波长转换元件的制作方法

本发明涉及一种包含量子点的波长转换元件，尤其涉及阻气阻水效果不易失效、减薄且包含量子点的波长转换元件。

背景技术：

众所皆知，液晶显示系统通过液晶面板来显示影像。但是，液晶面板本身不发光，必须通过所谓的背光装置来达到发光功能，因此背光装置是液晶显示装置重要的零组件。具有波长转换功能的波长转换元件则是背光装置的重要元件。

目前已有背光装置的具有波长转换功能的波长转换元件采用量子点来提升显示的品质。量子点是成纳米晶体形式的半导体，能提供替换的显示。量子点的电子特性通常由纳米晶体的尺寸与形状决定。相同材料的量子点，但具有不同的尺寸，可以在激发时发出不同颜色的光。更具体地，量子点发射光线的波长随量子点的大小和形状而变化。在一范例中，较大颗的量子点可以发射较长波长的光(例如，红光)，而较小颗的量子点可以发射较短波长的光(例如，蓝光或紫光)。例如，硒化镉(cdse)形成的量子从点可以逐渐调变，从直径为5nm的量子点发射在可见光谱的红光区域，到直径为1.5nm的量子点发射紫光区域。通过改变量子点的尺寸，可以发射从波长约460nm(蓝光)到波长约650nm(红光)的整个可见光波长。量子点技术应用于液晶显示系统，可大幅度提升液晶显示系统的色域和色彩鲜艳度，并且降低能耗。

关于包含量子点的波长转换元件的现有技术，在包含量子点的波长转换层的上、下表面上需要接合上、下透明阻气阻水层，以阻绝波长转换层接触空气、水汽。波长转换层的形成是将紫外线固化型甲基丙烯酸甲酯或热固型环氧树脂涂布在上、下透明阻气阻水层之间，再行固化而成透明高分子基材。量子点均匀地分布于透明高分子基材内。

一般的透明阻气阻水层是采用透明高分子基材(例如，聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)基材)，在一面的表面上利用化学气相沉积法(cvd)或物理气相沉积法(pvd)被覆氧化铝等有无机材料阻气阻水薄膜。氧化铝等有无机材料阻气阻水薄膜的厚度约为1μm。现有技术的透明阻气阻水层大多还会在氧化铝等有无机材料阻气阻水薄膜被覆厚度约为1μm的增黏底涂料薄膜，以利后续与波长转换层接合。在包含量子点的波长转换元件的制造过程中，透明阻气阻水层会通过滚轮造成本身受到拉扯。透明阻气阻水层的透明高分子基材的厚度若是薄(例如，约十几微米的厚度)，氧化铝等有无机材料阻气阻水薄膜很可能在包含量子点的波长转换元件的制造过程中发生损伤，进而造成透明阻气阻水层的阻气阻水效果失效。所以，现有技术的透明阻气阻水层大多采用厚的透明高分子基材，让其在包含量子点的波长转换元件的制造过程中能承受拉扯，以避免氧化铝等有无机材料阻气阻水薄膜发生损伤。现有技术的透明阻气阻水层的厚度约为50～100μm。

然而，采用厚度较厚的上、下透明阻气阻水层，导致涂布在上、下透明阻气阻水层之间的紫外线固化型甲基丙烯酸甲酯或热固型环氧树脂的厚度也随之加厚，厚度约为100μm。也就是说，现有技术的包含量子点的波长转换元件厚度甚厚，厚度约为200～300μm，导致在制造上耗费材料多、成本高，光线通过较厚的波长转换元件其光衰也较高。

技术实现要素：

因此，本发明所欲解决的一技术问题在于提供一种波长转换元件。根据本发明的波长转换元件包含量子点，其本身的阻气阻水效果在制造过程中不易失效，并且其本身的厚度也大幅减薄。

根据本发明的一较佳具体实施例的波长转换元件包含波长转换层、透明上阻气阻水层以及透明下阻气阻水层。波长转换层包含第一透明高分子基材以及多个量子点。多个量子点均匀地分布于第一透明高分子基材内。第一透明高分子基材具有第一上表面以及第一下表面。透明上阻气阻水层包含第二透明高分子基材、第一无机材料阻气阻水薄膜以及第一透明有机材料保护薄膜。第二透明高分子基材具有第二上表面以及第二下表面。第一无机材料阻气阻水薄膜被覆于第二透明高分子基材的第二下表面上。第一无机材料阻气阻水薄膜具有第一厚度范围为0.5μm至1.5μm。第一透明有机材料保护薄膜被覆于第二透明高分子基材上。第一透明有机材料保护薄膜具有第二厚度范围为0.5μm至3μm。透明上阻气阻水层以第一透明有机材料保护薄膜接合于第一透明高分子基材的第一上表面上。透明下阻气阻水层包含第三透明高分子基材、第二无机材料阻气阻水薄膜以及第二透明有机材料保护薄膜。第三透明高分子基材具有第三上表面以及第三下表面。第二无机材料阻气阻水薄膜被覆于第三透明高分子基材的第三上表面上。第二无机材料阻气阻水薄膜具有第三厚度范围为0.5μm至1.5μm。第二透明有机材料保护薄膜被覆于第三透明高分基材上。第二透明有机材料保护薄膜具有第四厚度范围为0.5μm至3μm。透明下阻气阻水层以第二透明有机材料保护薄膜接合于第一透明高分子基材的的一下表面上。

