CN106462005B - 背光单元以及具有该背光单元的显示装置 - Google Patents

Abstract

一种背光单元包括被配置为发射主光的多个光源以及量子点复合材料。该量子点复合材料包括：量子点荧光体，其由从所述多个光源供应的主光激励以发射波长不同于主光的波长的辅助光；以及散射颗粒，其被配置为散射主光。散射颗粒包括第一散射颗粒和第二散射颗粒，所述第二散射颗粒在尺寸上不同于第一散射颗粒并且由直径各自在5nm至50nm的范围内的颗粒组成。

Description

背光单元以及具有该背光单元的显示装置

技术领域

本说明书涉及使用量子点荧光体的背光单元，更具体地讲，涉及一种实现高效率的背光单元以及具有该背光单元的显示装置。

背景技术

背光单元用于向液晶面板的背面发射光以使得用户可观看图像。由于液晶面板本身无法发射光，所以背光单元应该将光均匀地发射到液晶面板的背面上，使得用户可视觉上识别显示装置上输出的图像。背光单元设置有多个光源。随着技术的发展，发光二极管(LED)已开始用于背光单元，其代替了冷阴极荧光灯(CCFL)。与CCFL相比，LED在功耗较小、寿命延长、方便以小尺寸制造等方面具有许多优点。

在使用LED作为光源的背光单元中可存在多种方法来生成白光。生成白光的代表性方法可以是将从分别发射蓝光、红光和绿光的LED发射的光组合。然而，此方法需要太多LED和附加反馈系统，导致显示装置的制造成本增加。

生成白光的另一方法可以是将发射蓝光的LED和黄色(YAG)荧光体组合。此方法仅需要蓝色、红色和绿色发光LED的组合方法中所采用的LED的约三分之一(1/3)，并且不需要反馈系统，从而节省显示装置的制造成本。然而，此方法具有有限的颜色再现。

为了克服这些限制，最近已报告了利用量子点(QD)来代替传统黄色荧光体的方法。量子点(QD)具有不同于典型荧光体的性质。量子点具有根据材料的类型和颗粒的尺寸发射不同波长的光的性质。例如，量子点在颗粒的尺寸较小时发射短波长的光，在颗粒的尺寸变大时发射长波长的光。因此，通过调节量子点的尺寸，可获得具有从红外区域至紫外区域的期望的波长的光。

量子点荧光体由从光源供应的主光激励以发射具有与主光不同的波长的辅助光。这里，主光表示从光源供应的光，即，激励量子点荧光体的光。辅助光表示从量子点荧光体发射的光。

为了发射足够的辅助光，需要足够量的量子点荧光体。然而，量子点荧光体的量的增加提高了产品的单位成本。因此，量子点荧光体的量的增加在经济上不可取，并且它还使产品的尺寸增加。因此，如果可利用较少量的量子点荧光体生成白光，则产品的单位成本和产品的尺寸可减小。

为了利用相对少量的量子点荧光体生成白光，主光应该被充分地散射。当主光被散射时，主光的路径长度可增加，相应地可通过较少量的量子点荧光体生成白光，这可导致量子点荧光体的效率改进。

需要散射颗粒来散射主光。然而，除了从光源供应的主光以外，传统上已知的散射颗粒甚至散射从量子点荧光体发射的辅助光。现有技术中已知的散射颗粒可通过增加散射颗粒的含量来一定程度地增加量子点荧光体的效率。然而，当散射颗粒的含量超过预定水平时，散射颗粒可妨碍辅助光的提取，最终导致量子点荧光体的效率降低。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一方面在于提供比现有技术更好地改进量子点荧光体的效率的散射颗粒。详细描述的另一方面在于提供一种包括量子点荧光体和散射颗粒的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元。详细描述的另一方面在于提供一种采用比现有技术更少量的量子点荧光体的背光单元以及具有该背光单元的显示装置。

问题的解决方案

为了实现这些和其它优点并且根据本说明书的目的，如本文具体实现并广义描述的，提供了一种背光单元，该背光单元包括：多个光源，其被配置为发射主光；以及量子点复合材料，其中，所述量子点复合材料可包括：量子点荧光体，其由从光源供应的主光激励以发射具有不同于主光的波长的辅助光；以及散射颗粒，其被配置为散射主光。这里，散射颗粒可包括第一散射颗粒和第二散射颗粒，所述第二散射颗粒的尺寸不同于第一散射颗粒并且由各自直径在5nm至50nm的范围内的颗粒组成。本发明还提供了一种具有该背光单元的显示单元。

本发明的进一步的适用范围将从下文给出的详细描述而变得更显而易见。然而，应该理解，仅示意性地在指示本发明的优选实施方式的同时给出详细描述和具体示例，因为对于本领域技术人员而言，通过该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改将变得显而易见。

本发明的有益效果

本发明可利用第二散射颗粒根据光的波长区别地散射光并且通过第一散射颗粒和第二散射颗粒的组合使主光的散射最大化，这可导致量子点复合材料的绝对量子效率的3％至5％的改进以及产品的制造成本和尺寸的减小。

在量子点复合材料中添加饱和含量的第一散射颗粒并且另外添加第二散射颗粒时，第二散射颗粒可散射主光以减少光的再循环。因此，第二散射颗粒可进一步增加量子点复合材料的量子效率，这是仅利用第一散射颗粒无法获得的。

根据具有该配置的本发明的实施方式，利用第二散射颗粒，散射程度可根据光的波长而改变，从而使主光的散射最大化并且限制辅助光的散射。另外，主光的散射最大化可导致量子点荧光体的效率增加。这里，量子点荧光体的效率增加表示主光转换为辅助光的光的量增加。

另外，通过增加量子点荧光体的效率，可利用量比现有技术少的量子点荧光体来表示白色，并且可避免与辅助光的发射的干扰。因此，当本文公开的量子点复合材料被应用于背光单元时，可导致背光单元的单位成本节省并且使得背光单元的厚度更纤薄。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出实施方式并且与说明书一起用于说明本发明的原理。

在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的显示装置的概念图；

图2是根据本发明的实施方式的背光单元的分解立体图；

图3是背光单元的横向截面图；

图4是示出根据本发明的实施方式的联接至外壳的液晶面板和光学片的概念图；

图5是示出根据本发明的实施方式的边光型显示装置的概念图；

图6是示出根据本发明的实施方式的移动终端的显示模块的分解立体图；

图7是移动终端的显示模块的横向截面图；

图8是根据本发明的实施方式的量子点的概念图；

图9是示出根据本发明的实施方式的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元的概念图；

图10是示出根据本发明的实施方式的变型的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元的概念图；

图11是示出根据本发明的实施方式的另一变型的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元的概念图；

图12是示出根据本发明的实施方式的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元的另一概念图；

图13是根据本发明的实施方式的量子点复合材料的概念图；

图14是根据本发明的实施方式的与第一散射颗粒关联的米氏散射(Miescattering)的概念图；

图15是根据本发明的实施方式的与第二散射颗粒关联的瑞利散射(Rayleighscattering)的概念图；

图16是示出根据本发明的实施方式的包括第一散射颗粒和第二散射颗粒的量子点复合材料中的光的传播过程的概念图；

图17是示出根据本发明的实施方式的当本文公开的量子点复合材料被应用于背光单元时光的传播过程的概念图；

图18是示出根据本发明的实施方式的当本文公开的量子点复合材料被应用于另一背光单元时光的传播过程的概念图；

图19是比较根据本发明的实施方式的量子点复合材料的透射率的曲线图；

图20是比较根据本发明的实施方式的根据散射颗粒的含量的量子点复合材料的效率的曲线图；以及

图21是比较根据本发明的实施方式的实现白光所需的量子点荧光体的量的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图根据本文公开的实施方式详细描述。为了参照附图简要描述起见，可向相同或等同的部件提供相同或相似的标号，其描述将不再重复。通常，诸如“模块”和“单元”的后缀可用于表示元件或部件。本文中使用这样的后缀仅旨在方便描述说明书，后缀本身并不旨在给出任何特殊含义或功能。

