CN104849910A - 一种量子点背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种量子点背光模组，该背光模组包括：光源；量子点层，其受光源发出的光激发后射出荧光；导光板，其用于将量子点层射出的荧光导向所需的方向，其中，量子点层设置于导光板的入光侧，在光源与量子点层之间设置有胶体层，以使得光源与量子点层紧密结合，进而使得光源、量子点层和导光板组装为一体。本发明通过改变量子点背光模组的结构，改变了光源进入导光板的光传导方式，从而减小了光能损失，提高了背光模组的发光效率。

Description

一种量子点背光模组

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地说，涉及一种量子点背光模组。

背景技术

目前，包括平板显示设备的主流液晶显示器件的色域水平仅在72％左右，有的液晶显示器件的色域水平甚至更低。为提高色域水平，量子点背光源技术应运而生。量子点背光源技术能够将显示器件的色域水平提高至100％，极大地丰富了显示器件的表现能力。

但是，现有技术中经常采用的两种结构的量子点背光源技术均存在很大缺点。其中的一种结构为采用量子点玻璃管的背光模组，这种结构的背光模组使得蓝光光源离导光板的距离增加，量子点条的尺度加大，导致导光板对光源的耦合角度不够，导光板的萃取效率下降。另一种结构为采用量子点薄膜的背光模组，这种结构的背光模组因使用了太多的散射，直接增加了光损。因此，有必要对现有的背光源模组进行改进，以提高其出光效率。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种量子点背光模组，用以解决现有技术中的背光模组出光效率低的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种量子点背光模组，包括：

光源；

量子点层，其受所述光源发出的光激发后射出荧光；

导光板，其将所述量子点层射出的荧光导向所需的方向，

其中，所述量子点层设置于所述导光板的入光侧，在所述光源与所述量子点层之间设置有胶体层，以使得所述光源与所述量子点层紧密结合，进而使得所述光源、所述量子点层和所述导光板组装为一体。

根据本发明的一个实施例，所述导光板的入光侧设置有开口，所述量子点层设置于所述开口内，从而使得所述导光板和所述量子点层组装为一体。

根据本发明的一个实施例，在所述量子点层的出射光面一侧贴合设置有光效增益介质层，所述光效增益介质层对所述量子点层射出的荧光不产生吸附作用。

根据本发明的一个实施例，所述光效增益介质层的折射率介于空气的折射率和所述导光板的导光材料的折射率之间。

根据本发明的一个实施例，所述光效增益介质层采用的介质材料包括改性聚碳酸酯聚、改性二甲基硅氧烷树脂或聚甲基丙烯酸树脂。

根据本发明的一个实施例，所述胶体层采用具有粘性的胶体材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述胶体材料的折射率介于空气的折射率和所述量子点层中的量子点材料的折射率之间。

根据本发明的一个实施例，所述胶体层的初始状态为凝露态，经固化处理形成固态的胶体层以使得所述量子点层与所述光源紧密结合。

根据本发明的一个实施例，所述导光板的入光侧设置于所述导光板的侧面。

根据本发明的一个实施例，所述导光板的入光侧设置于所述导光板的下方。

本发明通过改变量子点背光模组的结构，改变了光源进入导光板的光传导方式，从而减小了光能损失，提高了背光模组的发光效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的量子点背光模组的截面示意图；

图2是图1的俯视图；以及

图3是图1中的量子点背光模组工作时的光线传导示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的量子点背光模组的截面示意图，图2为图1的俯视图，以下参考图1和图2来对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，该背光模组包括光源1、量子点层3及导光板5。其中，光源1用来激发量子点层3中的量子点发出荧光。通常，该光源1可以采用LED芯片或冷阴极荧光灯管等，在本发明中以LED芯片为例进行说明。如图2所示，由多个LED芯片组成的LED灯条作为光源1。

当受到光源1发出的光的激发时，量子点层3中的量子点发射光谱。量子点的光电特性与量子点的尺寸和形状有关，因此，通过改变量子点的尺寸和形状即可以改变量子点的发射光谱。相较于直接将传统的LED光源或冷阴极荧光光源发出的光传导到发光板5，量子点层3受传统光源激发发射荧光，可以有效提高背光模组的色域水平，进而提高光源的发光效率。