在一具体实施例中，第一透明有机材料保护薄膜以及第二透明有机材料保护薄膜分别可以由聚硫环氧树脂、聚乙烯亚胺、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等软性的透明高分子材料所形成。

在一具体实施例中，第一透明有机材料保护薄膜可以是第一有机材料阻气阻水薄膜，致使透明上阻气阻水层具有第一水气穿透率范围为0.1～0.05g/m²·天。第二透明有机材料保护薄膜可以是第二有机材料阻气阻水薄膜，致使透明下阻气阻水层具有第二水气穿透率范围为0.1～0.05g/m²·天。

在一具体实施例中，第一无机材料阻气阻水薄膜以及第二无机材料阻气阻水薄膜分别可以由sicxoy、aloz、类钻石碳等无机材料所形成，其中1<x<2，0<y＜1，1<z<2。

在一具体实施例中，透明上阻气阻水层进一步包含第一扩散薄膜。第一扩散薄膜被覆于第二透明高分子基材的第二上表面上。第一扩散薄膜具有第一雾度范围为50～90％。透明下阻气阻水层进一步包含第二扩散薄膜。第二扩散薄膜被覆于第三透明高分子基材的第三下表面上。第二扩散薄膜具有第二雾度范围为0～50％。

在一具体实施例中，第二透明高分子基材以及第三透明高分子基材分别可以由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚酰亚胺(polyimide)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯(polyethylene)、聚乙烯基(polyvinyl)、聚-二乙炔(poly-diacetylene)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene-vinylene)、多肽(polypeptide)、多醣(polysaccharide)、聚砜(polysulfone)、聚吡咯(polypyrrole)、聚咪唑(polyimidazole)、聚噻吩(polythiophene)、聚醚(polyether)、环氧树脂(epoxy)、二氧化硅凝胶(silicagel)、硅氧烷(siloxane)、多磷酸盐(polyphosphate)、水凝胶(hydrogel)、琼脂糖(agarose)、纤维素(cellulose)等软性的透明高分子材料所形成。

在一具体实施例中，第二透明高分子基材具有第五厚度范围为12μm至25μm。第三透明高分子基材具有第六厚度范围为12μm至25μm。

在一具体实施例中，第一透明高分子基材可以由紫外线固化型甲基丙烯酸甲酯或热固型环氧树脂等透明高分子材料所形成。

在一具体实施例中，波长转换层具有第七厚度范围为20μm至50μm。

在一具体实施例中，透明上阻气阻水层进一步包含第一增黏底涂料薄膜。第一增黏底涂料薄膜被覆于第一无机材料阻气阻水薄膜与第一透明有机材料保护薄膜之间。透明下阻气阻水层进一步包含第二增黏底涂料薄膜。第二增黏底涂料薄膜被覆于第二无机材料阻气阻水薄膜与第二透明有机材料保护薄膜之间。

与现有技术不同，根据本发明的波长转换元件其本身的阻气阻水效果在制造过程中不易失效，并且其本身的厚度也可以大幅减薄。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳具体实施例的波长转换元件的剖面视图；

图2是根据本发明的较佳具体实施例的波长转换元件的一变形的剖面视图。

附图标记说明

1：波长转换元件

2：波长转换层

20：第一透明高分子基材

202：第一上表面

204：第一下表面

22：量子点

3：透明上阻气阻水层

30：第二透明高分子基材

302：第二上表面

304：第二下表面

32：第一无机材料阻气阻水薄膜

34：第一透明有机材料保护薄膜

36：第一扩散薄膜

38：第一增黏底涂料薄膜

4：透明下阻气阻水层

40：第三透明高分子基材

402：第三上表面

404：第三下表面

42：第二无机材料阻气阻水薄膜

44：第二透明有机材料保护薄膜

46：第二扩散薄膜

48：第二增黏底涂料薄膜

具体实施方式

请参阅图1及图2，图1是以剖面视图示意地示出根据本发明的一较佳具体实施例的波长转换元件1的结构。图2是以剖面视图示意地示出根据本发明的较佳具体实施例的波长转换元件1的一变形的结构。

