CN106292074A - 光致发光器件及具有其的发光器件 - Google Patents

光致发光器件及具有其的发光器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光致发光器件及具有其的发光器件。该光致发光器件包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于密封空腔中的第一透明分隔件，第一透明分隔件与透明导热壳体的内壁相连，并将密封空腔分为第一密封腔和第二密封腔，光致发光器件还包括设置于第一密封腔中的光转换材料以及设置于第二密封腔中的散射材料，散射材料与光转换材料的折射率之比为大于等于1。在电致发光器件的出射光通过设置有光转换材料的第一密封腔后，能够在第二密封腔中被散射材料散射回第一密封腔中，提高了电致发光器件的出射光的利用率，进而提高了光致发光器件的发光效率，最终提高了设置有光致发光器件的显示器的亮度。

Description

光致发光器件及具有其的发光器件
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光致发光器件及具有其的发光器件。
背景技术
量子点管等光致发光器件被用于背光显示中提高显示器的色域，光致发光器件包括一个填充光转换材料的空腔。通过凹形的塑料支架将光致发光器件固定于凹槽中，塑料支架凹槽底部有和电致发光器件对应的底部开口，LED等电致发光器件从支架的另一侧嵌套入对应的底部开口以实现整合。
电致发光器件的出射光激发位于其上方的光致发光器件发光，通过应用量子点管等光致发光器件能够使显示器的色域得到较大提升，甚至达到100％NTSC以上，然而也会导致显示器的亮度降低至普通LCD的70％左右。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光致发光器件及具有其的发光器件，以解决现有技术中光致发光器件无法同时保证显示器的色域和亮度的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光致发光器件，包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于密封空腔中的第一透明分隔件，第一透明分隔件与透明导热壳体的内壁相连，并将密封空腔分为第一密封腔和第二密封腔，光致发光器件还包括设置于第一密封腔中的光转换材料以及设置于第二密封腔中的散射材料，散射材料与光转换材料的折射率之比为大于等于1。
进一步地，第一透明分隔件沿透明导热壳体的长度方向设置。
进一步地，第一透明分隔件为平面状分隔件或曲面状分隔件，第一透明分隔件的一侧表面与透明导热壳体之间的区域构成第一密封腔，第一透明分隔件的与一侧表面相对的另一侧表面与透明导热壳体之间的区域构成第二密封腔。
进一步地，光转换材料包括基质材料与分散于基质材料中的量子点材料。
进一步地，散射材料为无机物散射颗粒或聚合物散射颗粒或二者的组合，优选无机物散射颗粒选自氧化钛颗粒、氧化钽颗粒、氧化铌颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒、氧化钨颗粒、氧化锑颗粒、氧化钒颗粒、氧化钼颗粒、氧化硅颗粒、氧化铬颗粒、氧化铁颗粒、氧化铜颗粒、氧化铅颗粒、氧化钇颗粒、氧化锰颗粒、氧化锡颗粒、氧化锌颗粒、硫化铅颗粒、硫化锌颗粒、硫化镉颗粒、碲化锌颗粒与硒化镉颗粒中的任一种或多种，聚合物散射颗粒选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和硅胶粉中的任一种或多种。
进一步地，光致发光器件还包括设置于第二密封腔中的导热材料，优选导热材料的导热系数大于基质材料的导热系数。
进一步地，导热材料为液体导热材料、固体导热材料或固液混合导热材料。
进一步地，导热材料选自BeO、AlN、Al2O3、SiC、Si3N4、BN、二氧化钛、液态水、十八烯、有机硅树脂、丙烯酸、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的任一种或多种。
进一步地，光致发光器件还包括设置于第二密封腔中的一个或多个第二透明分隔件，第二透明分隔件将第二密封腔分成多个密封腔子区域，散射材料和导热材料分别设置于不同的密封腔子区域中。
进一步地，形成透明导热壳体的材料包括水汽阻隔材料，优选透明导热壳体为玻璃。
进一步地，光致发光器件还包括与透明导热壳体连接的支架，优选支架与透明导热壳体一体成型。