附图用于帮助容易地理解各种技术特征，应该理解，本文所呈现的实施方式不受附图限制。因此，除了附图中具体示出的那些之外，本发明应该被解释为扩展至任何更改形式、等同形式和替代形式。

尽管本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件，这些元件不应受这些术语限制。这些术语通常仅用于将一个元件与另一元件相区分。当元件被称作“与”另一元件“连接”时，该元件可与所述另一元件连接，或者也可存在中间元件。相比之下，当元件被称作“直接与”另一元件“连接”时，不存在中间元件。

单数表示形式可包括复数表示形式，除非它根据上下文表示明确不同的含义。诸如“包括”或“具有”的术语用在本文中，应该理解它们旨在指示存在说明书中公开的多个部件、功能或步骤，还将理解可同样使用更多或更少的部件、功能或步骤。

图1是根据本发明的显示装置100的概念图。图1示出显示装置100被应用于电视。然而，不限于电视，显示装置100也可适用于诸如智能电话、平板等的移动终端和监视器等。

如图1所示，显示装置100可包括液晶面板110、背光单元120、盖130、外壳135、驱动单元(或驱动器)140和后壳体150。液晶面板110对应于表示图像的部分，可设置有彼此粘结并且中间夹有液晶层的第一基板111和第二基板112。被称作薄膜晶体管(TFT)阵列基板的第一基板111可设置有由按照矩阵配置彼此交叉的多条扫描线和数据线限定的多个像素。将信号打开或关闭的TFT可设置在各个像素上，像素电极可连接至各个像素上的TFT。

被称作滤色器基板的第二基板112可设置有分别与多个像素对应的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器。第二基板112还可设置有黑底，该黑底围绕各个滤色器并且遮挡诸如扫描线、数据线和TFT的非显示装置。另外，第二基板112可设置有覆盖滤色器和黑底的透明公共电极。

印刷电路板(PCB)可通过诸如柔性印刷电路板(FPCB)或载带封装(TCP)的连接构件连接至液晶面板110的至少一侧。印刷电路板可在模块化工艺期间紧密地粘附到外壳135的后表面上。

在具有这种结构的液晶面板110上，当为各条扫描线选择的TFT通过从扫描线传送来的选通驱动电路113的开/关信号而导通时，数据驱动电路114的数据电压通过数据线被传送至对应像素电极。因此，在像素电极和公共电极之间生成电场以改变液晶分子的取向方向，从而导致透射率的差异。

此外，本文公开的显示装置100可包括设置在液晶面板110的后表面处并且朝着液晶面板110发射光的背光单元120。背光单元120可设置有光学组件123以及位于光学组件123上的多个光学片125。本文公开的多个光学片125中的至少一个可以是包含量子点复合材料的膜。将稍后给出背光单元120的详细描述。

液晶面板110和背光单元120可通过盖130和外壳135来模块化。位于液晶面板110的前表面上的盖130可以是顶盖。盖130具有覆盖液晶面板110的上表面和侧表面的矩形框架的形状。盖130可具有前开口以暴露液晶面板110上所表示的图像。

另外，位于背光单元120的后表面上的外壳135可设置有底板135a和支撑板135b。底板135a可以是底盖。底板135a可为矩形板的形状，其联接至液晶面板110和背光单元120以充当显示装置100的支撑。支撑板135b可允许盖130和底板135a彼此联接并支撑背光单元120。

驱动单元140可被设置在外壳135的一个表面上。驱动单元140可包括驱动控制器141、主板142和电源单元143。驱动控制器141可以是定时控制器，并且控制液晶面板110的各个驱动电路的操作定时。主板142将V同步信号、H同步信号以及R、G和B分辨率信号传送至定时控制器。电源单元143向液晶面板110和背光单元120供应电力。

驱动单元140可被设置在外壳130的一个表面上，其通过驱动器底座145被设置在背光单元120的背后。驱动单元140可被后壳体150覆盖。以下，将更详细地描述如此配置的背光单元。

图2是根据本发明的实施方式的背光单元200的分解立体图，图3是根据本发明的实施方式的背光单元200的侧视图。光学组件210可包括第一层215、多个光源217、反射层220、第二层230和漫射板240。多个光源217被设置在第一层215上。第二层230覆盖多个光源217并且被设置在第一层215上。

第一层215可以是安装有多个光源217的基板。该基板还可设置有电极图案以用于将光源217连接至用于供电的适配器。例如，用于将光源217连接至适配器的碳纳米管电极图案可形成在基板的上表面上。

第一层215可以是印刷电路板(PCB)基板，其可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚碳酸酯(PC)或硅(Si)等制成。第一层215可形成为膜形状。

光源217可以是发光二极管(LED)芯片或者包括至少一个LED芯片的LED封装中的一个。本文公开的此实施方式示出光源217是LED封装，但是光源217可不限于此。

构成光源217的LED封装可根据光发射表面所面向的方向被分成顶视型和侧视型。根据本文公开的一个实施方式的光源217可利用光发射表面面向顶部的顶视型LED封装和光发射表面面向侧表面的侧视型LED封装中的至少一个来配置。当光源217被实现为侧视型LED封装时，多个光源217被设置为使得其各个光发射表面面向侧表面，以在横向方向(即，第一层215或反射层220延伸的方向)上发射光。此结构可减小设置在光源217上的第二层230的厚度以实现纤薄的背光单元200。这可导致实现纤薄的显示装置。

各个光源217可被配置成发射红色、蓝色和绿色中的至少一种的彩色LED或者白色LED。另外，彩色LED可包括红色LED、蓝色LED和绿色LED中的至少一个。那些LED的布置方式以及从其发射的光可按照各种方式来修改和应用。

第二层230被设置在第一层215上并且具有覆盖多个光源217的形状。第二层230可同时透射和漫射从光源217发射的光，使得从光源217发射的光可被均匀地提供给液晶面板110。

反射从光源217发射的光的反射层220可被设置在第一层215上。反射层220可形成在除了第一层215上形成有光源217的区域之外的区域上。反射层220可反射从光源217发射的光并且再反射从第二层230的边界全反射的光，使得光可被更广阔地展布。

反射层220可包含作为反射材料的金属或金属氧化物中的至少一种。例如，反射层220可包含具有高反射率的金属或金属氧化物，例如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或二氧化钛(TiO₂)。

这里，反射层220可通过通过在第一层215上沉积或涂覆金属或金属氧化物，或者通过在第一层215上印刷金属油墨来形成。这里，沉积可通过热沉积、蒸发或真空沉积(例如，溅射)来实现。涂覆或印刷方法可通过印刷、凹版涂覆或丝网印刷来实现。

此外，设置在第一层215上的第二层230可由例如硅或基于丙烯的树脂的光透射材料制成。然而，第二层230还可由各种类型的树脂制成，不限于那些材料。

为了使背光单元200通过从光源217发射的光的漫射而具有均匀的亮度，第二层230可由折射率为约1.4至1.6的树脂制成。例如，第二层230可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚环氧树脂(PE)、硅、丙烯(acryl)等制成。

第二层230可包括具有粘合性质以牢固地粘附到光源217和反射层220上的聚合物树脂。例如，第二层230可由基于丙烯的、基于聚氨酯的、基于环氧的以及基于三聚氰胺的聚合物树脂构成，例如不饱和聚酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁基甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸(methacryllic acid)、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯聚合物、共聚物或三元共聚物等。第二层230可通过在具有多个光源217和反射层220的第一层215上涂覆液相或凝胶相的树脂并且使涂覆的树脂固化来形成，或者通过在支撑片上涂覆树脂并且使树脂部分地固化以紧密地粘附到第一层215上来形成。

将从光源217发射的光向上漫射的漫射板240可设置在第二层230上。漫射板240可被粘结到第二层230上，或者利用附加粘合构件粘附。光学片250可被设置在光学组件210上，光学片250a和250b(250)中的至少一个可以是包含量子点复合材料的膜。

