CN103069331A - 使用量子点的用于背光单元的部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种使用量子点的用于背光单元的部件，该部件包括安装蓝色LED的框架，和位于框架上方的透光层，其中透光层包括量子点。

Description

使用量子点的用于背光单元的部件及其制造方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于背光单元的部件和一种制造该部件的方法，并且更加具体地涉及一种可以通过使用量子点而提高色彩再现范围并且降低制造成本的用于背光单元的部件。
背景技术
液晶显示器（LCD）在信息显示技术中占据重要的位置。LCD通过向在其间具有液晶层的两个基板施加电力而显示图像。因为LCD面板自身不能发出光，所以LCD需要借助于背光来产生光。
背光与LCD面板的亮度和功耗直接地相关联。此外，背光是显示模块的最昂贵的零部件之一。相应地，有关背光成本的节约对于LCD的需求具有至关紧要的影响。作为用于背光单元的光源，已经采用了CCFL、EEFL、FFL或者LED。与CCFL光源相比，采用LED的光源由于具有快速响应速度、良好色域和环性的优点而得到普及。
图1是图示根据现有技术的白色LED背光单元的截面图。参考图1，白色LED背光单元包括白色LED光源100、光导200、反射板300和扩散板400。具体地，从白色LED光源100发出的光被反射板300向上反射。然后，反射光通过光导200并且被扩散板400扩散，从而白光40被辐射。“白色LED”意思是发出白光的LED。作为实现白色LED的方法，有单芯片方法和多芯片方法。在单芯片方法中，将蓝色或者紫色LED芯片与荧光体组合以生成白色LED。在多芯片方法中，其色彩具有互补关系的两个LED或者不同色彩的LED芯片被组合以体现白色LED。也可以使用发出蓝色光的蓝色LED和荧光体来实现白色LED。
图2是图示根据现有技术的使用荧光体的白色LED光源的截面图。参考图2，根据现有技术的使用荧光体的白色LED光源100包括框架120和安装在框架120中并且被埋置在高分子材料例如聚合树脂中的蓝色LED110。在高分子材料中包含荧光体10，例如辐射黄色光（其波长为大约560nm）的基于YAG的荧光体。作为结果，从为氮化物基半导体器件的蓝色LED110发出的蓝色光20部分地被基于YAG的荧光体10吸收，基于YAG的荧光体10继而被激发以发出黄色光。蓝色光和黄色光被混合以生成白光40。这种方法具有诸如低成本和简单的电力电路的优点，但是遭受低的发射效率。此外，蓝色光20和黄色光20两者均具有宽的波长间隔，并且这可以引起分色从而可能易于发生频闪。因此，难以批量生产具有相同的色坐标的白色LED。
发明内容
技术问题
本发明的示例性实施例提供一种使用量子点的用于背光单元的部件以及一种制造该部件的方法，该部件可以生成具有高色域的清晰的色彩并且可以以低成本生产。
技术方案
根据本发明的一个实施例，提供一种使用量子点的用于背光单元的部件，该部件包括安装蓝色LED的框架，和透光层，透光层位于框架的上方，其中该透光层包括量子点。
根据一个实施例，量子点可以包括一个或者多个红色量子点和绿色量子点，绿色量子点小于红色量子点。
根据一个实施例，量子点的直径可以从2nm到5nm变化。
根据一个实施例，量子点可以包括圆形形状、三角形形状、矩形形状，和椭圆形形状中的一种或者多种。
根据一个实施例，透光层可以在聚合树脂中包括量子点，并且聚合树脂可以包括硅树脂、环氧树脂，和丙烯酸树脂中的一种或者多种。
根据本发明的一个实施例，提供一种制造使用量子点的用于背光单元的部件的方法，该方法包括：步骤（a）混合聚合树脂与量子点溶液，以使得量子点溶液分散在聚合树脂中；步骤（b）在基板上压印混合物以具有预定的厚度，和固化所压印的混合物，将固化的混合物切割为预定的形状；以及步骤（c）移除基板。
根据一个实施例，在步骤（a）中，量子点可以包括一个或者多个红色量子点和绿色量子点，绿色量子点小于红色量子点。
根据一个实施例，在步骤（a）中，量子点的直径可以从2nm到5nm变化。
根据一个实施例，在步骤（a）中，量子点可以包括圆形形状、三角形形状、矩形形状和椭圆形形状中的一种或者多种。
根据一个实施例，在步骤（a）中，聚合树脂可以包括硅树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或者多种。
根据一个实施例，在步骤（b）中，基板可以是玻璃基板。
根据一个实施例，在步骤（b）中，混合物的厚度可以从1um到1mm变化。
