CN106483712A - 一种量子点膜材结构及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种量子点膜材结构，所述量子点膜材结构由外层保护材料及中间量子点材料组成，所述中间量子点材料为一层、两层或多层，每一层为同种波长或不同种波长量子点材料的阵列或图形。本发明能够有效避免不同波长量子点材料之间的相互吸收，使LED发出的激发光能得到有效利用；同时，该结构通过拉大寿命较短的短波段量子点与激发光源的距离，能够有效降低材料由于受热导致的寿命衰减不一致，避免长时间使用所造成的画面或出光色彩改变，在保证广色域的基础上，有效地提升显示或照明面板的亮度和显色性；另外，通过该种方式可有效避免由于多种不同量子点材料与胶体材料混合不均所造成的出屏色度均匀性不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于显示器背光或面板照明的光学器件，具体涉及一种量子点膜材结构及其应用,属于半导体显示背光或照明应用领域。
背景技术
目前，市面上的液晶电视一般采用蓝光LED+黄色荧光粉的发光模式作为背光源白光方案，但是由于红色、绿色成分的缺失，导致显示色域覆盖率较低，背光的转换效率较低。鉴于此，量子点材料作为新一代高效发光材料被应用于显示背光中，用于调节色域，丰富色彩显示效果。
量子点在显示行业中的应用主要有三种方式：一种是将量子点材料作为荧光粉直接与蓝光LED封装在一起的On-Chi p方式；一种是将红绿两种量子点混合装入真空处理的细玻璃管内，再置于导光板边缘的On-Edge方式；还有一种是将红绿量子点混合后封入一定膜材中做成膜片，取代扩散板，放置在导光板上，被称作On-Surface的方式。以上三种方式，各有各的特点，但是总体来说，第一种方式目前受限于量子点材料的性能开发程度，无法实现实际生产应用；第二种方式虽然比第三种方式节省了量子点材料，但却由于玻璃管对工艺要求较高，整机成本不易降低到一般大众接受程度，不利于占有市场；目前来看，随着量子点材料整体发光性能的提高和成本的降低，最易实现高光色转换效率、高提取效率、高波长利用率的方案还应该是第三种On-Surface的方式。
然而，On-Surface的量子点显示实现模式由于将多种波段的量子点混合在一起，且量子点材料本身具有宽吸收带的性质，易造造各单色波段间的相互吸收严重，导致该种方式的背光光源很难混光均匀，不利于背光显示产品的色彩均匀度和亮度的提升。
类似于显示背光，随着LED产业的发展照明面板灯的应用范围也越来越广，同作为面光源，二者有着极其类似的技术方案与要求。目前二者一般使用LED白光灯条搭配光学透镜实现，均对平面光的光色均匀性要求较高，同时还要求长期的光色稳定性和亮度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面光的光色均匀性高，光色稳定性和亮度保持时间长的应用于显示器背光或面板照明的光学器件。
为了解决上述问题，本发明提供一种量子点膜材结构，所述量子点膜材结构由外层保护材料及中间量子点材料组成，所述中间量子点材料为一层、两层或多层，每一层为同种波长或不同种波长量子点材料的阵列或图形。
优选地，所述外层保护材料可在任意层量子点材料表面出现，用于对各层量子点材料形成保护作用，同时可使得经膜材出射的发光均匀，形成良好的面光源；所述中间层量子点材料可由Cd、I n、P、Cu、S、C或卤素中的一种、两种或多种构成。
优选地，两层或多层相叠的中间量子点材料，发射波长较短的量子点一般处于发射波长较长的量子点正上方，或相邻位置的正上或正下方。
优选地，所述阵列或图形通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷工艺实现。
本发明还提供一种LED背光/照明面板，包括量子点膜材结构和LED光源，所述LED光源位于所述量子点膜材结构的下部或侧部，即从下部进光或侧部进光，所述量子点膜材结构为上述任一项所述的量子点膜材结构。
优选地，所述量子点膜材结构中较长发射波长的量子点材料位于靠近光源的一侧。
优选地，所述量子点膜材结构上面设有扩散片，下面设有反射片，所述LED光源位于所述反射片上面，所述反射片下面设有背板；所述LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED；所述LED上设有用于提升出光均匀性的光学透镜。
优选地，所述量子点膜材结构上面设有扩散片，下面依次设有导光板和反射片，所述LED光源位于所述导光板侧部，即侧部进光；所述LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED；所述LED上设有用于提升出光均匀性的光学透镜。
本发明还提供一种所述的量子点膜材结构的制备方法，包括如下步骤：
a)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
b)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
c)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构。
本发明还提供一种所述的LED背光/照明面板的制备方法，包括如下步骤：
a)将蓝光LED或混有荧光粉的LED固定在PCB板上，形成LED光源；
b)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