图4是示出联接至外壳的液晶面板400和光学片250的概念图。如图4所示，液晶面板400可被设置在盖300上，光学片250可被设置在液晶面板400上。多个选通驱动电路410可被设置在液晶面板400的左侧和右侧。印刷电路板420可被设置在液晶面板400下面并且沿着液晶面板400向上延伸以覆盖光学片250。多个数据驱动电路430可设置在印刷电路板420上。

这里，设置在盖300上的光学片250可联接至盖300的固定部分310。盖300的固定部分310可被插入光学片250的孔251中。

更详细地讲，参照图4的区域A，形成在盖300的上侧壁上的固定部分310可被插入形成在光学片250的突出部分252上的孔251中。即，盖300的固定部分310可联接至光学片250的孔251。

参照图4的区域B，形成在盖300的下侧壁上的固定部分310可被插入形成在光学片250的突出部分252上的孔251中。这里，光学片250的突出部分252和盖300的固定部分310可被设置在液晶面板400的数据驱动电路430之间。

即，为了确保盖300的侧表面上安装有数据驱动电路430的区域，固定部分310可被设置在数据驱动电路430之间，并且突出部分252和光学片250的孔251也可根据固定部分310的布置方式被设置在数据驱动电路430之间。

以下，将描述被分类为边光型装置的显示装置。图5是边光型显示装置500的概念图。

如图5所示，显示装置500可包括底板510、光学组件540、光学片560和液晶面板570。底板510用于容纳光学组件540和光学片560，因此可以是外壳的底板。

容纳于底板510中的光学组件540可包括第一层541和多个光源542。第一层541可以是安装有多个光源542的基板。第一层541设置有电极图案以用于将光源542连接至用于供电的适配器。

第一层541可以是PCB基板，其由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚碳酸酯(PC)、硅(Si)等制成。第一层541可形成为膜形状。

各个光源542可以是发光二极管(LED)芯片或者包括至少一个LED芯片的LED封装中的一个。本文公开的此实施方式示出光源217是LED封装。

构成光源542的LED封装可根据光发射表面所面向的方向被分成顶视型和侧视型。根据本文公开的一个实施方式的光源542可利用光发射表面面向顶部的顶视型LED封装和光发射表面面向侧表面的侧视型LED封装中的至少一个来配置。

导光面板543可被设置在光源542发射光的方向上，并且用于广阔地展布来自光源542的入射光。反射板544可被设置在导光面板543下面并且用于将被导光面板543向下反射的光向上反射。

这样，包括第一层541和光源542的光学组件540被设置在底板510的侧表面上，以用作根据边光发射方法发射光的背光单元。此方法与图3所示的直下型光发射方法相区别。

光学片560可被设置在导光面板543上。光学片560可以是漫射光的漫射片或者收集光的棱镜片，并且可按照多个设置。

光学片560可被安装在导光面板543上并且联接至形成在底板510的侧壁上的固定部分520。这里，光学片560可包括多个孔565。底板510可包括多个固定部分520。

因此，光学片560可按照光学片560的孔565与形成在底板510的侧壁上的固定部分520联接的方式被固定到底板510。

此结构防止了光学片560由于从光学组件540的光源542生成的热所导致的收缩或膨胀而变形。这可提供改进背光单元的光学均匀性的优点。

以下，将描述具有显示模块的移动终端。移动终端对应于用于输出视觉信息的显示装置的一个示例。显示模块可执行在移动终端上输出视觉信息的功能。

本文所呈现的移动终端可利用各种不同类型的终端来实现。这些终端的示例包括蜂窝电话、智能电话、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航仪、石板PC、平板PC、超极本、可穿戴装置(例如，智能手表、智能眼镜、头戴式显示器(HMD))等。

图6是示出根据本发明的移动终端的显示模块600的分解立体图。如图6的分解立体图所示，显示模块600可包括液晶面板610、背光单元620和成型件630.

液晶面板610通过将信号施加于晶体管以引起液晶的相变来为各个像素输出期望的颜色。液晶面板610包括两个透明基板611和612以及夹在两个基板611和612之间的液晶层614。透明上电极被设置在上基板611上，透明下电极被设置在下基板612上。

上基板611包括用于表示颜色的滤色器，因此也被称作滤色器层。通过控制上电极和下电极的电压来改变液晶的排列方式，从而选择性地透射从位于上基板611的后侧的背光单元620供应的光。

背光单元620被设置在液晶面板610的后侧，并且将光均匀地朝着液晶面板610供应。背光单元620大体包括导光面板621以及向导光面板621供应光的光源622。

导光面板621可由透明材料制成，其示例可以是透明丙烯面板。各种图案可形成在导光面板621上以均匀地将从光源622发射的光供应到液晶面板610的整个表面上。棱镜膜或反射膜623可附接到导光面板621的表面上。

光源622向导光面板621供应光。图6示例性地示出LED型光源622，但是光源622的类型可各种各样地实现。另外，光源622的位置可变化，不限于如图6所示的导光面板621的侧表面。成型件630联接至液晶面板610和背光单元620的周边，以覆盖背光单元620的侧表面。

图7是示出根据本发明的移动终端的显示模块700的侧视图。显示模块700被设置在由前壳体701限定的区域上。背光单元720被设置在由成型件730限定的区域上。

成型件730包括面板支撑部分731以及从面板支撑部分731朝着显示模块700的前表面延伸以覆盖液晶面板710的侧表面的侧壁部分732。另选地，成型件730也可仅设置有面板支撑部分731，其上表面联接至液晶面板710的下表面的外周。

成型件730的面板支撑部分731围绕背光单元720。成型件730的上表面与液晶面板710的下表面的外周接触，从而将背光单元720和液晶面板710固定。

当面板支撑部分731的上表面和液晶面板710利用暗色的粘合垫或粘合剂733彼此联接时，可防止通过它们之间的联接部分泄漏光。

如上所述，成型件730还可包括从面板支撑部分731延伸的侧壁部分732。侧壁部分732覆盖液晶面板710的侧表面。侧壁部分732用于保护液晶面板710和背光单元720的侧表面并且支撑前玻璃711。

由于成型件730覆盖背光单元720的侧表面，所以可从背光单元720的侧表面通过面板支撑部分731的侧表面发射光。当所使用的成型件730具有亮色时，光可沿着成型件730的侧壁部分732被反射以入射到液晶面板710的侧表面上。这样，通过正常路径(从液晶面板710的后表面入射)以外的异常路径入射的光可导致这样的光泄漏问题。为了防止光泄漏，应该防止光入射到成型件730上，或者入射到成型件730上的光应该被阻挡以使得它无法入射到液晶面板710上。

另选地，除了侧壁部分732之外，成型件730可仅设置有面板支撑部分731。在此结构中，入射到成型件730上的光无法入射到液晶面板710的侧表面上。此配置可消除导致光泄漏的结构，以阻挡光入射到液晶面板710的侧表面上。

这里，在没有用于覆盖液晶面板710的侧表面的侧壁部分的情况下，难以分散施加至液晶面板710的力。因此，液晶面板710可能由于外部冲击而损坏。为了防止此问题，还可在壳体701的侧表面上设置壳体突出部分。当壳体突出部分被设置在成型件730的上表面与前玻璃711之间时，壳体突出部分可负责原来由成型件730的侧壁部分732执行的保护液晶面板710的功能。壳体突出部分与成型件730之间存在边界，以阻挡主要入射到成型件730上的光的路径。壳体突出部分与壳体701一体地形成，因此可不存在用于将光朝着液晶面板710反射的任何表面。因此，壳体突出部分可防止光入射到液晶面板710的侧表面上。

以下，将描述根据本发明的实施方式的量子点荧光体，然后是使用所述量子点荧光体的量子点复合材料。图8是根据本发明的实施方式的量子点41的概念图。量子点41由无机材料所制成的纳米尺寸的芯41a以及使芯41a稳定的有机配体41c组成。已报告了诸如II-VI、III-V、IV-VI、I-III-V等的各种量子点41。例如，量子点41可由选自Cds、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、Si、Ge及其化合物中的一种制成。