根据本发明的另一方面，提供了一种发光器件，发光器件包括电致发光器件以及设置于电致发光器件出光侧的光致发光器件，光致发光器件为上述的光致发光器件，且光致发光器件中的散射材料位于光转换材料的远离电致发光器件的一侧。
应用本发明的技术方案，提供了一种光致发光器件，由于该光致发光器件包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于所密封空腔中并第一透明分隔件，第一透明分隔件将光致发光器件的密封空腔分成第一密封腔和第二密封腔，光转换材料设置于第一密封腔中，散射材料设置于第二密封腔中，散射材料与光转换材料的折射率之比为大于等于1，从而在电致发光器件的出射光通过设置有光转换材料的第一密封腔后，能够在第二密封腔中被散射材料散射回第一密封腔中，提高了电致发光器件的出射光的利用率，进而提高了光致发光器件的发光效率，最终提高了设置有光致发光器件的显示器的亮度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施方式所提供的一种第一透明分隔件为平面状的光致发光器件的局部结构示意图；
图2示出了本发明实施方式所提供的一种第一透明分隔件为曲面状的光致发光器件的局部结构示意图；
图3示出了本发明实施方式所提供的一种包括支架的光致发光器件的侧视图；以及
图4示出了本发明实施方式所提供的一种发光器件的侧视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、透明导热壳体；110、第一密封腔；120、第二密封腔；20、第一透明分隔件；30、光转换材料；40、散射材料；50、支架；60、电致发光器件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“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，以便这里描述的本发明的实施例。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。
正如背景技术中所介绍的，电致发光器件的出射光激发位于其上方的光致发光器件发光，导致显示器的亮度降低至普通LCD的70％左右。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种光致发光器件，包括具有密封空腔的透明导热壳体10以及设置于密封空腔中的第一透明分隔件20，第一透明分隔件20与透明导热壳体10的内壁相连，并将密封空腔分为第一密封腔和第二密封腔，光致发光器件还包括设置于第一密封腔110中的散射材料40以及设置于第二密封腔中的光转换材料30，散射材料40与光转换材料30的折射率之比为大于等于1。这种分隔的结构能够使光转化材料和导热材料保持各自的独立性，防止因为化学成分兼容性导致的不良后果，同时增加了光转化材料和导热材料的可选性，从而降低成本。
本发明的光致发光器件由于包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于所密封空腔中并第一透明分隔件，第一透明分隔件将光致发光器件的密封空腔分成第一密封腔和第二密封腔，光转换材料设置于第一密封腔中，散射材料设置于第二密封腔中，散射材料与光转换材料的折射率之比为大于等于1，从而在电致发光器件的出射光通过设置有光转换材料的第一密封腔后，散射材料能够增加光的光学路径，部分出射光能够在第二密封腔中被散射材料散射回第一密封腔中，提高了电致发光器件的出射光的利用率，进而提高了光致发光器件的发光效率，最终提高了设置有光致发光器件的显示器的亮度。
由于现有技术中的电致发光器件通常仅位于光致发光器件的一侧，从而使电致发光器件的出射光从光致发光器件的一侧射入以激发上述光致发光器件发光，优选地，第一透明分隔件20沿透明导热壳体10的长度方向设置，如图1和2所示。此时，光转换材料30设置于第二密封腔120中，散射材料40设置于第一密封腔110中，从而使位于第二密封腔120中的散射材料40位于光转换材料30的一侧，进而在利用上述光致发光器件形成发光器件时，使光转换材料30更靠近电致发光器件，能够使散射材料40更为有效地将未被光转换材料转换的光散射回第一密封腔中，更为有效地提高了电致发光器件的出射光的利用率。
