一种背光模组用光转换扩散膜的制备方法及应用与流程

1.本发明属于发光与显示技术领域，涉及一种背光模组用光转换扩散膜的制备方法，目的是替代背光模组中的扩散片并实现蓝源彩显。


背景技术：

2.短波蓝光是波长处于400nm-480nm之间具有相对较高能量的光线，广泛存在于电子显示屏的显示光谱中。蓝光可穿透晶状体到达视网膜，造成视网膜的伤害，该伤害可细分为两类:视觉损害和非视觉损害。视觉损害是指短波蓝光能够穿透晶状体直达视网膜，会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，严重威胁人类眼底健康。如果眼睛长期在蓝光照射下，会引发视网膜感光能力大幅提升，诱发眼睛疲劳，生物钟紊乱。当视网膜捕获的光子达到一定的量之后，视网膜细胞开始死亡，从而造成视网膜损伤。除视觉损害外，人们发现蓝光还对人体睡眠、生物钟等节律调节方面产生负面影响，该影响称为非视觉损害。
3.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。依据光源所在位置，目前液晶模组主要分为直下式及侧入式两种，由于消费者对产品外观的极致需求，液晶电视边框越来越窄，产品厚度越来越薄，为满足产品超薄厚度的需求，背光模组中扩散板与led间距变短，模组腔体变小，光线光程变短，混合不均，导致画面亮暗不均，画面均匀度差成为了模组设计的难题。为了解决背光模组高均匀性需求，只能不断缩小led间距，此种方法也就导致模组中led数量指数倍增加，产品功耗也越来越高，急需一种高均匀能力光学元件来满足目前的超薄产品需求。
4.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。
5.背光模组为显示器面板的关键零组件之一。它的发光效果直接影响到显示器面板的视觉效果。
6.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明目的是提供一种背光模组用光转换膜的制备方法，改善和提高背光模组结构的光学性能，替代背光模组中的扩散片并实现蓝源彩显。
8.一种背光模组用光转换扩散膜的制备方法，其特征在于，所述光转换扩散膜包括透明基材、防粘层及光转换扩散层，所述透明基材下侧附着有防粘层，光转换扩散层涂布于防粘层下侧或透明基材上侧；所述光转换扩散层包括透明树脂以及分散于所述透明树脂中的光转换扩散粒子；光转换扩散层步骤如下：
9.s1.将光转换扩散粒子与硅烷偶联剂分散在醇水体系中，经后续处理，即得到表面
改性光转换扩散粒子；
10.s2.将表面改性光转换扩散粒子与透明树脂按照一定质量比混合，即得到表面改性光转换扩散粒子-树脂悬浊液；
11.s3.将悬浊液涂覆在透明基材上侧或防粘层下侧，干燥后，即得到光转换扩散膜。
12.进一步的，所述步骤s1中的光转换扩散粒子包括红光转换扩散粒子和绿光转换扩散粒子。
13.进一步的，所述的红光转换扩散粒子包括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等的一种或多种混合。
14.进一步的，所述的绿光转换扩散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、钙钛矿绿色荧光粉的一种或多种混合。
15.所述的红光转换扩散粒子粒径介于5nm至60μm之间，所述的绿光转换扩散粒子粒径介于8nm至50μm之间。
16.进一步的，所述步骤s1中的硅烷偶联剂为γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷、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-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、n-β氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合。
17.进一步的，所述步骤s1中的醇水体系为质量比为19：1～5的乙醇与去离子水的混合体系；步骤s1中的水解时间为0.1-2小时；光转换扩散粒子与硅烷偶联剂的质量比为0.00001～0.2:1。
18.进一步的，所述步骤s1中处理方式为光转换扩散粒子分散在硅烷偶联剂水解液中，50-80℃保持1-10小时，真空抽滤后，100-130℃干燥6-12h。
19.进一步的，所述步骤s2中的表面改性光转换扩散粒子与透明树脂混合的质量比为0.00001～0.2:1。光转换扩散粒子的质量比大小取决于材料的荧光量子效率和所需达到的光谱转换效果，可以根据不同应用范围的显示器件对显示画质的需求使用合适质量比的光转换扩散粒子。
20.进一步的，所述步骤s2中树脂为丙烯酸树脂(1119、3378)，环氧树脂，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一种或几种混合。
21.进一步的，所述步骤s3中透明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一种或多种混合。基材厚度为1～200μm。
22.进一步的，所述步骤s3中防粘层的由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯母料的一种或多种和防粘剂共混组成，防粘剂的添加量为总重的0.21％-0.25％，防粘剂为高岭土、有机硅、碳酸钙、蒙脱石和滑石粉中的一种或几种。