通常，芯41a由于其非常大的表面积和非常高的体积比而极其不稳定。另外，用于防止各种类型的光学耦合的阱存在于芯41a的不稳定表面上。不稳定表面和阱影响光生成并且导致非荧光能量的发射，从而完全地降低量子效率。所报告的用于防止量子效率的降低的方法是通过利用由无机材料制成的壳41b围绕芯41a来使量子点41稳定。

量子点荧光体是指使用量子点作为荧光体。量子点荧光体由从光源供应的主光激励以发射具有不同于主光的波长的辅助光。例如，量子点荧光体由从光源供应的蓝色主光激励以发射绿色或红色辅助光。

这里，主光和辅助光可在被量子点荧光体吸收之前和之后来分类。激励量子点荧光体的光(例如，从光源供应的光)被分类为主光，从量子点荧光体发射的光被分类为辅助光。

量子点41的荧光是由于在从导带向下至价带的浮动状态下由电子生成的光。量子点荧光体的半峰全宽(FWHM，相对光谱分布中具有最大值的一半的位置处的宽度)比传统荧光体窄，从而有利于高颜色再现。

量子点荧光体由蓝色主光激励并且发射绿色或红色辅助光。因此，当主光和辅助光彼此组合(混合)时，可生成白光。

以下，将描述使用量子点41作为荧光体的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元。图9是示出量子点复合材料840a以及具有量子点复合材料840a的背光单元800a的概念图。

图9示例性地示出直下型背光单元800a。然而，本文公开的背光单元800a可不限于直下型。背光单元800a包括光源和量子点复合材料840a。

光源被配置为供应主光。如上所述，光源可包括通过接收施加的电流来发射光的LED 810a。LED 810a可被设置在印刷电路板860的一个表面上。反射板可被设置在印刷电路板860的一个表面上，并且LED 810a可被设置在反射板上。反射板将未能朝着量子点复合材料840a传播的迷失的光反射回量子点复合材料840a。图9所示的LED 810a被配置为发射蓝色主光。

量子点复合材料840a是在基质843中包含量子点荧光体841的构成元件。量子点复合材料840a被配置为利用从LED 810a供应的主光发射三基色光。量子点荧光体841由从LED810a发射的主光激励以发射具有不同于主光的波长的辅助光。

量子点荧光体841的配置可根据光源和无机荧光体(参见图10和图11)而变化。当LED 810a如图9所示发射蓝色主光时，量子点复合材料840a包括绿色发光量子点荧光体841a和红色发光量子点荧光体841b。绿色发光量子点荧光体841a由从LED 810a发射的蓝色主光激励，以发射绿色辅助光。红色发光量子点荧光体841b由LED 810a所发射的蓝色主光激励，以发射红色辅助光。因此，背光单元800a可发射包括蓝色主光、绿色辅助光和红色辅助光的三基色光。

量子点复合材料840a可形成为膜形状，如图9所示。膜状量子点复合材料840a被设置为与LED 810a间隔开以形成远程荧光体结构。远程荧光体是光源和荧光体彼此分立的构成元件，表示彼此间隔开的光源和荧光体。直下型背光单元800a中的量子点复合材料840a可被设置为面向LED 810a并且直接从LED 810a接收蓝色主光。

图10是示出变型的量子点复合材料840b以及包括该量子点复合材料840b的背光单元800b的概念图。光源包括发射蓝色主光的LED 810a。背光单元800b包括绿色发光无机荧光体812a。绿色发光无机荧光体812a被封装在对应LED 810a上(或者封装对应LED 810a)以利用从LED 810a供应的蓝色主光发射绿色主光。

背光单元800b应该发射三基色光。三基色光中的蓝光从LED 810a发射，绿光从绿色发光无机荧光体812a发射。因此，另外需要红光。

如上所述，量子点荧光体的类型可根据光源和无机荧光体812a而变化。在图10所示的量子点复合材料840b中三基色光需要的是红色发光量子点荧光体841b。

参照图10，量子点复合材料840b包括红色发光量子点荧光体841b。红色发光量子点荧光体841b由从光源发射的蓝色主光或者从绿色发光无机荧光体812a发射的绿色主光激励，从而发射红色辅助光。

背光单元800b发射包括蓝色主光、绿色主光和红色辅助光的三基色光。其它配置的描述将参照图9来理解。

图11是示出变型的量子点复合材料840c以及包括该量子点复合材料840c的背光单元800c的概念图。光源包括发射蓝色主光的LED 810a。背光单元800c包括红色发光无机荧光体812b。红色发光无机荧光体812b被封装在对应LED 810a上(或者封装对应LED 810a)以利用从LED 810a供应的蓝色主光发射红色主光。

背光单元800c应该发射三基色光。三基色光中的蓝光从LED 810a发射，红光从红色发光无机荧光体812b发射。因此，另外需要绿光。

如上所述，量子点荧光体的类型可根据光源和无机荧光体812b而变化。在图11所示的量子点复合材料840b中三基色光需要的是绿色发光量子点荧光体841a。

参照图11，量子点复合材料840c包括绿色发光量子点荧光体841a。绿色发光量子点荧光体841a由从光源发射的蓝色主光激励，从而发射绿色辅助光。量子点荧光体吸收波长比从量子点荧光体发射的光短的光。因此，绿色发光量子点荧光体841a无法吸收红色主光。

背光单元800b因此发射包括蓝色主光、红色主光和绿色辅助光的三基色光。其它配置的描述将参照图9来理解。

不管光源的类型或量子点荧光体的类型如何，本文公开的量子点复合材料可适用。因此，本文公开的量子点复合材料可被应用于图9至图11所示的所有背光单元800a、800b和800c。具体地讲，照明设备可采用各种类型的量子点荧光体以确保颜色渲染。本发明也可适用于采用各种类型的量子点荧光体的情况。

以下，为了说明方便，假设主光为蓝光，辅助光为绿光和红光。然而，此假设下的描述不应被解释为限制本发明的范围。

图12是示出量子点复合材料940以及具有该量子点复合材料940的背光单元900的另一实施方式的概念图。图12示例性地示出光源沿着导光面板920的边缘布置的边光型背光单元900。然而，根据本发明的实施方式的背光单元900可不限于边光型。

背光单元900包括光源、量子点复合材料940和导光面板920。光源被配置为供应主光。光源还可包括发射蓝色主光的LED 910a。

如图12所示，量子点复合材料940形成为管形状。管状量子点复合材料940可被设置为与LED 910a间隔开以形成远程荧光体结构。量子点复合材料940被设置为面向LED910a，并且直接从LED 910a接收主光。

量子点复合材料940被设置在LED 910a和导光面板920之间。导光面板920和LED910a被设置为面向彼此，二者之间夹着量子点复合材料940。从管状量子点复合材料940发射的三基色光可由导光面板920引导以朝着液晶面板传播。

量子点复合材料940被配置为利用从LED 910a供应的主光来发射三基色光。量子点复合材料940包括量子点荧光体941。量子点荧光体941由从LED 910a发射的主光激励以发射具有不同于主光的波长的辅助光。量子点荧光体941的类型的变化取决于光源，无机荧光体将参照图9至图11来理解。

LED 910a发射蓝色主光。量子点复合材料940包括在基质943中的绿色发光量子点荧光体941a和红色发光量子点荧光体941b。绿色发光量子点荧光体941a由主光激励以发射绿色辅助光。红色发光量子点荧光体941b由主光激励以发射红色辅助光。因此，背光单元900发射包括蓝色主光、绿色辅助光和红色辅助光的三基色光。

图13是根据本发明的实施方式的量子点复合材料1040的概念图。量子点复合材料1040包括量子点荧光体1041、基质1043和散射颗粒1042。

如上所述，量子点荧光体1041由从光源供应的主光激励以发射具有不同于主光的波长的辅助光。图13所示的量子点荧光体1041包括绿色发光量子点荧光体1041a和红色发光量子点荧光体1041a。因此，可假定光源仅设置有发射蓝色主光的LED。

基质1043支撑量子点荧光体1041和散射颗粒1042。基质1043可通过使树脂固化来形成。量子点荧光体1041和散射颗粒1042分散在基质1043内。量子点复合材料1040和基质1043可形成为膜或管形状。