在本发明的上述光致发光器件中，为了使位于第二密封腔120中的散射材料40位于光转换材料30的一侧，在一种优选的实施方式中，第一透明分隔件20为平面状分隔件或曲面状分隔件，形成的光致发光器件的局部结构示意图如图1或2所示，光致发光器件的长度方向上的两端未在图中示出，第一透明分隔件20的一侧表面与透明导热壳体10之间的区域构成第一密封腔110，第一透明分隔件20的与一侧表面相对的另一侧表面与透明导热壳体10之间的区域构成第二密封腔120。但上述第一透明分隔件20并不局限于上述优选的形状，本领域技术人员可以根据实际需求进行设定。
在本发明的上述光致发光器件中，优选地，上述散射材料为无机物散射颗粒或聚合物散射颗粒或其组合，优选无机物散射颗粒选自氧化钛颗粒、氧化钽颗粒、氧化铌颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒、氧化钨颗粒、氧化锑颗粒、氧化钒颗粒、氧化钼颗粒、氧化硅颗粒、氧化铬颗粒、氧化铁颗粒、氧化铜颗粒、氧化铅颗粒、氧化钇颗粒、氧化锰颗粒、氧化锡颗粒、氧化锌颗粒、硫化铅颗粒、硫化锌颗粒、硫化镉颗粒、碲化锌颗粒与硒化镉颗粒中的任一种或多种，聚合物散射颗粒选自聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS)和硅胶粉中的任一种或多种。为了提高无机物散射颗粒对光线的散射效果，优选地，上述无机物散射颗粒为纳米颗粒或微米颗粒；并且，第二密封腔120中无机物散射颗粒的含量过高会影响出光效率，优选地，第二密封腔120中无机物散射颗粒的含量不大于0.5％，更为优选地，无机物散射颗粒的含量小于0.1％。上述散射材料还可以包括用于分散散射颗粒的聚合物。
在本发明的上述光致发光器件中，为了实现对入射光的转换，优选地，光转换材料30可以包括基质材料与分散于基质材料中的量子点材料。上述量子点材料可以为红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的任一种或多种，本领域技术人员可以根据现有技术对量子点材料和基质材料的种类进行合理选取。
在上述优选的实施方式中，光致发光器件还可以包括设置于第二密封腔120中的导热材料。通过在第二密封腔120中设置导热材料，在电致发光器件的出射光进入光转换材料中时，能够通过上述导热材料对光致发光器件进行导热，进而降低了光致发光器件的工作温度，保证了光致发光器件的效率和寿命。
优选地，上述导热材料的导热系数大于光转换材料30中基质材料的导热系数；并且，上述导热材料可以为液体导热材料、固体导热材料或固液混合导热材料，此时，更为优选地，液体导热材料与基质材料的导热率之比大于1，固体导热材料与基质材料的导热率之比大于1，或固液混合导热材料中的液体材料或固体材料与基质材料的导热率之比大于1。由于光转换材料30与导热材料相邻设置，从而通过对光转换材料30基质材料的导热系数与导热材料的导热系数的关系进行上述限定，利用导热材料实现了对光致发光器件更为有效地导热。
为了有效地实现对光致发光器件的导热，优选地，上述导热材料选自氧化铍BeO、氮化铝AlN、氧化铝Al2O3、氧化硅SiO2、碳化硅SiC、四氮化三硅Si3N4、氮化硼BN、二氧化钛TiO2、液态水、十八烯(ODE)、有机硅树脂、丙烯酸、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的任一种或多种。上述固体导热材料为纳米颗粒或者微米颗粒；并且，液体导热材料能够在工艺上更加方便地使上述导热材料充满整个第二密封腔120，从而更为有效地实现对光致发光器件的导热。
为了防止第二密封腔120中上述导热材料和散射材料40的相互干扰，在一种优选的实施方式中，光致发光器件还包括设置于第二密封腔120中的一个或多个第二透明分隔件，第二透明分隔件将第二密封腔120分成多个密封腔子区域，散射材料40和导热材料分别设置于不同的密封腔子区域中。但并不局限于上述优选的设置方式，本领域技术人员可以采用其它的设置方式以将散射材料40和导热材料分隔。
在本发明的上述光致发光器件中，为了提高光致发光器件的可靠性，优选地，形成透明导热壳体的材料包括水汽阻隔材料，更为优选地，透明导热壳体为玻璃。但并不局限于上述优选的种类，本领域技术人员可以根据现有技术对上述水汽阻隔材料的种类进行合理选取；并且，为了提高提高光致发光器件的稳定性，优选地，光致发光器件还包括与透明导热壳体10连接的支架50，优选支架50与透明导热壳体10一体成型，如图3所示。形成上述支架50的材料优选为绝缘材料，如玻璃或硅胶。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种发光器件，发光器件包括电致发光器件以及设置于电致发光器件出光侧的光致发光器件，光致发光器件为上述的光致发光器件。上述发光器件中由于通过第一透明分隔件将光致发光器件的密封空腔分成第一密封腔和第二密封腔，光转换材料设置于第一密封腔中，散射材料设置于第二密封腔中，散射材料与光转换材料的折射率之比为大于等于1，从而在电致发光器件的出射光通过设置有光转换材料的第一密封腔后，能够在第二密封腔中被散射材料散射回第一密封腔中，提高了电致发光器件的出射光的利用率，进而提高了光致发光器件的发光效率，最终提高了设置有光致发光器件的显示器的亮度。