如图1所示，根据本发明的较佳具体实施例的波长转换元件1包含波长转换层2、透明上阻气阻水层3以及透明下阻气阻水层4。

波长转换层2包含第一透明高分子基材20以及多个量子点22。多个量子点22均匀地分布于第一透明高分子基材20内。第一透明高分子基材20具有第一上表面202以及第一下表面204。

在一具体实施例中，多个量子点22可以由ii-vi族化合物、iii-v族化合物、iv-vi族化合物、iv族化合物或上述化合物的混合物所形成。

在一具体实施例中，形成本发明所采用的多个量子点22的ii-vi族化合物可以由cdse、cdte、zns、znse、znte、zno、hgs、hgse、hgte、cdses、cdsete、cdste、znses、znsete、znste、hgses、hgsete、hgste、cdzns、cdznse、cdznte、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete、hgznste或其他ii-vi族化合物所形成。

在一具体实施例中，形成本发明所采用的多个量子点22的iii-v族化合物可以由gan、gap、gaas、gasb、aln、alp、alas、alsb、inn、inp、inas、insb、ganp、ganas、gansb、gapas、gapsb、alnp、alnas、alnsb、alpas、alpsb、innp、innas、innsb、inpas、inpsb、gaalnp、gaalnas、gaalnsb、gaalpas、gaalpsb、gainnp、gainnas、gainnsb、gainpas、gainpsb、inalnp、inalnas、inalnsb、inalpas、inalpsb或iii-v族化合物所形成。

在一具体实施例中，形成本发明所采用的多个量子点22的iv-vi族化合物可以由sns、snse、snte、pbs、pbse、pbte、snses、snsete、snste、pbses、pbsete、pbste、snpbs、snpbse、snpbte、snpbsse、snpbsete、snpbste或其他iv-vi族化合物所形成。

在一具体实施例中，形成本发明所采用的多个量子点22的iv族化合物可以由si、ge、sic、sige或其他iv族化合物所形成。

透明上阻气阻水层3包含第二透明高分子基材30、第一无机材料阻气阻水薄膜32以及第一透明有机材料保护薄膜34。第二透明高分子基材30具有第二上表面302以及第二下表面304。第一无机材料阻气阻水薄膜32被覆于第二透明高分子基材30的第二下表面304上。第一无机材料阻气阻水薄膜32具有第一厚度范围为0.5μm至1.5μm。第一透明有机材料保护薄膜34被覆于第一无机材料阻气阻水薄膜32上。第一透明有机材料保护薄膜34具有第二厚度范围为0.5μm至3μm。透明上阻气阻水层3以第一透明有机材料保护薄膜34接合于第一透明高分子基材20的第一上表面202上。

透明下阻气阻水层4包含第三透明高分子基材40、第二无机材料阻气阻水薄膜42以及第二透明有机材料保护薄膜44。第三透明高分子基材40具有第三上表面402以及第三下表面404。第二无机材料阻气阻水薄膜42被覆于第三透明高分子基材40的第三上表面402上。第二无机材料阻气阻水薄膜42具有第三厚度范围为0.5μm至1.5μm。第二透明有机材料保护薄膜44被覆于第二无机材料阻气阻水薄膜42上。第二透明有机材料保护薄膜44具有第四厚度范围为0.5μm至3μm。透明下阻气阻水层4以第二透明有机材料保护薄膜44接合于第一透明高分子基材20的第一下表面204上。通过第一透明有机材料保护薄膜34保护第一无机材料阻气阻水薄膜32，通过第二透明有机材料保护薄膜44保护第二无机材料阻气阻水薄膜42，根据本发明的波长转换元件1在制造过程中第一无机材料阻气阻水薄膜32以及第二无机材料阻气阻水薄膜42不会发生损伤，所以根据本发明的波长转换元件1其本身的阻气阻水效果不易失效。

在一具体实施例中，第一无机材料阻气阻水薄膜32以及第二无机材料阻气阻水薄膜42分别可以由sicxoy、aloz、类钻石碳等无机材料所形成，其中1<x<2，0<y＜1，1<z<2。第一无机材料阻气阻水薄膜32以及第二无机材料阻气阻水薄膜42可以利用化学气相沉积法或物理气相沉积法形成以分别被覆于第二透明高分子基材30的第二下表面304上以及第三透明高分子基材40的第三上表面402上。类钻石碳薄膜属于烃气相沉积膜。

在一具体实施例中，第二透明高分子基材30以及第三透明高分子基材40分别可以由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚酰亚胺(polyimide)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯(polyethylene)、聚乙烯基(polyvinyl)、聚-二乙炔(poly-diacetylene)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene-vinylene)、多肽(polypeptide)、多醣(polysaccharide)、聚砜(polysulfone)、聚吡咯(polypyrrole)、聚咪唑(polyimidazole)、聚噻吩(polythiophene)、聚醚(polyether)、环氧树脂(epoxy)、二氧化硅凝胶(silicagel)、硅氧烷(siloxane)、多磷酸盐(polyphosphate)、水凝胶(hydrogel)、琼脂糖(agarose)、纤维素(cellulose)等软性的透明高分子材料所形成。