量子点复合材料1040的效率直接与产品的单位成本、性能和尺寸关联。仅使用具有高效率的量子点复合材料1040可导致产品的单位成本降低并且实现更纤薄的背光单元。具有高效率的量子点复合材料1040表示利用较少量的量子点荧光体1041足够地发射三基色光。

因此，为了利用相对少量的量子点荧光体1041发射三基色光，主光必须被充分散射。本发明的实施方式采用散射颗粒1042来散射主光。散射颗粒1042散射主光，以增加通过量子点荧光体1041从主光转换为辅助光的光的量。

散射颗粒1042通过主光的散射来改进量子点复合材料1040的效率。另外，散射颗粒1042可防止从量子点荧光体1041发射的辅助光被其它量子点荧光体1041再吸收，并且改进辅助光提取效率。因此，散射颗粒1042的采用可导致量子点复合材料1040的效率的增强。

然而，现有技术的散射颗粒具有除了从光源发射的主光之外甚至还散射从量子点荧光体发射的辅助光的问题。这源于这样的事实：现有技术中所使用的微米级散射颗粒散射大多数类型的光，而不管波长如何。当量子点复合材料内的散射颗粒的含量增加时，可增强量子点荧光体的效率。然而，当散射颗粒的含量超过预定水平时，散射颗粒妨碍辅助光的发射，从而降低量子点荧光体的效率。

为了克服现有技术中的这一问题，本文公开的散射颗粒1042包括第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b。第一散射颗粒1042a按照微米级形成，第二散射颗粒1042b按照纳米级形成。参照图13，可注意到第一散射颗粒1042a的尺寸比第二散射颗粒1024b大。这里，图13示出相对尺寸，没有示出绝对尺寸的比较。

第一散射颗粒1042a导致米氏散射。米氏散射是指受颗粒的密度、尺寸和形状中的至少一个影响，而很少受光的波长影响的散射。米氏散射将参照图14来说明。

第一散射颗粒1042a在受颗粒的密度、尺寸和形状中的至少一个影响的情况下散射光。第一散射颗粒1042a由直径各自在0.5至10μm范围内的颗粒组成以生成米氏散射。另外，第一散射颗粒1042a可包含直径各自在0.5至10μm的范围内的珠。

当第一散射颗粒1042a的尺寸为0.5μm或更小时，第一散射颗粒1042a可使散射的区别降低，在散射光的功能方面来看无法与第二散射颗粒1042b相区分。另外，尺寸为0.5μm或更小的第一散射颗粒1042a难以分散在基质1043中。当第一散射颗粒1042a为10μm或更大时，可能难以在由量子点复合材料膜1040制成的薄膜(约100μm或更小)上充分地散射光并且可能降低膜的光学均匀性。第一散射颗粒1042a可由选自硅、氧化铝、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、硫酸钡、氧化锌(ZnO)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和基于苯并胍胺的聚合物中的至少一种材料制成。

第二散射颗粒1042b导致瑞利散射。瑞利散射是指受光的波长影响的散射。第二散射颗粒1042b根据波长区别地散射光。瑞利散射将稍后参照图15说明。第二散射颗粒1042b根据波长通过散射主光并且不散射辅助光来区别地散射光。

第二散射颗粒1042b被形成为尺寸小于光的波长以受光的波长影响。第二散射颗粒1042b可由直径各自在5至200nm范围内的颗粒组成以导致瑞利散射。另外，第二散射颗粒1042b可由直径各自在5至200nm范围内的珠组成。

为了使效果最大化，第二散射颗粒1042b优选由直径各自在5至50nm范围内的颗粒组成。当第二散射颗粒1042b的尺寸为5nm或更小时，第二散射颗粒1042b可能由于极其小的尺寸而难以分散在基质1043中，并且由于原材料的价格的增加而导致产品的单位成本增加。另外，当第二散射颗粒1042b的尺寸为50nm或更大时，散射颗粒1042b可能由于其内聚性而在尺寸上类似于第一散射颗粒1042a。如果第二散射颗粒1042b由于其内聚性而在尺寸上变得类似于第一散射颗粒1042a，则它在功能方面无法表现出与第一散射颗粒1042a的差异。

第二散射颗粒1042b可通过颗粒的内聚来形成。在这种情况下，内聚颗粒的直径可优选不超过200nm以便于瑞利散射。第二散射颗粒1042b可由选自二氧化硅、氧化铝、TiO₂、ZrO₂、硫酸钡和ZnO中的至少一种形成。与第一散射颗粒1042a不同，第二散射颗粒1042b具有纳米级尺寸从而难以由聚合物形成。

由于根据散射颗粒1042的尺寸得到不同类型的散射，所以量子点复合材料1040包括具有不同粒径的第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b。本发明的实施方式可依靠不同类型的散射使量子点复合材料1040的效率最大化。

以下，将描述第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b的散射机制。另外，将描述包括第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b的量子点复合材料1040中的光的散射和激励。

图14是示出与第一散射颗粒1042a关联的米氏散射的概念图。颗粒的尺寸与光的波长相似的第一散射颗粒1042a导致米氏散射。如图14所示，从左手侧朝着第一散射颗粒1042a发射光。标号10表示入射到第一散射颗粒1042a上的光，11表示被第一散射颗粒1042a散射的光。

这里，第一散射颗粒1042a的右手侧可分类为前反射，第一散射颗粒1042a的左手侧可分类为后反射。如图14所示，对于米氏散射，前反射生成相对高的能量，后反射生成相对低的能量。

米氏散射受颗粒的密度、尺寸和形状中的至少一个影响，而非光的波长。因此，第一散射颗粒1042a很少受光的波长影响，并且基于颗粒的密度、尺寸和形状中的至少一个来散射光。

由于这样很少受光的波长影响，第一散射颗粒1042a没有区别(分类)地散射蓝光、绿光和红光。因此，当量子点复合材料1040中的第一散射颗粒1042a的含量逐渐增加时，量子点复合材料1040的效率可逐渐增加。然而，在预定量或浓度之后，第一散射颗粒1042a开始妨碍辅助光的提取，因此量子点复合材料的效率降低。因此，仅使用第一散射颗粒1042a在改进量子点复合材料的效率方面有限制。

图15是示出与第二散射颗粒1042b关联的瑞利散射的概念图。采用第二散射颗粒1042b以克服第一散射颗粒1042a的限制。

颗粒的尺寸小于光的波长的第二散射颗粒1042b导致瑞利散射。如图15所示，从左手侧朝着第二散射颗粒1042b发射光。标号10a表示入射到第二散射颗粒1042b上的光，12a表示被第二散射颗粒1042b散射的光。

这里，第二散射颗粒1042b的右手侧可被分类为前反射，第二散射颗粒1042b的左手侧可被分类为后反射。如图15所示，对于瑞利散射，前反射和后反射生成相似的能量。

瑞利散射与光的波长的4次方成反比。因此，当光的波长变长时，光的量急剧减少。因此，第二散射颗粒1042b受光的波长很大地影响。

第二散射颗粒1042b散射具有相对短的波长的蓝光。另外，第二散射颗粒1042b无法散射具有相对长的波长的红光和蓝光。在采用发射蓝色主光的LED作为光源并且采用绿色发光量子点荧光体和红色发光量子点荧光体的结构中，第二散射颗粒1042b散射主光。然而，第二散射颗粒1042b对辅助光的散射受到限制。因此，与第一散射颗粒1042a不同，第二散射颗粒1042b不会减小辅助光的发射效果。另外，在使用第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b二者时，量子点复合材料的效率可比仅使用第一散射颗粒1042a改进更多。

图16是示出包括第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b的量子点复合材料1040中的光的传播过程的概念图。图16所示的箭头表示光的前进(或传播)路径。遵循以下规则的标号将被提供给图16的箭头。图17和图18使用同样遵循图16的规则的那些标号。

(1)诸如从光源供应或者从无机荧光体发射的光的主光的标号十位数为“1”。从量子点荧光体1041a、1041b发射的辅助光的标号十位数为“2”。例如，从光源供应的蓝色主光的标号为10a。