在本发明的上述发光器件中，为了提高发光器件的出光效率，优选地，光致发光器件的透明导热壳体朝向电致发光器件的部分表面具有大于70％的蓝光或紫光透过率，上述透过率优选大于80％，更为优选大于90％；并且，上述透明导热壳体朝向出光侧的部分表面具有大于70％的白光透过率，述透过率优选大于80％，更为优选大于90％。
在本发明的上述发光器件中，电致发光器件可以为LED、OLED或QLED，出射光优选为蓝光，此时通过在上述光致发光器件中设置红色量子点和/或绿色量子点，能够使发光器件的出射光为白光；并且，为了提高发光器件中光致发光器件的稳定性，上述光致发光器件还可以包括与透明导热壳体10连接的支架50，且支架50靠近电致发光器件的出光面设置。上述支架50可以为玻璃支架，此时，上述支架50能够增加散热效果且降低发光器件的光损。
上述支架50可以包括分别位于透明导热壳体10两侧的支撑件，两个支撑件之间形成容纳空间，此时，可以将上述电致发光器件60设置于容纳空间中，如图4所示。优选地，设置于上述容纳空间中的电致发光器件60可以为阵列排列的多个，从而提高了电致发光器件60的发光效率；并且，优选地，电致发光器件和光致发光器件之间具有空隙，以增加发光器件的散热效果。
下面将结合实施例和对比例进一步说明本申请提供的光致发光器件和发光器件。
实施例1
本实施例提供的光致发光器件如图1所示，包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于所密封空腔中的第一透明分隔件，第一透明分隔件与透明导热壳体的两组相对的内壁连接，第一透明分隔件为平面状分隔件，第一透明分隔件的一侧表面与透明导热壳体之间的区域构成第一密封腔，第一透明分隔件的与一侧表面相对的另一侧表面与透明导热壳体之间的区域构成第二密封腔，光致发光器件还包括设置于第一密封腔中的光转换材料以及设置于第二密封腔中的散射材料。
其中，光转换材料包括基质材料与设置于基质材料中的量子点材料，基质材料主要为丙烯酸树脂，量子点材料为发光波长为570nm的CdSe/ZnS核壳量子点，散射材料与光转换材料的折射率之比大于1；散射材料包括200nm的氧化钛颗粒和20μm的聚碳酸酯颗粒，均匀分布在丙烯酸树脂中。
实施例2
本实施例提供的光致发光器件与实施例1的差别在于：
光致发光器件还包括设置于第二密封腔中的导热材料，导热材料为AlN，且导热材料与光转换材料中的基质材料的导热率之比大于1。
实施例3
本实施例提供的光致发光器件与实施例2的区别在于：
光致发光器件还包括设置于第二密封腔中的一个第二透明分隔件，第二透明分隔件将第二密封腔分成两个密封腔子区域，散射材料和导热材料分别设置于不同的密封腔子区域中，且导热材料为AlN和丙烯酸树脂，且导热材料与基质材料的导热率之比大于1。
对比例1
本对比例提供的光致发光器件包括具有密封空腔的透明导热壳体以及设置于密封空腔中的光转换材料，且光转换材料包括基质材料与设置于基质材料中的量子点材料，基质材料为硅胶树脂基质，量子点材料为发光波长为570nm的CdSe/ZnS核壳量子点。
分别将上述实施例1至3和对比例1中的光致发光器件设置于蓝色电致发光器件(BLED)的出光侧，电致发光器件包括环氧树脂封装的蓝色LED灯珠，利用积分球对光致发光器件的光致发光光谱面积进行积分，得到光致发光器件的光致发光效率，并利用金属探头对光致发光器件的工作温度进行测试，测试结果如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
光致发光效率 65.1％ 67.0％ 67.1％ 64.4％
工作温度 100℃ 62℃ 58℃ 100℃