23.进一步的，所述步骤s3中涂覆方式为刮刀涂覆或线棒辊涂；刮刀涂覆：刮刀高度为0.08-0.20mm；线棒辊涂：线棒型号为5#、10#、12#。
24.进一步的，所述涂覆的厚度为30μm～90μm。
25.进一步的，所述步骤s3中干燥处理方式为：60-80℃烘箱中，干燥10-30分钟。
26.本发明的第二目的在于提供一种背光模组，其包括背光光源组件、导光板、上下增亮膜、保护膜以及如上所述的光转换扩散膜。
27.本发明的优点在于提出一种将吸收蓝光发出红光和绿光的光转换扩散膜置于背光模组内部，可以有效地降低显示器面板中的高能蓝光，减少高能蓝光对人眼的影响，改善了显示器面板白场色坐标及背光模组的发光性能，提高发光色域范围及光源利用效率，该光转换扩散膜的制备工艺简单，方便生产和应用，具有良好的应用前景。
附图说明
28.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。
29.图1为背光模组的结构图，其主要部件分为led光源、导光板、反射片、光转换扩散层、上、下增亮膜和保护膜。
30.图2为本发明一个实施例所提供的背光模组用光转换扩散膜的结构示意图；1-光学转换扩散层，2-透明基材，3-防粘层，4-红光转换扩散粒子，5-绿光转换扩散粒子；
31.图3为本发明另一个实施例所提供的背光模组用光转换扩散膜的结构示意图；1-光学转换扩散层，2-透明基材，3-防粘层，4-红光转换扩散粒子，5-绿光转换扩散粒子；
32.图4为本发明原机和实施例1～4所提供的光转换扩散片的发光光谱；
33.图5为本发明原机和实施例5～8所提供的光转换扩散片的发光光谱；
34.图6为原机和实施例1～8的cie色坐标值；数字1～5代表实施例1～8。
具体实施方式
35.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。
36.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。
37.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，在本技术中，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)。
38.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。
39.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。
40.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。
41.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。
42.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。
43.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。
44.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。
45.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。
46.本发明目的是提供一种背光模组用光转换扩散膜的制备方法，改善和提高背光模组结构的光学性能，替代背光模组中的扩散片；
47.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。
48.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。
49.实施例1
50.取氟硅酸盐红色荧光粉4g，加入30g无水乙醇和1.6g去离子水混合溶液中，滴加0.16gγ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，滴加醋酸调节ph＝3.5～5.5之间，水浴加热
60℃，磁力搅拌8h，然后进行真空抽滤，同时用无水乙醇冲洗，去除未反应完全的γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，获得改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子。在130℃烘箱中，干燥30min，取0.4g丙烯酸树脂(1119)，溶于0.86g乙酸乙酯中，加入0.4g改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子，磁力搅拌3h，将悬浊液滴加于透明基材上侧，刮刀高度0.08mm，而后130℃烘箱中，干燥2min，即得到光转换扩散膜。
51.实施例2
52.在实施例1的基础之上进行调整，区别在于：
53.将悬浊液涂布于防粘层下侧。
54.实施例3
55.在实施例1的基础之上进行调整，区别在于：
56.将刮刀高度调整为0.10mm进行光转换扩散层的涂布。
57.实施例4