在一具体实施例中，第一透明有机材料保护薄膜34以及第二透明有机材料保护薄膜44分别可以由聚硫环氧树脂、聚乙烯亚胺、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等软性的透明高分子材料所形成。

在一具体实施例中，形成较致密的第一透明有机材料保护薄膜34可以作为第一有机材料阻气阻水薄膜。在一范例中，若透明上阻气阻水层3的第一透明有机材料保护薄膜34不具阻气阻水效果，透明上阻气阻水层3的水气穿透率约为0.3g/m²·天。若透明上阻气阻水层3的第一透明有机材料保护薄膜34可以作为第一有机材料阻气阻水薄膜，透明上阻气阻水层3的水气穿透率降为0.1～0.05g/m²·天。同样地，形成较致密的第二透明有机材料保护薄膜44可以作为第二有机材料阻气阻水薄膜。若透明上阻气阻水层3的第二透明有机材料保护薄膜44不具阻气阻水效果，透明下阻气阻水层4的水气穿透率约为0.3g/m²·天。若透明下阻气阻水层4的第二透明有机材料保护薄膜44可以作为第二有机材料阻气阻水薄膜，透明下阻气阻水层4的水气穿透率降为0.1～0.05g/m²·天。

在一具体实施例中，如图2所示，透明上阻气阻水层3进一步包含第一扩散薄膜36。第一扩散薄膜36被覆于第二透明高分子基材30的第二上表面302上。第一扩散薄膜36具有第一雾度范围为50～90％。透明下阻气阻水层4进一步包含第二扩散薄膜46。第二扩散薄膜46被覆于第三透明高分子基材40的第三下表面404上。第二扩散薄膜46具有第二雾度范围为0～50％。第一扩散薄膜36以及第二扩散薄膜46皆可以包含多个散射颗粒。多个散射颗粒可以包含多个二氧化钛颗粒、多个硫酸钡颗粒或多个硫酸钙颗粒等。第一扩散薄膜36以及第二扩散薄膜46的厚度约为1至5μm。图2中具有与图1中相同号码标记的元件，有相同或类似的结构以及功能，在此不多做赘述。

在一具体实施例中，第二透明高分子基材30具有第五厚度范围为12μm至25μm，致使透明上阻气阻水层3的厚度范围为13μm至29.5μm。第三透明高分子基材40具有第六厚度范围为12μm至25μm，致使透明下阻气阻水层4的厚度范围为13μm至29.5μm。

在一具体实施例中，第一透明高分子基材20的形成是将紫外线固化型甲基丙烯酸甲酯或热固型环氧树脂涂布在透明上阻气阻水层3与透明下阻气阻水层4之间，再行固化而成第一透明高分子基材20。因为，上阻气阻水层3与透明下阻气阻水层4的厚度够薄，所以，波长转换层2的厚度范围可以减薄为20μm至50μm。在此须强调，现有技术的波长转换元件因其结构因素导致厚度甚厚(约为200～300μm)且无法减薄。与现有技术的波长转换元件相较，因结构不同，根据本发明的波长转换元件1其本身可以大幅减薄，根据本发明的波长转换元件1的厚度范围可以降至46μm至109μm。因为，根据本发明的波长转换元件1其本身大幅减薄，随之带来无法预期的功效，在制造上耗费材料少、成本降低，光线通过根据本发明的波长转换元件1其光衰也较低。

在一具体实施例中，同样如图2所示，透明上阻气阻水层3进一步包含第一增黏底涂料薄膜38。第一增黏底涂料薄膜38被覆于第一无机材料阻气阻水薄膜32与第一透明有机材料保护薄膜34之间。透明下阻气阻水层4进一步包含第二增黏底涂料薄膜48。第二增黏底涂料薄膜48被覆于第二无机材料阻气阻水薄膜42与第二透明有机材料保护薄膜44之间。

在一具体实施例中，第一增黏底涂料薄膜38以及第二增黏底涂料薄膜48分别可以由氨基硅烷(aminosilane)、聚乙烯亚胺(polyethyleneimine)等可以提升第一无机材料阻气阻水薄膜32以及第二无机材料阻气阻水薄膜42的表面粘着力的高分子材料所形成。第一增黏底涂料薄膜38以及第二增黏底涂料薄膜48的厚度约为0.5至1.5μm。

通过较佳具体实施例的详述，相信能让人了解本发明与现有技术不同。根据本发明的波长转换元件其本身的阻气阻水效果在制造过程中不易失效，并且其本身的厚度也可以大幅减薄。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求的面向内。因此，本发明权利要求的面向应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。