从上述测试结果可以看出，相比于对比例1中的光致发光器件，上述实施例1至3中光致发光器件具有更高的光致发光效率；并且，上述实施例1至3中光致发光器件具有更低的工作温度，从而提高了光致发光器件的效率和寿命。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、在电致发光器件的出射光进入光转换材料中时，能够通过散射材料使未被第一密封腔中的光转换材料转换的部分入射光，在第二密封腔中被散射材料散射回第一密封腔中，并防止全反射的发生，从而提高了电致发光器件的出射光的利用率，进而提高了光致发光器件的发光效率，最终提高了设置有光致发光器件的显示器的亮度；
2、通过在第二密封腔中设置散射材料，在电致发光器件的出射光进入光转换材料中时，能够通过上述导热材料对光致发光器件进行导热，进而降低了光致发光器件的工作温度，保证了光致发光器件的效率和寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光致发光器件，其特征在于，包括具有密封空腔的透明导热壳体(10)以及设置于所述密封空腔中的第一透明分隔件(20)，所述第一透明分隔件(20)与透明导热壳体(10)的内壁相连，并将所述密封空腔分为第一密封腔(110)和第二密封腔(120)，所述光致发光器件还包括设置于所述第一密封腔(110)中的光转换材料(30)以及设置于所述第二密封腔(120)中的散射材料(40)，所述散射材料(40)与所述光转换材料(30)的折射率之比为大于等于1。
2.根据权利要求1所述的光致发光器件，其特征在于，所述第一透明分隔件(20)沿所述透明导热壳体(10)的长度方向设置。
3.根据权利要求2所述的光致发光器件，其特征在于，所述第一透明分隔件(20)为平面状分隔件或曲面状分隔件，所述第一透明分隔件(20)的一侧表面与所述透明导热壳体(10)之间的区域构成所述第一密封腔(110)，所述第一透明分隔件(20)的与所述一侧表面相对的另一侧表面与透明导热壳体(10)之间的区域构成所述第二密封腔(120)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光致发光器件，其特征在于，所述光转换材料(30)包括基质材料与分散于所述基质材料中的量子点材料。
5.根据权利要求1至3任一项所述的光致发光器件，其特征在于，所述散射材料为无机物散射颗粒或聚合物散射颗粒或二者的组合，优选所述无机物散射颗粒选自氧化钛颗粒、氧化钽颗粒、氧化铌颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒、氧化钨颗粒、氧化锑颗粒、氧化钒颗粒、氧化钼颗粒、氧化硅颗粒、氧化铬颗粒、氧化铁颗粒、氧化铜颗粒、氧化铅颗粒、氧化钇颗粒、氧化锰颗粒、氧化锡颗粒、氧化锌颗粒、硫化铅颗粒、硫化锌颗粒、硫化镉颗粒、碲化锌颗粒与硒化镉颗粒中的任一种或多种，所述聚合物散射颗粒选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和硅胶粉中的任一种或多种。
6.根据权利要求4所述的光致发光器件，其特征在于，所述光致发光器件还包括设置于所述第二密封腔(120)中的导热材料，优选所述导热材料的导热系数大于所述基质材料的导热系数。
7.根据权利要求6所述的光致发光器件，其特征在于，所述导热材料为液体导热材料、固体导热材料或固液混合导热材料。
8.根据权利要求6述的光致发光器件，其特征在于，所述导热材料选自BeO、AlN、Al2O3、SiC、Si3N4、BN、二氧化钛、液态水、十八烯、有机硅树脂、丙烯酸、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的任一种或多种。
9.根据权利要求6述的光致发光器件，其特征在于，所述光致发光器件还包括设置于所述第二密封腔(120)中的一个或多个第二透明分隔件，所述第二透明分隔件将所述第二密封腔(120)分成多个密封腔子区域，所述散射材料(40)和所述导热材料分别设置于不同的所述密封腔子区域中。
10.根据权利要求1至3任一项所述的光致发光器件，其特征在于，形成所述透明导热壳体的材料包括水汽阻隔材料，优选所述透明导热壳体为玻璃。
11.根据权利要求1至3任一项所述的光致发光器件，其特征在于，所述光致发光器件还包括与所述透明导热壳体(10)连接的支架(50)，优选所述支架(50)与所述透明导热壳体(10)一体成型。
12.一种发光器件，所述发光器件包括电致发光器件以及设置于所述电致发光器件出光侧的光致发光器件，其特征在于，所述光致发光器件为权利要求1至11中任一项所述的光致发光器件，且所述光致发光器件中的所述散射材料位于所述光转换材料的远离所述电致发光器件的一侧。
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