c)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
d)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构；
e)将以上三明治结构量子点膜材加上扩散片和反射片与LED光源组合，并最终形成白光背光面板。
相对于现有技术，本发明具有下列技术效果：
本发明能够有效避免不同波长量子点材料之间的相互吸收，使LED发出的激发光能得到有效利用；同时，该结构通过拉大寿命较短的短波段量子点与激发光源的距离，能够有效降低材料由于受热导致的寿命衰减不一致，避免长时间使用所造成的画面或出光色彩改变，在保证广色域的基础上，有效地提升显示或照明面板的亮度和显色性；另外，通过该种方式可有效避免由于多种不同量子点材料与胶体材料混合不均所造成的出屏色度均匀性不佳的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的单层结构量子点膜材结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为本发明实施例的多层结构量子点膜材结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5应用本发明实施例的直下式背光/照明面板的结构示意图。
图6应用本发明实施例的侧入式背光/照明面板的结构示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例一：
如图1-2所示，本发明提供一种量子点膜材结构，量子点膜材结构6由外层保护材料及中间量子点材料组成，外层保护材料为上层防护阻隔膜5和下层防护阻隔膜1。中间量子点材料为一层，为两种波长量子点材料的阵列，分别为第一阵列2、第二阵列3。外层保护材料用于对量子点材料形成保护作用，同时可使得经膜材出射的发光均匀，形成良好的面光源。
优选地，中间层量子点材料可由Cd、I n、P、Cu、S、C或卤素中的一种、两种或多种构成。
优选地，阵列或图形通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷工艺实现。
本发明还提供一种量子点膜材结构的制备方法，包括如下步骤：
a)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
b)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，形成一层发光层；
c)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构。
实施例二：
如图3-4所示，本发明提供一种量子点膜材结构，量子点膜材结构6由外层保护材料及中间量子点材料组成，外层保护材料为上层防护阻隔膜5和下层防护阻隔膜1。中间量子点材料为两层，为三种波长量子点材料的阵列，分别为第一阵列2、第二阵列3、第三阵列4。第一阵列2、第二阵列3在下层，第三阵列4在上层。
优选地，两层或多层相叠的中间量子点材料，发射波长较短的量子点一般处于发射波长较长的量子点正上方，或相邻位置的正上或正下方。
优选地，外层保护材料可在任意层量子点材料表面出现，用于对各层量子点材料形成保护作用，同时可使得经膜材出射的发光均匀，形成良好的面光源；中间层量子点材料可由Cd、I n、P、Cu、S、C或卤素中的一种、两种或多种构成。
优选地，阵列或图形通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷工艺实现。
本发明还提供一种量子点膜材结构的制备方法，包括如下步骤：
a)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
b)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
c)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构。
实施例三：
如图5所示，本发明提供一种LED背光/照明面板，包括量子点膜材结构6和LED光源10，LED光源10位于量子点膜材结构6的下部，即从下部进光。量子点膜材结构6为实施例一或二的量子点膜材结构，相同部分不再赘述。
优选地，量子点膜材结构6中较长发射波长的量子点材料位于靠近光源的一侧。
优选地，量子点膜材结构6上面设有扩散片7，下面设有反射片8，LED光源10位于反射片8上面，反射片8下面设有背板9；LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED；LED上设有用于提升出光均匀性的光学透镜12。
本发明还提供一种LED背光/照明面板的制备方法，包括如下步骤：
a)将蓝光LED或混有荧光粉的LED固定在PCB板上，形成LED灯条11；
b)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
c)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
d)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构；
e)将以上三明治结构量子点膜材加上扩散片与反射片与LED灯条11组合，并最终形成白光背光面板。
