一种光转换膜及制备方法、防蓝光眼镜、照明及显示设备与流程

本发明属于光学薄膜材料，特别是一种光转换膜及制备方法、防蓝光眼镜、照明及显示设备。

背景技术：

现代社会，电视、电脑、pad、手机等各类显示设备以及汽车车灯、广告板、室内照明灯等各类照明设备，大大促进了人类社会的发展。其中，蓝光led的发展功不可没，将其与黄色荧光粉组合制得的白光led使得人们在夜晚可以获得高质量的白光照明，或者将其作为lcd显示设备的白光背光源，从而显示绚丽的色彩，同时提高蓝光led的亮度，还可以显著增大显示屏的对比度。

然而，现代医学研究发现，蓝光波长(380－500nm)较短，其中的短波蓝光具有极高的能量，能够穿透晶状体直达视网膜黄斑部，视网膜色素上皮和脉络膜对460nm左右以下的蓝光波段进行吸收，产生光化学反应，产生大量具有细胞毒性的自由基，破坏细胞正常生长，导致视网膜色素上皮细胞死亡，可能会导致视力下降甚至失明。作为显示背光源或照明设备的蓝光led，抑或是当前较为流行的自发光oled中的蓝色子像素发出的蓝光，其波长范围均包括短波蓝光成分。长期处于短波蓝光环境下，对于青少年乃至成人的视力都有不好的影响。

现有技术的防蓝光措施主要有以下两种：

一是吸收蓝光，通过佩戴防蓝光眼镜，其通过在镜片基材中添加蓝光吸收材料，对短波蓝光进行吸收，实现防护作用；

二是反射蓝光，采用特殊的镀膜工艺，制作一层蓝光反射膜，其可以对蓝光进行反射，常见的，应用于汽车前挡风玻璃，同样的，也可以应用于防蓝光眼镜、显示屏幕和照明设备的出光面。

然而，以上两种类型的措施，均是以牺牲蓝光为代价获得防蓝光效果，对于显示效果或者照明设备，吸收或者反射均意味着光损，导致照明亮度下降，显示效果大打折扣。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种光转换膜、光转换膜的制备方法、防蓝光眼镜、照明装置以及显示设备，以解决现有技术中的不足，在不损失视觉效果的情况下实现保护眼睛的效果。

本发明采用的技术方案如下：

在第一方面，本申请的示例，提供了一种光转换膜，包括光转换材料，所述光转换膜用于将入射光转换为出射光；其中：当所述入射光的波长短于第一波长时，所述出射光的波长位于第二波长范围内；所述第一波长的长度属于380－500nm，所述第二波长范围属于第一波长至500nm的子集。

进一步的，所述光转换材料包括量子点、稀土荧光材料、有机小分子发光材料和有机高分子发光材料其中一种或几种的组合。

进一步的，所述量子点包括如下一种或几种的组合：

ii－vi族化合物、iii－v族化合物、ii－v族化合物、iii－vi化合物、iv－vi族化合物、i－iii－vi族化合物、ii－iv－vi族化合物、iv族单质和钙钛矿。

进一步的，所述钙钛矿包括无机钙钛矿或无机－有机杂化钙钛矿；

所述的无机钙钛矿的结构通式为amx3，其中，a为cs+离子，m为二价金属阳离子，包括pb²⁺、sn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cd²⁺、cr²⁺、mn²⁺、co²⁺、fe²⁺、ge²⁺、yb²⁺、eu²⁺，x为卤素阴离子，包括cl^－、br^－、i^－；

所述的有机－无机杂化钙钛矿的结构通式为bmx3，其中，b为有机胺阳离子，包括ch3(ch2)n－2nh3⁺或nh3(ch2)nnh3²⁺，m为二价金属阳离子，包括pb²⁺、sn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cd²⁺、cr²⁺、mn²⁺、co²⁺、fe²⁺、ge²⁺、yb²⁺、eu²⁺，x为卤素阴离子，包括cl^－、br^－、i^－。