58.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-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)。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γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，烘箱120℃干燥1h，获得改性铝酸盐绿光转换扩散粒子。取氟硅酸盐红色荧光粉4g，加入30g无水乙醇和1.6g去离子水混合溶液中，滴加0.16gγ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，滴加醋酸调节ph＝3.5～5.5之间，水浴加热60℃，磁力搅拌8h，然后进行真空抽滤，同时用无水乙醇冲洗，去除未反应完全的γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，获得改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子。在130℃烘箱中，干燥30min，取0.4g丙烯酸树脂(1119)，溶于0.86g乙酸乙酯中，加入1.6g改性铝酸盐绿光转换扩散粒子和0.4g改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子，磁力搅拌3h，将悬浊液滴加于透明基材上侧，刮刀高度0.08mm，而后130℃烘箱中，干燥2min，即得到光转换扩散膜。
59.实施例5
60.在实施例4的基础之上进行调整，区别在于：
61.将悬浊液涂布于防粘层下侧。
62.实施例6
63.在实施例4的基础之上进行调整，区别在于：
64.将刮刀高度调整为0.10mm进行光转换扩散层的涂布。
65.实施例7
66.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-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)。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γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，烘箱120℃干燥1h，获得改性铝酸盐绿光转换扩散粒子。取氟硅酸盐红色荧光粉4g，加入30g无水乙醇和1.6g去离子水混合溶液中，滴加0.16gγ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，滴加醋酸调节ph＝3.5～5.5之间，水浴加热60℃，磁力搅拌8h，然后进行真空抽滤，同时用无水乙醇冲洗，去除未反应完全的γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(kem403)，获得改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子。在130℃烘箱中，干燥30min，取0.4g丙烯酸树脂(1119)，溶于0.86g乙酸乙酯中，加入2.6g改性铝酸盐绿光转换扩散粒子和0.8g改性氟硅酸盐红光转换扩散粒子，磁力搅拌3h，将悬浊液滴加于透明基材上侧，刮刀高度0.08mm，而后130℃烘箱中，干燥2min，即得到光转换扩散膜。
67.实施例8
68.在实施例7的基础之上进行调整，区别在于：
69.将悬浊液涂布于防粘层下侧。
70.实施例9
71.在实施例7的基础之上进行调整，区别在于：
72.将刮刀高度调整为0.10mm进行光转换扩散层的涂布。
73.本发明还涉及一种背光模组，其包括背光光源组件、导光板以及如上所述的光转换扩散膜。
74.本发明所提供的背光模组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。
75.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。
76.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。
77.性能检测试验
78.一、透光率和雾度检测：按照以上方法制备光转换扩散膜，并使用wgt-s型透光率/雾度测定仪检测光转换扩散膜的性能，将检测结果记录于表1中。
79.表1
[0080][0081]
由表1内的性能检测数据可以看出，由实施例4和实施例7提供的光转换扩散膜具有较高的透光率和雾度，遮蔽性好，实施例6与实施例4相比，增加了光转换扩散层的厚度，
光转换扩散膜的透光率有所降低，雾度有所提升，实施例9与实施例7相比同理。实施例7与实施例4相比，增大了荧光粉的比重，导致透光率减小，雾度增加。
[0082]
将上述实施例1～5制备得到的光转换扩散膜裁剪合适尺寸将光转换扩散片置于boe显示屏背光模组中。通过mk500t辉度计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2和图4～5所示。
[0083]
表2
[0084][0085]
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通过添加红色荧光粉，对白场色坐标进行了微调。实施例4在实施例1的基础上添加了绿色荧光粉，将白场色坐标调整到了理想白场坐标值(0.29，0.31)左右。实施例7在实施例4的基础上增大了荧光粉的比重，使白场色坐标发生了偏移。实施例2，5，8分别与实施例1，4，7的区别为将光转换扩散层涂布在防粘层的下侧，实际测试效果相差不大。实施例3，6，9分别在实施例1，4，7的基础上增大了光转换扩散层的涂布厚度，使白场色坐标发生更大的偏移。
[0086]
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。