(2)被散射之前的主光和辅助光的标号个位数为“0”。从由已经被散射的主光激励的量子点荧光体1041a、1041b发射的辅助光具有个位数为“0”的标号，直至被另一散射颗粒1042a、1042b散射。被第一散射颗粒散射的主光和辅助光的标号个位数为“1”。被第二散射颗粒1042b散射的主光和辅助光的标号个位数为“2”。(3)蓝光、绿光和红光的标号按照顺序方式具有“a”、“b”和“c”。

如图16所示，从光源供应的主光10a为蓝光。当蓝色主光10a入射到量子点复合材料1040上，主光10a的一部分可遇到量子点荧光体1041a、1041b，主光10a的另一部分可遇到散射颗粒1042a、1042b。辅助光20a、20b、21b、20c和21c可优先包括波长各自比主光10a长的绿光20b、21b和红光20c、21c中的至少一个，以防止被第二散射颗粒1042b散射。

为了散射光，散射颗粒1042a、1042b与基质1043之间应该存在折射率差异。在本发明的实施方式中优选的是将散射颗粒1042a、1042b与基质1043之间的折射率差异设定为超过0.02以用于散射光。当折射率差异小于0.02时，由于极其微小的折射率差异而难以散射主光或辅助光。

第一散射颗粒1042a导致米氏散射并且入射到第一散射颗粒1042a上的主光10a被第一散射颗粒1042a散射。被第一散射颗粒1042a散射的一部分主光10a可遇到量子点荧光体1041a、1041b，另一部分主光10a可遇到其它散射颗粒1042a、1042b。

当被第一散射颗粒1042a散射的主光10a被量子点荧光体1041a、1041b吸收时，从量子点荧光体1041a、1041b发射绿色或红色辅助光20b和20c。参照图16，响应于散射的主光10a被绿色发光量子点荧光体1041a吸收，从绿色发光量子点荧光体1041a发射绿色辅助光20b。一部分绿色辅助光20b可遇到其它量子点荧光体1041a、1041b，另一部分绿色辅助光20b可遇到散射颗粒1042a、1042b。这里，第二散射颗粒1042b可防止辅助光20b和20c被其它量子点荧光体再吸收，从而导致第二光20b和20c的提取效率的改进。

被第一散射颗粒1042a吸收的绿色辅助光20b被第一散射颗粒1042a散射。这是因为第一散射颗粒1042a不受光的波长影响。被第一散射颗粒1042a散射的绿色辅助光21b可遇到量子点荧光体1041a、1041b或者遇到另一散射颗粒1042a、1042b。

另外，入射到第二散射颗粒1042b上的绿色辅助光20b未被第二散射颗粒1042b散射。这是因为第二散射颗粒1042b受光的波长影响并且与蓝色主光10a相比绿色辅助光20b具有相对长的波长。

第二散射颗粒1042b导致瑞利散射，并且入射到第二散射颗粒1042b上的主光10a被散射。第二散射颗粒1042b受光的波长影响。主光10a为蓝光，因此与绿光20b和21b以及红光20c和21c相比具有相对短的波长。因此，第二散射颗粒1042b散射蓝色主光10a。被第二散射颗粒1042b散射的一部分主光12a可遇到量子点荧光体1041a、1041b，其另一部分可遇到其它散射颗粒1042a、1042b。

当被第二散射颗粒1042b散射的主光12a被量子点荧光体1041a、1041b吸收时，从量子点荧光体1041a、1041b发射绿色或红色辅助光20b和20c。参照图16，随着散射的主光12a被红色发光量子点荧光体1041b吸收，从红色发光量子点荧光体1041b发射红色辅助光20c。一部分红色辅助光20c可遇到其它量子点荧光体1041a、1041b，其另一部分可遇到其它散射颗粒1042a、1042b。

入射到第一散射颗粒1042a上的红色辅助光20c被第一散射颗粒1042a散射。被第一散射颗粒1042a散射的红色辅助光以标号21c来指示。这是因为第一散射颗粒1042a不受光的波长影响。被第一散射颗粒1042a散射的红色辅助光21c可遇到量子点荧光体1041a、1041b或者遇到其它散射颗粒1042a、1042b。

另外，入射到第二散射颗粒1042b上的红色辅助光20c未被第二散射颗粒1042b散射。这是因为第二散射颗粒1042b受光的波长影响并且与蓝色主光10a相比红色辅助光20c具有相对长的波长。

以下，将顺序地描述按照膜或管的形状形成的量子点复合材料以及具有该量子点复合材料的背光单元中的光的传播过程。光的散射和激励将参照图16来理解，图17和图18的描述所需的光的散射和激励将参照图16来理解。

量子点复合材料1140可形成为膜形状(参见图17)。另外，量子点复合材料1240可形成为管形状(参见图18)。量子点荧光体和散射颗粒分散于树脂中，该树脂被固化为膜形状，从而生成量子点复合材料膜。或者，量子点荧光体和散射颗粒分散于树脂中，该树脂被固化为管形状，从而生成量子点复合材料管。树脂形成上述基质。

分散有量子点荧光体和散射颗粒的树脂的示例可包括热固化树脂、光固化树脂或干燥固化树脂。热固化树脂和光固化树脂分别利用热和光来固化。对于干燥硬质树脂的使用，通过对分散有量子点荧光体和散射颗粒的溶剂施加热来使树脂固化。

当使用热固化树脂或光固化树脂时，膜的组成等于量子点复合材料的原材料的组成。然而，当使用干燥固化树脂时，膜的组成可不同于量子点复合材料的原材料的组成。在通过热干燥固化期间，溶剂部分地蒸发。因此，量子点复合材料的原材料中的散射颗粒的体积比可低于膜中的散射颗粒的体积比。

在固化树脂时，导致体积收缩。热固化树脂或光固化树脂引起至少2％至3％最大约20％的收缩。干燥固化树脂甚至收缩几十个百分点。树脂的收缩可能导致量子点荧光体的移动，这可能造成量子点复合材料中的量子点荧光体的分散程度降低。然而，本发明的实施方式可通过依靠第二散射颗粒防止量子点荧光体的移动来维持高分散性。

图17是示出当本文公开的膜状量子点复合材料1140被应用于背光单元1100时光的传播过程(或发射过程)的概念图。量子点复合材料1140与LED 1110a间隔开以形成远程荧光体结构。如图17所示，量子点复合材料1140可被设置在导光面板1120和光学片1150之间。LED 1110a发射蓝色主光10a。导光面板1120引导主光10a。反射板1130反射主光10a。被反射的主光10a通过导光面板1120入射到量子点复合材料1140上。

量子点复合材料1140利用主光10a发射三基色光。如图13和图16所示，本文公开的量子点复合材料1140可包含量子点荧光体(参见图16的1141a和1141b，其同样用于图17和图18的描述)。绿色发光量子点荧光体1141a由蓝色主光10a激励以发射绿色辅助光20b。红色发光量子点荧光体1041b由蓝色主光10a激励以发射红色辅助光20c。因此，量子点复合材料1140发射蓝色主光10a、11a、12a、绿色辅助光20b、21b以及红色辅助光20c、21c。因此，背光单元1100可通过蓝色主光10a、11a、12a、绿色辅助光20b、21b和红色辅助光20c、21c的组合(混合)来发射白光。

散射颗粒(表示图16的1042a和1042b，其将同样用于图17和图18的描述)包括第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b。第一散射颗粒1042a散射蓝色主光10a、绿色辅助光20b、21b和红色辅助光20c、21c。第二散射颗粒1042b根据光的波长区别地散射光。第二散射颗粒1042b的瑞利散射与波长的4次方成反比。因此，第二散射颗粒1042b散射具有相对短的波长的蓝色主光10a、11a、12b，但是很少散射具有相对长的波长的绿色辅助光20b和红色辅助光20c。

从量子点复合材料1140发射的那些蓝光10a、11a和12a包括未被散射的主光10a、被第一散射颗粒1042a散射的主光11a以及被第二散射颗粒1042b散射的主光12a。从量子点复合材料1140发射的那些绿光20b和21b包括未被散射的辅助光20b以及被第一散射颗粒1042a散射的辅助光21b。从量子点复合材料1140发射的那些红光20c和21c包括未被散射的辅助光20c、被第一散射颗粒1042a散射的辅助光21c。