进一步的，所述光转换膜还包括光转化层，所述光转换材料位于所述光转化层中。

进一步的，所述光转换膜还包括第一基层和第二基层，所述第一基层、所述光转化层和所述第二基层依次层叠设置。

进一步的，所述第一波长为460nm。

进一步的，所述第二波长范围为480nm－500nm。

在第二方面，本申请的示例提供了一种光转换膜的制备方法，包括：

制备含有光转换材料的所述光转换膜；其中：所述光转换膜将入射光转换为出射光；当所述入射光的波长短于第一波长时，所述出射光的波长位于第二波长范围内；所述第一波长的长度属于380－500nm，所述第二波长范围属于第一波长至500nm的子集。

第三方面，本申请的示例提供了一种防蓝光镜片，其中，在防蓝光眼镜的镜片上的至少一个表面设置有上述光转换膜。

第四方面，本申请的示例提供了一种照明装置，其中，在照明装置的出光方向上设置有上述光转换膜。

第五方面，本申请的示例提供了一种显示设备，其中，在显示设备的出光方向上设置有上述光转换膜。

本发明提供的光转换膜，相比较现有技术中直接吸收或者反射蓝光入射光，其能够直接将广义蓝光范围(380－500nm)中的某一波长(第一波长)以下的短波蓝光入射光转换为波长不小于该波长的蓝光出射光，相比较现有技术中以损失蓝光为代价获得防蓝光的作用，将高能的短波蓝光转换为能量相对较低的长波蓝光，光损少，蓝光的整体亮度衰减较小，从而能够应用于眼镜、照明装置或者显示设备上在有效防止短波蓝光对眼睛的损害情况下获得不错的视觉效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明提供的一种照明装置的结构示意图；

图5是普通照明装置在应用本发明提供的光转换膜前后的光谱对比示意图；

图6是本发明提供的一种显示设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现代医学研究发现，可见光光谱中的蓝光会对人眼造成不好的影响，尤其是其中的短波蓝光，其能够穿透晶状体直达视网膜黄斑部，产生光化学反应，生成具有细胞毒性的自由基，破坏细胞正常生长，导致视网膜色素上皮细胞死亡，严重时可能会导致视力下降甚至失明。然而，生活中，电视、电脑、手机甚至照明设备中都具有大量的蓝光成分。

现有技术中针对该问题的措施主要有两种，一是通过吸收效应，降低蓝光成分，二是通过特殊膜层材料反射掉蓝光成分，但是无论哪种措施都具有较大的光损。如何降低这些短波蓝光对眼睛的侵害同时保证一定的视觉效果，是非常重要的研究课题。

基于上述考虑，在保护眼睛的同时保证视觉效果，本发明提供了一种光转换膜100，其中含有光转换材料，光转换膜100用于将入射光转换为出射光，其中：入射光的波长短于第一波长，出射光的波长位于第二波长范围内；第一波长的长度属于380－500nm，第二波长范围属于第一波长至500nm的子集。

本发明的光转换膜100在实际使用时，光线从光转换膜100的任意一侧射入，从另一侧射出，光线中含有波长范围属于380－500nm的特定波长以下的电磁波在透过光转换膜100时，被其中的光转换材料转化成波长大于特定波长以上、500nm以下的电磁波。

本发明基于该全新思路提出的技术方案，相比较现有技术中直接吸收或者反射蓝光入射光，其能够直接将广义蓝光范围(380－500nm)中的某一特定波长(第一波长)以下的短波蓝光入射光转换为波长不小于该波长的蓝光出射光，相比较现有技术中以损失蓝光为代价获得防蓝光的作用，将高能的短波蓝光转换为能量相对较低的长波蓝光，光损少，蓝光的整体亮度衰减较小，从而能够应用于眼镜、照明装置或者显示设备上在有效防止短波蓝光对眼睛的损害情况下获得不错的视觉效果，具有极高的市场应用前景和极大的商业价值。