根据一个实施例，在步骤（c）中，固化所压印的混合物可以在50℃到200℃的温度下执行1到24个小时。
有益效果
根据本发明的实施例，即使利用廉价的蓝色LED也可以容易地实现白光，并且可以原样地使用现有光导和蓝色LED，从而有助于节约成本。而且，与现有的基于YAG的白色LED实现方式相比较，量子点的使用允许更加清晰的色彩和极佳的色域。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，本发明的实施例将变得显而易见，其中：
图1是图示根据现有技术的白色LED背光单元的截面图。
图2是图示根据现有技术的使用荧光体的白色LED光源的截面图。
图3是图示根据本发明的一个实施例的已组装的使用量子点的用于背光单元的部件的视图。
图4是图示根据本发明的一个实施例的使用量子点的用于背光单元的部件的截面图。
图5是图示使用YAG的传统示例和根据本发明一个实施例的使用量子点以实现用于背光单元的部件的示例之间的色域比较的曲线图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及在LED背光单元中使用量子点替代荧光体的技术以及制造量子点高分子材料的方法。
本发明的实施例提供一种使用量子点的用于背光单元的部件，该部件包括在其中安装蓝色LED的框架和在框架上形成并且包括量子点的透光层。
本发明的一个实施例提供一种制造用于背光单元的部件的方法，该方法包括混合聚合树脂与量子点溶液以使得量子点溶液分散在聚合树脂中；在基板上压印分散的混合物以具有预定厚度；固化所压印的混合物，将固化的混合物切割为预定形状；以及移除基板。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例，其中贯穿附图和说明书，相同的附图标记用于表示相同或者基本相同的元件。
图3是图示根据本发明的一个实施例的已组装的使用量子点的用于背光单元的部件的视图。
参考图3，用于背光单元的部件包括光源500，光源500布置在LCD面板的下方的一侧处；和透光层600，透光层600将从光源500发出的光透射到光导200。透光层600包括量子点。光源500包括框架120和安装在框架120中的蓝色LED110。
透光层600以条的形状形成并且面对光源500的框架120。作为直径为1纳米的纳米颗粒材料的研究结果所获得的量子点作为新的纳米材料近来吸引了大量的关注。量子点包括具有大约2到10nm的大小的中央本体和利用高分子材料，例如聚合树脂涂覆的ZnS外壳。由于该涂层，量子点的大小通常接近10到15nm。中央本体主要地由CdSe、CdTe或者CdS形成。
量子点具有其它材料所不具有的各种特性。例如，量子点可以在窄波长范围中引起强的荧光。当不稳定（悬浮）电子从传导带降到价带时，量子点产生光。随着量子点的大小减小，产生短波长的光，并且随着大小增大，产生长波长的光。因此，可以通过调节量子点的大小而获得所期望波长的可见光。在其中量子点具有各种大小的情形下，可以通过使得光具有单一波长而立即产生各种色彩的光。
图4是图示根据本发明一个实施例的使用量子点的用于背光单元的部件的截面图。
参考图4，用于背光单元的部件包括光源500和条形透光层600，条形透光层600在框架120上形成并且将从光源500发出的蓝色光转换成白光40。具体地，将光LED110安装在框架120中。根据一个实施例，框架120可以具有凹形部分，如在图4中所示将蓝色LED110安装在该凹形部分。透光层600与框架120接触以防止从蓝色LED110发出的光漏到侧表面。
透光层600包括高分子材料70，例如聚合树脂，和在高分子材料70中埋置的量子点60。量子点60包括红色量子点60a或/和绿色量子点60b中的任一种或者两者。
根据一个实施例，量子点60的大小可以从2nm到5nm变化。随着量子点颗粒减小，辐射短波长的光，并且随着量子点颗粒增大，辐射长波长的光。根据一个实施例，可以使得绿色量子点60b的大小小于红色量子点60a的大小。虽然已经在图4中图示了量子点60具有圆形和三角形形状，但是本发明的实施例不限于此。根据实施例，量子点60可以被成形为矩形或者椭圆形。
根据实施例，高分子材料70可以由硅树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂单独地形成或者以其组合形成。
制造透光层600的方法包括以下步骤：混合量子点溶液与聚合树脂，以使得量子点溶液可以被分散到聚合树脂中（S1）；在玻璃基板上压印混合物以具有预定的厚度（S2）；并且固化所压印的混合物，将固化的混合物切割为预定的形状，以及移除玻璃基板（S3）。
