120℃干燥1h，获得改性绿色光转换粒子。

步骤2)中取50g丙烯酸树脂溶于20g乙醇中，加入17.5g改性氟硅酸盐红色荧光粉，2.5g改性铝酸盐绿色荧光粉，搅拌均匀。

实施例5

在实施例4的基础之上进行调整，区别在于：

步骤2)中取50g丙烯酸树脂溶于20g乙醇中，加入15g改性氟硅酸盐红色荧光粉，5g改性铝酸盐绿色荧光粉，搅拌均匀。

将上述实施例1～5制备得到的光转换扩散片裁剪合适尺寸将光转换扩散片置于赛迈特显示屏背光模组中。通过荧光分光光度计(北京吉特普伦生物技术有限公司，F-280型)测试各光转换扩散片的发光光谱，并通过CIE1931色坐标计算软件将荧光分光光度计测试的数据转算为色坐标数据。结果如表1和图2～4所示。

表1

从实验结果可以看出，通过调整荧光粉在体系中的占比调控显示器显示的白场色坐标。实施例1，2，3是不断调整红光荧光粉比例，以调节白场色坐标，荧光光谱如图2所示，不断增加红色荧光粉的占比，蓝光下降程度越高，当红光荧光粉质量比为40％时，蓝光降低程度可达63％，红光增强程度可达200％，白场坐标为(0.33，0.31)。实施例3，4，5是固定荧光粉总量，不断增加绿光荧光粉的量，进一步调节白场色坐标趋近于理想白场坐标值(0.33，0.33)，荧光光谱如图3所示。图4是实施例1-5的CIE色坐标值。图中可以看出实施例4成功将白场色坐标调节至理想白场色坐标。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (12)

1.用于蓝光光源的光转换扩散片，包括扩散片主体以及附着于所述扩散片主体上的光转换层；

所述光转换层包括透明树脂以及分散于所述透明树脂中的光转换粒子；

以占所述透明树脂的重量百分数计，所述光转换粒子包括30％～40％的红光转换粒子和1％～10％的绿光转换粒子，分别用于将穿过所述扩散片主体的部分蓝光进行光转换分别得到红光和绿光。

2.根据权利要求1所述的光转换扩散片，所述红光转换粒子选自氟硅酸盐红色荧光粉。

3.根据权利要求1所述的光转换扩散片，所述绿光转换粒子选自铝酸盐绿色荧光粉。

4.根据权利要求1～3任一项所述的光转换扩散片，所述光转换粒子中至少部分进行了表面改性，所用改性剂选自：

乙烯基三乙氧基硅烷、9-十八(碳)烯酸、9-十八烯胺、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1～3任一项所述的光转换扩散片，所述扩散片主体包括基材和扩散粒子。

6.根据权利要求5所述的光转换扩散片，所述基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙稀和尼龙中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的光转换扩散片，所述扩散粒子选自以下中的一种或多种：

聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯、有机硅聚合物、烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、Al₂O₃、ZnO、CaO、CaCO₃、MgO、BaO、BaSO₄、TiO₂和ZrO₂。

8.根据权利要求5所述的光转换扩散片，所述扩散粒子的粒径介于5μm至60μm。

9.背光模组，其包括蓝光光源组件、导光板以及权利要求1～8任一项所述的光转换扩散片。

10.显示器，包含权利要求9所述的背光模组。

11.制备权利要求1～8任一项所述的光转换扩散片的方法，包括：

将所述光转换粒子均匀分散于所述透明树脂中，并涂覆于所述扩散片主体。

12.根据权利要求11所述的方法，涂覆的厚度为40μm～80μm。