具体的，光转换膜100中的光转换材料，包括但不限于量子点、稀土荧光材料、有机小分子发光材料和有机高分子发光材料中的一种或几种的组合，例如，量子点和有机小分子发光材料的组合或量子点和稀土的组合。

其中，量子点可选用如下物质：

ii－vi族化合物、iii－v族化合物、ii－v族化合物、iii－vi化合物、iv－vi族化合物、i－iii－vi族化合物、ii－iv－vi族化合物和iv族单质、钙钛矿。

例如ii－vi族化合物包括但不限于cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、hgs、hgse、hgte、pbs、pbse、pbte和其他二元、三元、四元的ii－vi化合物。

其中，钙钛矿可选用如下物质：

掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、和/或有机－无机杂化钙钛矿型半导体；具体地，

所述的无机钙钛矿型半导体的结构通式为amx3，其中a为cs⁺离子，m为二价金属阳离子，包括但不限于pb²⁺、sn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cd²⁺、cr²⁺、mn²⁺、co²⁺、fe²⁺、ge²⁺、yb²⁺、eu²⁺，x为卤素阴离子，包括但不限于cl^－、br^－、i^－；

所述的有机－无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为bmx3，其中b为有机胺阳离子，包括但不限于ch3(ch2)n－2nh3⁺(n≥2)或nh3(ch2)nnh3²⁺(n≥2)，m为二价金属阳离子，包括pb²⁺、sn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cd²⁺、cr²⁺、mn²⁺、co²⁺、fe²⁺、ge²⁺、yb²⁺、eu²⁺，x为卤素阴离子，包括cl^－、br^－、i^－。当n＝2时，无机金属卤化物八面体mx64－通过共顶的方式连接，金属阳离子m位于卤素八面体的体心，有机胺阳离子b填充在八面体间的空隙内，形成无限延伸的三维结构；当n＞2时，以共顶的方式连接的无机金属卤化物八面体mx64－在二维方向延伸形成层状结构，层间插入有机胺阳离子双分子层(质子化单胺)或有机胺阳离子单分子层(质子化双胺)，有机层与无机层相互交叠形成稳定的二维层状结构；m为二价金属阳离子，包括但不限于pb²⁺、sn²⁺、cu²⁺、ni²⁺、cd²⁺、cr²⁺、mn²⁺、co²⁺、fe²⁺、ge²⁺、yb²⁺、eu²⁺；x为卤素阴离子，包括但不限于cl^－、br^－、i。

其中，有机小分子材料可选用如下物质：

恶二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、香豆素类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物和氧杂蒽类衍生物类。

其中，有机高分子发光材料为聚苯、聚苯撑乙烯、聚苯乙炔、聚芴、聚噻吩、聚咔唑、聚三苯基胺、聚吡咯，聚卟啉或上述材料的衍生物。

其中，稀土荧光材料可选用如下物质：

铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、钨酸盐荧光粉、钼酸盐荧光粉、锑酸盐荧光粉、氮化物荧光粉或硫化物荧光粉。

进一步的，为了便于光转化材料在光转换膜100中的设置，将光转换材料制作为光转化层200应用于光转换膜100中。

需要说明的是，将光转换材料制作为光转化层200，为实现如此过程，通常需要提供封装材料，即，将光转换材料通过封装材料封装后制作为光转化层200，或者，将光转换材料和封装材料混合后制成光转化层200，光转换材料和封装材料之间的结合形式还可以有其他方式，此处不作限定。

其中，当光转换材料选择量子点材料时，封装材料，可以选用透明树脂，具体的，透明树脂可以为热固化树脂或紫外光固化树脂，如：丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、聚氨酯类树脂、环氧树脂、有机硅树脂等；光转换材料与透明树脂的质量比为0.00001～0.2：1。