具体地，在步骤S1中，每个具有2nm到5nm的直径的红色量子点或者小于红色量子点的绿色量子点可以被用作量子点60。硅树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或者多种可以被用作聚合树脂。在步骤S2中，在玻璃基板上可以压印量子点和聚合树脂的混合物以具有1um到1mm的厚度。在步骤S3中，所压印的混合物在200℃下固化1到23个小时，并且固化的混合物被切割为所期望的形状。然后，移除玻璃基板，从而完成用于背光单元的量子基板。
图5是图示在使用YAG的传统示例和根据本发明一个实施例的使用量子点以实现用于背光单元的部件的一个示例之间的色域比较的曲线图。
参考图5，‘1’代表根据现有技术的使用基于YAG的荧光体和蓝色LED实现用于背光单元的部件的情形中的色域，并且‘2’代表根据本发明一个实施例的使用量子点实现用于背光单元的部件的情形中的色域。
如在图5中所示，在‘1’的情形中峰值色域出现在对应于蓝色光的波长范围的大约450nm的波长处。然而，蓝色光主要地依赖于蓝色LED而非基于YAG的荧光体，并且因此，很难过早得出结论以上结果源自YAG特性。而且，从大约555nm到560nm的非常宽的波长范围存在另一个色域峰值。因此，难以清晰地再现红色或者绿色色彩。
相反，在情形‘2’，即根据本发明一个实施例的使用量子点的用于背光单元的部件的情形中，可以如上所述由蓝色LED实现蓝色光。即使在大约550nm到大约560nm的波长范围，即对于绿色光的波长范围和在大约620nm到大约630nm的波长范围，即对于红色光的波长范围下也分别地出现峰值。根据以上结果，能够看到本发明实施例可以示出更加清晰的色域。可以通过调节绿色量子点和红色量子点的使用而进一步提高峰值。
以上已经参考示例性实施例解释了本发明。对于本领域技术人员将显然，在不偏离本发明的更宽的精神和范围的情况下可以对此进行各种修改。此外，虽然在其实现的上下文中已经在特定的环境并且对于特定应用描述了本发明，但是本领域技术人员将会认识到，本发明的有用性不限于此并且本发明能够有益地在任何数目的环境和实现中利用。因此，应当以示意性的而非限制性的意义看待前面的说明和附图。

Claims (14)

1.一种使用量子点的用于背光单元的部件，包括：
安装蓝色LED的框架；以及
透光层，所述透光层位于所述框架的上方，其中所述透光层包括量子点。
2.根据权利要求1所述的用于背光单元的部件，其中所述量子点包括一个或者多个红色量子点和绿色量子点，所述绿色量子点小于所述红色量子点。
3.根据权利要求1或者2所述的用于背光单元的部件，其中所述量子点的直径从2nm到5nm变化。
4.根据权利要求1或者2所述的用于背光单元的部件，其中所述量子点具有圆形形状、三角形形状、矩形形状，和椭圆形形状之一，或者包含具有圆形形状、三角形形状、矩形形状，和椭圆形形状之中的两种或者两种以上形状的量子点。
5.根据权利要求1或者2所述的用于背光单元的部件，其中所述透光层在聚合树脂中包括量子点。
6.根据权利要求5所述的用于背光单元的部件，其中所述聚合树脂包括硅树脂、环氧树脂，和丙烯酸树脂中的一种或者多种。
7.一种制造使用量子点的用于背光单元的部件的方法，所述方法包括：
混合聚合树脂与量子点溶液，以使得所述量子点溶液分散在所述聚合树脂中；
在基板上压印所述混合物以具有预定的厚度；以及
固化所压印的混合物、将所压印的混合物切割为预定的形状，以及移除所述基板。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述量子点包括一个或者多个红色量子点和绿色量子点，所述绿色量子点小于所述红色量子点。
9.根据权利要求7或者8所述的方法，其中所述量子点的直径从2nm到5nm变化。
10.根据权利要求7或者8所述的方法，其中所述量子点具有圆形形状、三角形形状、矩形形状，和椭圆形形状之一，或者包含具有圆形形状、三角形形状、矩形形状，和椭圆形形状之中的两种或者两种以上形状的量子点。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚合树脂包括硅树脂、环氧树脂，和丙烯酸树脂中的一种或者多种。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板是玻璃基板。
13.根据权利要求7所述的方法，其中在所述基板上分布的混合量子点溶液的聚合树脂的厚度从1um到1mm变化。
14.根据权利要求7所述的方法，其中固化所压印的混合物在50℃到200℃的温度下执行1到24个小时。
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