导光板5用于改变光在其内部的传导方向。具体的，量子点层3射出的荧光通过导光板5导向所需的方向后，再射出导光板5。

在本发明的一个实施例中，量子点层3设置于导光板5的入光侧，以使得量子点层3与导光板5组合在一起。并且，光源1与量子点层3之间设置有一胶体层2，该胶体层2使得光源1与量子点层3紧密结合，进而将光源1、量子点层3和导光板5组装在一起以形成背光模组。

在本发明的一个实施例中，该胶体层2采用具有粘性的胶体材料制成，并且要求该胶体材料的折射率介于空气的折射率和量子点层3中的量子点材料的折射率之间。在本发明的一个实施例中，在导光板5的入光侧设置有开口，量子点层3设置于该开口内，这样就将导光板5和量子点层3组装为一体。

在现有技术中，一般将各自独立设置的光源、封装于玻璃管中的量子点层和导光板通过支架组装为一体以形成背光模组，具体的，在光源和玻璃管之间、玻璃管和导光板之间均设置有连接用的支架。在该种结构的背光模组中，光源发出的光需经过光源和玻璃管之间支架处的空气层才能到达量子点层，量子点层射出的荧光需经过玻璃管和导光板之间支架处的空气层才能到达导光板。

但是，在本发明中，光源1发出的光经过胶体层2到达量子点层3。在实际应用中，该胶体层2可以根据需要设置的尽可能薄，这样就减小了光源1与量子点层3之间的距离，进而减少了光能损失。同时，该胶体层2采用粘性材料制成，在满足缩小光传播距离的同时，将光源1与量子点层3紧密地贴合在一起。

在本发明的一个实施例中，在形成该胶体层2时，胶体层2的初始状态为凝露态，经固化处理形成固态的胶体层以使得量子点层3与光源1紧密结合。通常可采用受热固化或紫外线固化处理方法，并且该固化过程为不可逆过程。采用初始状态为凝露状态的胶体材料，再经过固化处理形成固态胶体层来将量子点层3和光源1结合在一体，有利于实现两者的紧密结合。

另外，在本发明中，量子点层3设置于导光板5的开口内，即该量子点层3除与胶体层2接触的部分外，其余均封装于导光板5内。这样，就可以避免量子点层3与空气发生化学反应，影响量子点层的性质，还可以防止量子点层被刮伤，进而提高量子点层的可靠性。将量子点层封装于导光板5的入光侧，还可以防止其位置移动，稳定其发射的荧光。将量子点层3设置于导光板5的开口内，量子点层3发出的荧光不用经过空气层到达导光板5，减小了量子点层3与导光板5之间的距离，进而减少了光能损失。这样，通过将量子点层3设置于导光板5的开口内，并将量子点层3和光源1通过胶体层2组合在一体，进而将光源1、量子点层3和导光板组装为一体。

当光从一种介质进入另外一种介质的时候，不仅会发生折射，还会在两种媒质的界面发生全反射。根据菲涅尔方程，光在界面上的损失决定于光的入射方向以及入射介质的折射率和出射介质的折射率。在无法改变光的入射方向情况下，只有通过减弱界面的影响，减少入射介质与出射介质之间的折射率差值，才能有效的提高出光效率。

将LED芯片作为光源1来进行说明。当背光模组运行时，若干LED芯片发出的光经发光层到达胶体层2，进而在发光层和胶体层2的交界面发生折射。此时将其入射角定义为角θ，折射角定义为角α，发生全反射时的临界角定义为角β。当角α＝90°时，角θ与角β相等；当角θ＞角β，该部分光线发生全反射，进而被反射至发光二极管光源1的内部。

根据光的折射定律，定义LED芯片光源的发光层材料的折射率为N1，胶体层2的折射率为N2，故N1Sinθ＝N2Sinα。当发生全反射时，角α＝90°，且角θ与角β相等，故N1Sinβ＝N2，即Sinβ＝N2/N1。由于胶体层2的折射率N2较空气的折射率大，故LED芯片光源发出的光线入射到胶体层2中时，其发生全反射的临界角β较直接入射到空气中的临界角大。如此，原本在光源和空气的交界面因全反射而无法折射出去的部分光线可在发光二极管光源和胶体2层的交界面折射后进入胶体层2，进而到达量子点层3，从而减少了光学损失，提高了背光模组的发光效率。