为保护所述光转化层200，在所述光转换膜100中通常还设置有基层，例如设置第一基层300和第二基层400，将所述光转化层200设置于第一基层300和第二基层400之间，形成可靠的膜层结构，起到保护光转化层200的作用，第一基层300和第二基层400应该为透明且不与光转化层200的材料发生反应，并将光转化层200与外界环境进行隔绝。

其中，所述第一基层300和第二基层400可以为聚脂薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、三醋酸纤维素薄膜、尼龙薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜中的一种。

需要说明的是，所述光转换膜100的膜层结构并不限于上述一种，其还可以依功能要求设置其他功能层，例如，用于提供附着面的基层，通常可以由玻璃、塑料板、柔性透明板材构成；用于提高功能层之间结合力的粘合层，其含有各种类型的胶水；用于提供与其他设备例如手机或电脑的屏幕进行贴合的可撕胶贴。各功能层之间依据作用效果的不同，层叠设置。

进一步的，膜层结构的形状不限于纯平面结构，根据实际应用场景，例如应用于弧形屏幕或球形出光罩时，各膜层结构设计时具有一定可配合使用的弧形角度。

进一步的，根据目前实际中各设备的发光特性以及医学中可观察的蓝光与眼睛的作用关系，优选的，第一波长可以具体设置为460nm，所述第二波长范围可以选择480－500nm，如此，小于460nm波长以下的短波蓝光入射光将被转换为位于480－500nm范围中的出射光，因此在出射光中，短波蓝光大大减少，取而代之是波长相对较长的蓝光，这部分蓝光对于眼睛的损害效果已经显著降低；进一步，第二波长范围可以进一步缩减至480－485nm，将其对于蓝光色纯度的影响降到最低。需要说明的是，以上并不是对于第一波长和第二波长范围的限制，在具体实践中，可以根据光源的特性、或者医学的新研究发现，对于第一波长和第二波长范围的设计应当与时俱进。

以上为了达到波长的变化，例如将第一波长从480nm设置为460nm，所需要的改变的是具体材料的性质，当光转换材料为量子点时，通过改变量子点的粒径大小即可实现这一转换，例如将量子点的粒径尺寸从2.8－3nm调整为2.6－2.8nm。

示例性的，光转换材料可以选用cdse量子点，将其尺寸限制于2.6nm左右，即可发出波长在480nm以上的蓝光。

本发明还提供了一种光转换膜100的制备方法，包括，

步骤20、获取第一基层300；

步骤40、在所述第一基层300上设置光转换层200；

步骤60、在所述光转换层200上设置第二基层400；

其中：所述光转换层200中含有光转换材料，其将入射光转换为出射光；所述入射光的波长短于第一波长，所述出射光的波长位于第二波长范围内；所述第一波长的长度属于380－500nm，所述第二波长范围属于第一波长至500nm的子集。

在具体实施过程中：

步骤20、获取第一基层300，可直接选用合适的基层材料，例如聚脂薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、三醋酸纤维素薄膜、尼龙薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜中的一种。

步骤40、在所述第一基层300上设置光转换层200，具体而言，步骤可细分为：

步骤402、制备光转换层材料。将光转换材料，例如量子点，将它与透明树脂(如丙烯酸树脂)混合均匀后形成光转换材料，其中，量子点和透明树脂的比例为1：100；

步骤404、将光转换材料以涂布方式旋涂于第一基层表面，固化后形成光转换层200；

步骤60、在所述光转换层200上设置第二基层400。将第二基层400直接设置在光转换层200远离第一基层300的表面上，最终，形成所述光转换膜100。

实施例1

如图1所示的光转换膜100，从上至下分别为厚度为10μm的第一基层300，厚度为10μm的光转化层200，以及厚度为10μm的第二基层400。

本实施例的光转化层200中的光转换材料由cdse量子点与丙烯酸树脂混合而成，第一基层300为聚脂薄膜，第二基层400为聚脂薄膜。

其中，cdse量子点被配置为吸收480nm以下的电磁波、并且发出发射峰在500nm的可见光。

实施例2

如图2所述的光转换膜100，从上至下分别为厚度为10μm的光作用层500、8μm的第一基层300、厚度为6μm的光转化层200、以及厚度为8μm的第二基层400。