以膜的形式生成的量子点复合材料1140可通过利用散射颗粒1042a、1042b散射光而取代漫射板的功能。即，当更多光被散射颗粒1042a、1042b散射时，这样的光可自然地展布。因此，当量子点复合材料1140被应用于背光单元1100时，背光单元1100可无需采用漫射板，因此可被制造得更纤薄。漫射板将通过以上描述来理解。

使用第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b二者的量子点复合材料1140生成蓝光10a、11a和12a的更多散射。这可导致量子点复合材料1140中的蓝光10a、11a和12a的波长的透射率减小(参见图19)。

图18是示出当本文公开的量子点复合材料1240被应用于另一背光单元1200时光的传播过程的概念图。量子点复合材料1240形成为管形状。量子点复合材料1240与光源间隔开以形成远程荧光体结构。如图18所示，量子点复合材料1240可被设置在LED 1210a和导光面板1220之间。LED 1210a发射蓝色主光10a。量子点复合材料1240利用主光10a发射三基色光。如图16所示，本文公开的量子点复合材料1240包括量子点荧光体1041a和1041b以及散射颗粒1042a和1042b。

量子点荧光体1041a和1041b由主光10a激励以发射各自具有不同于主光10a的波长的辅助光20b、20c。绿色发光量子点荧光体1041a由蓝色主光10a激励以发射绿色辅助光20b。红色发光量子点荧光体1041b由蓝色主光10a激励以发射红色辅助光20c。因此，量子点复合材料1240发射蓝色主光10a、11a和12a、绿色辅助光20b和21b和红色辅助光20c和21c。因此背光单元1120可通过蓝色主光10a、11a和12a、绿色辅助光20b和21b和红色辅助光20c和21c的组合(或混合)来发射白光。

从量子点复合材料1240发射的那些蓝光10a、11a和12a包括未被散射的主光10a、被第一散射颗粒1042a散射的主光11a以及被第二散射颗粒1042b散射的主光12a。从量子点复合材料1240发射的那些绿光20b和21b包括未被散射的辅助光20b以及被第一散射颗粒1042a散射的辅助光21b。从量子点复合材料1240发射的那些红光20c和21c包括未被散射的辅助光20c以及被第一散射颗粒1042a散射的辅助光21c。

导光面板1220引导主光10a、11a和12a以及辅助光20b、21b、20c和21c。反射板1230反射主光10a、11a和12a以及辅助光20b、21b、20c和21c。反射的主光10a、11a和12a以及辅助光20b、21b、20c和21c通过导光面板1220入射到光学片1250上。

当第一散射颗粒1042a和第二散射颗粒1042b被应用于管状量子点复合材料1240时，蓝光10a、11a和12a的散射增加。具体地讲，在应用由无机材料制成的第二散射颗粒1042b时，可导致辐射特性改进。辐射特性可影响产品的可靠性。

图17和图18示出了量子点复合材料1140、1240与光源间隔开的远程荧光体结构。然而，本文公开的量子点复合材料可不限于远程荧光体结构。例如，量子点复合材料可被封装在上LED(或者可封装LED)。更详细地讲，量子点荧光体可分散于包含第一散射颗粒和第二散射颗粒的树脂中，并且树脂可被固化，以将量子点复合材料封装在LED上。

图19是比较量子点复合材料的透射率的曲线图。在图19中，待比较的对象包括采用第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料以及采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料。另外，在图19中，曲线图的水平轴表示光的波长，垂直轴表示入射到量子点复合材料上的光的透射率。

散射颗粒的效果可通过比较各个波长的透射率来检查。透射率降低意味着发生更多散射。图19示出本文公开的采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料的基于波长的透射率，并且还示出了采用第一和第二散射颗粒二者的量子点复合材料与仅使用第一散射颗粒的量子点复合材料之间的比较结果以用于确认通过第二散射颗粒获得的效果。

蓝光的波长在约430至490nm的范围内。绿光的波长在约490至570nm的范围内，红光的波长在约650至760nm的范围内。在图19中可注意到，在使用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者时，在蓝光范围内透射率降低，并且在绿光区域和红光区域中存在相对很少的透射率改变。

因此，可理解，第二散射颗粒可根据光的波长生成选择性散射。另外，采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料生成蓝光的更多散射，以改进量子点复合材料的效率。

量子点复合材料的透射率降低可被理解为反射率增大。如图17所示，当膜状量子点复合材料依靠第二散射颗粒而具有高反射率时，再循环光的数量可减少。再循环光的数量减少可导致在再循环过程期间导致的光损失减少。因此，第二散射颗粒可改进量子点复合材料的光学效率。

图20是比较根据散射颗粒的含量的量子点复合材料的效率的曲线图。在图20中，待比较的对象包括采用第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料以及采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料。另外，在图20中，曲线图的水平轴表示量子点复合材料中的散射颗粒的含量，垂直轴表示量子点复合材料的效率。这里，效率表示量子效率。

在图20的测量中，对于采用第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料，第一散射颗粒由硅制成。对于采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料，第一散射颗粒由硅制成，第二散射颗粒由SiO2制成。这里，第一散射颗粒和第二散射颗粒之间的体积比为5:1。

参照图20，当散射颗粒的含量增加时，量子点复合材料的效率一定程度地增加。然而，当散射颗粒的含量进一步增加时，增加的效率反而降低。然而，两种量子点复合材料的效率降低的程度彼此不同。

首先，将描述仅具有第一散射颗粒的量子点复合材料的效率。量子点复合材料的效率当散射颗粒的含量超过约20％时开始缓慢减小，并且当散射颗粒的含量超过30％时急剧减小。这是因为绿光和红光以及蓝光响应于第一散射颗粒的含量的增加而被更多散射。这里，第一散射颗粒妨碍绿光和红光的提取。

以下，将描述具有第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料的效率。量子点复合材料的效率即使散射颗粒的含量超过20％也不减小，并且继续增加直至散射颗粒的含量为约30％。因此，与仅具有第一散射颗粒的量子点复合材料相比，在采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料中可预期效率增加更多。

从图20的结果可注意到，采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料的效率高于仅采用第一散射颗粒的量子点复合材料的效率。也可理解散射颗粒的含量影响量子点复合材料的效率。

图21是示出实现白光所需的量子点荧光体的量(QD需求量)的比较结果的曲线图。颜色坐标基于x＝0.290和y＝0.310。

在图21中，比较采用第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料以及采用第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料。另外，在图21中，曲线图的水平轴表示量子点复合材料中的散射颗粒的含量，垂直轴表示所需的量子点荧光体的量。随着量子点复合材料中的散射颗粒的含量增加，表示白色所需的量子点荧光体的量逐渐减少，然后再次增加。

与包括第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料相比，包括第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料在所需的量子点荧光体的量中呈现平稳的增长率。因此，这意味着与仅包括第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料相比，包括第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料可仅通过显著少量的量子点荧光体来表示白色。代替仅包括第一散射颗粒而没有第二散射颗粒的量子点复合材料所需的量子点荧光体的量，包括第一散射颗粒和第二散射颗粒二者的量子点复合材料可仅通过量少许多的量子点荧光体(减少约20至30％)来表示白色。

所需的量子点荧光体的量较少指示出可通过量少许多的量子点荧光体来充分地实现白色。本发明可减少所需的量子点荧光体的量，因此可导致复合材料的单位成本节省，改进背光单元的功能，并且使得背光单元更纤薄。

从图20和图21的结果可注意到，散射颗粒的含量影响量子点复合材料的效率和性能。按体积计，膜状或管状量子点复合材料优选包含1％至30％的第一散射颗粒和0.1％至20％的第二散射颗粒。当按体积计，第一散射颗粒和第二散射颗粒的含量分别超过40％和20％时，量子点复合材料的效率可由于过多的散射而降低。