胶体层2的折射率在满足大于空气折射率的同时，还要小于量子点层3的折射率，以避免在胶体层2和量子点层3之间的界面上发生全反射，使得光源1发出的光能尽可能多的激发量子点层3的量子点。同时，在胶体层2保证折射率要求的条件下，其透光性越大越好。

在本发明的一个实施例中，在量子点层3的出射光面一侧贴合设置有对量子点层3射出的荧光不产生吸附作用的光效增益介质层4，如图1和图2中所示。此处，光效增益介质层4对透过的光不产生吸附作用，相对于现有技术通过空气层到达导光板5内部，减少了空气层的散射及吸收，可以减少光的损失。

在本发明的一个实施例中，该光效增益介质层4的折射率介于空气的折射率和导光板5的导光材料的折射率之间，以避免量子点层4发出的荧光到达光效增益介质层4与导光板5中的导光材料的界面时发生全反射，从而尽可能的减少光传导损失，增加光传播距离。由于量子点层3发出的荧光需透过该光效增效介质层4到达导光板5内部，所以应将该光效增效介质层4的透光率设置的尽可能大。在一般情况下，在光效增强介质层4满足折射率的条件下，可将其透光率设置为大于85％。

在本发明的一个实施例中，光效增益介质层4采用的介质材料包括改性聚碳酸酯聚、改性二甲基硅氧烷树脂或聚甲基丙烯酸树脂。这些介质材料的耐机械性、耐热性、耐候性优异，并且具有较高的光学透过性，因此，适用于形成光效增益介质层4。当然，此处制作光效增益介质层4的材料不限于以上所述的介质材料。

在本发明的一个实施例中，导光板5的入光侧设置于导光板5的侧面，即入射光从导光板5的侧面进入导光板中，如图1和图2所示即为该种结构的导光板。在本发明的另一个实施例中，导光板5的入光侧设置于导光板5的下方，即入射光从导光板5的下方进入导光板中。这两种结构的导光板均可以采用本发明的背光模组。

如图3所示为图1和图2中的背光模组工作时光的传导示意图。如图3所示，以光源1发出蓝光为例进行说明。光源1发出的蓝光经胶体层2后到达量子点层3，蓝光激发量子点层3中的量子点。量子点受激发发射红光或绿光，量子点发射红光或绿光与量子点的形状和尺寸有关。量子点受激发发射的蓝光或绿光，与光源发出的蓝光混合形成白光。该白光透过对光不产生吸附作用的光效增益介质层4到达导光板5内部。在该过程中，由于胶体层2和光效增益介质层4的存在，可以减少光能损失，提高背光模组的发光效率。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种量子点背光模组，包括：

光源；

量子点层，其受所述光源发出的光激发后射出荧光；

导光板，其将所述量子点层射出的荧光导向所需的方向，

其中，所述量子点层设置于所述导光板的入光侧，在所述光源与所述量子点层之间设置有胶体层，以使得所述光源与所述量子点层紧密结合，进而使得所述光源、所述量子点层和所述导光板组装为一体。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板的入光侧设置有开口，所述量子点层设置于所述开口内，从而使得所述导光板和所述量子点层组装为一体。

3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，在所述量子点层的出射光面一侧贴合设置有光效增益介质层，所述光效增益介质层对所述量子点层射出的荧光不产生吸附作用。

4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述光效增益介质层的折射率介于空气的折射率和所述导光板的导光材料的折射率之间。

5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述光效增益介质层采用的介质材料包括改性聚碳酸酯聚、改性二甲基硅氧烷树脂或聚甲基丙烯酸树脂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述胶体层采用具有粘性的胶体材料制成。

7.根据权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述胶体材料的折射率介于空气的折射率和所述量子点层中的量子点材料的折射率之间。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述胶体层的初始状态为凝露态，经固化处理形成固态的胶体层以使得所述量子点层与所述光源紧密结合。

9.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板的入光侧设置于所述导光板的侧面。

10.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板的入光侧设置于所述导光板的下方。