本实施例的光转化层200中的光转换材料由inp量子点与聚酯类树脂混合而成，第一基层300为聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，第二基层400为聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。所述光作用层500具有均匀分布的纳米材料柱形形阵列，可以有效提高光的衍射效应，可用于避免出光的过度分散。

其中，所述inp量子点被配置为吸收480nm以下的电磁波、并且发出发射峰在500nm的可见光。

inp量子点中不含镉元素，对于环境更加友好。

实施例3

如图3所述的光转换膜100，从上至下分别为厚度为50μm的可撕胶贴600、1mm的柔性玻璃或塑料基板700、12μm的第一基层300，厚度为10μm的光转化层200，以及厚度为12μm的第二基层400。

本实施例的光转化层200中的光转换材料由钙钛矿量子点与聚氨酯类树脂混合而成，第一基层300为尼龙薄膜，第二基层400为聚乙烯薄膜。

其中，所述钙钛矿量子点被配置为吸收460nm以下的电磁波、并且发出发射峰在480nm的可见光。

采用可撕胶贴600，可以方便的将其粘贴在诸如眼镜镜片、手机屏幕、电脑屏幕等显示设备的表面。

本发明还提供了一种防蓝光眼镜(图中未示出)，其将上述光转换膜100设置于防蓝光眼镜的镜片上的至少一个表面。

具体的，可将光转换膜100采用镀膜工艺或者胶粘贴合的方式设置于眼镜镜片在使用时远离人眼的镜片表面，从而，当外界含有短波蓝光的宽范围蓝光入射光透过光转换膜和镜片后，短波蓝光将被光转换膜100转换为波长相对较长、对人眼伤害较小的长波蓝光，从而有效对眼睛进行保护，由于在这个过程中，蓝光只是从短波转换为了长波，对于蓝光部分的损耗较小，因而入射光的亮度和颜色均可以保持不变。

本发明还提供了一种照明装置800，如图4所示，其将上述光转换膜100设置于照明装置的光源的出光方向上。具体而言，就是将光转换膜设置于照明装置的光源的出射方向上任意的可附着膜层结构的面上，例如光源罩的内表面或外表面。考虑照明装置作为光源是提供照明光线的源头，在照明装置的源头设置光转换膜，即可从源头将短波的蓝光进行转换，而无需佩戴特质的防蓝光眼镜，使用场景更加广泛。需要说明的是，对于具有不同形状的附着面，例如半球形的光罩，将光转换膜同样设置成弧形表面也是合理且可选的。

如图5所示，为某型号的led灯泡在加装本发明光转换膜前后的光谱分析图，其中，光转换膜采用实施例3中描述的inp量子点光转换膜，将光转换膜的可撕胶贴粘贴在灯泡的灯罩表面。根据图示可以看出，加装光转换膜前的led灯泡光谱在450nm处具有一个峰值，而加装后光谱在450nm处明显降低，而在480nm处得到显著增强。

本发明还提供了一种显示设备900，如图6所示的电脑显示器，其将上述光转换膜100设置于显示设备的光源的出光方向上。具体而言，就是将光转换膜设置于显示设备的出光方向上的任意的可附着膜层结构的面上，例如对于lcd(液晶显示器)显示设备而言，由于其需要使用蓝光led作为背光光源，因而可以将光转换膜设置于蓝光led的发光方向上，比如位于最接近人眼的显示玻璃板内外表面、或者直接位于蓝光led表面；对于自发光的显示设备，例如oled(有机发光二极管)显示设备，由于其具有像素自发光的特性，光转换膜必须设置于最外侧玻璃外表面或者有机发光层和最外侧玻璃之间。显示设备对于色纯要求很高，通过加入本发明的光转换膜层，可以有效降低有害蓝光成分，而并不会降低太多的色纯度。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。