可按照各种方式来测量量子点复合材料中的第一散射颗粒和第二散射颗粒的体积百分比。例如，可应用这样的方法：在膜状或管状量子点复合材料中设定5cm宽和5cm宽的随机范围，并且在所设定的区域内测量第一散射颗粒和第二散射颗粒的体积百分比。如果在该区域内测量到按体积计1％至40％的第一散射颗粒和0.1％至20％的第二散射颗粒，则可确定在膜或管的其它区域中也测量到按体积计1％至40％的第一散射颗粒和0.1％至20％的第二散射颗粒。此方法可同样应用于测量量子点复合材料中的量子点荧光体和散射颗粒之间的体积比以及测量量子点复合材料中的第一散射颗粒和第二散射颗粒之间的体积比。

如上所述，散射颗粒和基质优选具有0.02或更大的折射率差异，散射颗粒的含量取决于折射率。因此，散射颗粒的含量可由折射率的函数来表示。

更详细地讲，第一散射颗粒的含量优选地按体积计大于百分比并且按体积计小于百分比。第二散射颗粒的含量优选地按体积计大于百分比并且按体积计小于百分比。这里，表示基质的折射率，表示第一散射颗粒的折射率，表示第二散射颗粒的折射率。

当散射颗粒的含量小于这样的极限值时，可导致散射效果降低。因此，难以预期量子点复合材料膜或管的效率的增加。另外，当散射颗粒的含量大于极限值时，可导致透射率降低。因此，光提取可能变得困难，效率可降低。另外，当散射颗粒的含量超过上限时，可导致量子点复合材料膜或管的触变性的增加，从而降低涂覆特性。

触变性是指当剪应力被施加于复合材料时粘度降低的特性。当触变性增加时，在涂覆期间导致厚度的不均匀或者生成诸如孔或洞的缺陷。

量子点复合材料中的量子点荧光体和散射颗粒之间的体积比优选为1:1至1:60。当量子点复合材料中的散射颗粒的含量相同或者超过量子点荧光体的含量时，散射颗粒可充分地散射主光。

根据量子点复合材料膜或管的期望的光学特性，第一散射颗粒和第二散射颗粒之间的体积比优选为1:1至5:1。主光和辅助光通常被第一散射颗粒散射，并且第二散射颗粒起到另外散射主光的作用。因此，第二散射颗粒的含量不必大于第一散射颗粒的含量。第一散射颗粒和第二散射颗粒之间的体积比可改变为1:1至5:1以便于设计膜或管所期望的光学特性。

上述实施方式中的背光单元以及具有该背光单元的显示装置的配置和方法可不受限制地应用，这样的实施方式可通过所有或部分的实施方式的选择性组合来配置以实现许多变型。由于本发明特征可在不脱离其特性的情况下按照多种形式来具体实现，还应该理解的是，除非另外指明，否则上述实施方式不由以上描述的任何细节限制，而是相反应该在如所附权利要求书中所限定的其范围内广义地解释，因此，落入权利要求的范围或其等同范围内的所有改变和修改因此旨在被所附权利要求书涵盖。

工业实用性

本发明可用于与背光单元和显示装置有关的工业领域。

Claims (19)

1.一种背光单元，该背光单元包括：

多个光源，所述多个光源被配置为发射主光；以及

量子点复合材料，

其中，所述量子点复合材料包括：

量子点荧光体，所述量子点荧光体由从所述多个光源供应的所述主光激励以发射波长不同于所述主光的波长的辅助光；以及

散射颗粒，所述散射颗粒被配置为散射所述主光和所述辅助光中的至少一种，

其中，所述散射颗粒包括：

第一散射颗粒，所述第一散射颗粒被配置为散射所述主光和所述辅助光；以及

第二散射颗粒，所述第二散射颗粒在尺寸上不同于所述第一散射颗粒并且由直径各自在5nm至50nm的范围内的颗粒组成，以选择性地散射仅所述主光。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述第二散射颗粒在尺寸上小于所述第一散射颗粒。

3.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述主光包含蓝光，并且

其中，所述辅助光包含波长比所述主光的波长长的绿光和红光中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一散射颗粒包括硅、氧化铝、二氧化钛TiO₂、二氧化锆ZrO₂、硫酸钡、氧化锌ZnO、聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA和基于苯并胍胺的聚合物中的至少一种，并且

其中，所述第二散射颗粒包括二氧化硅、氧化铝、TiO₂、ZrO₂、硫酸钡和ZnO中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的背光单元，其中，各个第一散射颗粒的直径在0.5μm至10μm的范围内。

6.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述第二散射颗粒是通过所述直径各自在5nm至50nm的范围内的颗粒的内聚来生成的，并且所内聚的颗粒的直径不超过200nm。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述量子点荧光体和所述散射颗粒之间的体积比为1:1至1:60。

8.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述第一散射颗粒和所述第二散射颗粒之间的体积比为1:1至5:1。

9.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述量子点复合材料还包括基质，该基质被配置为支撑所述量子点荧光体和所述散射颗粒，并且

其中，所述基质包括固化的热固化树脂、光固化树脂或干燥固化树脂。

10.根据权利要求9所述的背光单元，其中，所述量子点复合材料包括膜或管，并且

其中，按体积计所述膜或所述管中包含1％至40％的所述第一散射颗粒，并且

其中，按体积计所述膜或所述管中包含0.1％至20％的所述第二散射颗粒。

11.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光源包括被配置为发射所述主光的发光二极管，并且

其中，所述量子点复合材料被封装在所述发光二极管上。

12.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述量子点复合材料包括膜或管，并且与所述多个光源间隔开布置。

13.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，并且

其中，所述量子点复合材料包括：

由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射绿色辅助光的绿色发光量子点荧光体；以及

由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射红色辅助光的红色发光量子点荧光体。

14.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，

其中，所述背光单元还包括被封装在所述发光二极管上以利用所述蓝色主光来发射绿色主光的绿色发光无机荧光体，并且

其中，所述量子点复合材料包括由从所述多个光源供应的所述主光或者从所述绿色发光无机荧光体供应的所述绿色主光激励以发射红色辅助光的红色发光量子点荧光体。

15.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，

其中，所述背光单元还包括被封装在所述发光二极管上以利用所述蓝色主光来发射红色主光的红色发光无机荧光体，并且

其中，所述量子点复合材料包括由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射绿色辅助光的绿色发光量子点荧光体。

16.一种显示装置，该显示装置包括：

液晶面板；以及

背光单元，该背光单元被配置为向所述液晶面板的后表面发射光，

其中，所述背光单元包括：

多个光源，所述多个光源被配置为发射主光；以及

量子点复合材料，

其中，所述量子点复合材料包括：

量子点荧光体，所述量子点荧光体由从所述多个光源供应的所述主光激励以发射波长不同于所述主光的波长的辅助光；以及

散射颗粒，所述散射颗粒被配置为散射所述主光和所述辅助光中的至少一种，并且

其中，所述散射颗粒包括：

第一散射颗粒，所述第一散射颗粒被配置为散射所述主光和所述辅助光；以及

第二散射颗粒，所述第二散射颗粒在尺寸上不同于所述第一散射颗粒并且由直径各自在5nm至50nm的范围内的颗粒组成，以选择性地散射仅所述主光。

17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，并且

其中，所述量子点复合材料包括：

由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射绿色辅助光的绿色发光量子点荧光体；以及

由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射红色辅助光的红色发光量子点荧光体。

18.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，

其中，所述背光单元还包括被封装在所述发光二极管上以利用所述蓝色主光来发射绿色主光的绿色发光无机荧光体，并且

其中，所述量子点复合材料包括由从所述多个光源供应的所述主光或者从所述绿色发光无机荧光体供应的所述绿色主光激励以发射红色辅助光的红色发光量子点荧光体。

19.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述多个光源包括被配置为发射蓝色主光的发光二极管，

其中，所述背光单元还包括被封装在所述发光二极管上以利用所述蓝色主光来发射红色主光的红色发光无机荧光体，并且

其中，所述量子点复合材料包括由从所述多个光源供应的所述蓝色主光激励以发射绿色辅助光的绿色发光量子点荧光体。