本实施例提供的LED背光/照明面板能够有效避免不同波长量子点材料之间的相互吸收，使LED发出的激发光能得到有效利用，在保证广色域的基础上，有效地提升显示或照明面板的亮度和显色性。当发光层为多层结构时，通过拉大寿命较短的绿光量子点与激发光源的距离，能够有效避免由于材料受热产生的寿命不同所造成的长时间使用画面或出光色彩改变，在保证广色域的基础上，有效地提升显示或照明面板的亮度和显色性；另外，通过该种方式可有效避免由于多种不同量子点材料与胶体材料混合不均所造成的出屏色度均匀性不佳的问题。
与单层结构相比，发光层为多层结构的特点如下：
多层结构有利于完善出光光谱，实现全光谱出光，同时还可以防止发生多种发光材料与胶体混合不均以及材料间相互吸收所造成的光色均匀性差、产品良率低等问题。
实施例四：
如图6所示，本发明提供一种LED背光/照明面板，包括量子点膜材结构6和LED光源10，LED光源10位于量子点膜材结构6的侧部，即从侧部进光。量子点膜材结构6为实施例一或二的量子点膜材结构，相同部分不再赘述。
优选地，量子点膜材结构中较长发射波长的量子点材料位于靠近光源的一侧。
优选地，量子点膜材结构6上面设有扩散片7，下面依次设有导光板13和反射片8，LED光源10位于导光板13侧部，即侧部进光；LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED。
本发明还提供一种LED背光/照明面板的制备方法，包括如下步骤：
a)将蓝光LED或混有荧光粉的LED固定在PCB板上，形成LED灯条11；
b)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
c)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
d)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构；
e)将以上三明治结构量子点膜材加上扩散片与反射片与LED灯条11组合，并最终形成白光背光面板。
本实施例提供的LED背光/照明面板能够有效避免不同波长量子点材料之间的相互吸收，使LED发出的激发光能得到有效利用；当发光层为多层结构时，通过拉大寿命较短的短波段量子点与激发光源的距离，能够有效降低材料由于受热导致的寿命衰减不一致，避免长时间使用所造成的画面或出光色彩改变，在保证广色域的基础上，有效地提升显示或照明面板的亮度和显色性；另外，通过该种方式可有效避免由于多种不同量子点材料与胶体材料混合不均所造成的出屏色度均匀性不佳的问题。
与单层结构相比，发光层为多层结构的特点如下：
多层结构有利于完善出光光谱，实现全光谱出光，同时还可以防止发生多种发光材料与胶体混合不均以及材料间相互吸收所造成的光色均匀性差、产品良率低等问题。
以上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 (10)
1.一种量子点膜材结构，其特征在于，所述量子点膜材结构由外层保护材料及中间量子点材料组成，所述中间量子点材料为一层、两层或多层，每一层为同种波长或不同种波长量子点材料的阵列或图形。
2.如权利要求1所述的量子点膜材结构，其特征在于：
所述外层保护材料可在任意层量子点材料表面出现，用于对各层量子点材料形成保护作用，同时可使得经膜材出射的发光均匀，形成良好的面光源；所述中间层量子点材料可由Cd、In、P、Cu、S、C或卤素中的一种、两种或多种构成。
3.如权利要求2所述的量子点膜材结构，其特征在于：
两层或多层相叠的中间量子点材料，发射波长较短的量子点一般处于发射波长较长的量子点正上方，或相邻位置的正上或正下方。
4.如权利要求3所述的量子点膜材结构，其特征在于：
所述阵列或图形通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷工艺实现。
5.一种LED背光/照明面板，其特征在于：包括量子点膜材结构和LED光源，所述LED光源位于所述量子点膜材结构的下部或侧部，即从下部进光或侧部进光，所述量子点膜材结构为权利要求1至4中任一项所述的量子点膜材结构。
6.如权利要求5所述的LED背光/照明面板，其特征在于：
所述量子点膜材结构中较长发射波长的量子点材料位于靠近光源的一侧。
7.如权利要求6所述的LED背光/照明面板，其特征在于：
所述量子点膜材结构上面设有扩散片，下面设有反射片，所述LED光源位于所述反射片上面，所述反射片下面设有背板；所述LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED；所述LED上设有用于提升出光均匀性的光学透镜。
8.如权利要求7所述的LED背光/照明面板，其特征在于：
所述量子点膜材结构上面设有扩散片，下面依次设有导光板和反射片，所述LED光源位于所述导光板侧部，即侧部进光；所述LED为蓝光LED或在LED中加入荧光粉或其他材料后的其他发光颜色LED。
9.一种如权利要求4所述的量子点膜材结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
b)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；
c)在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构。
10.一种如权利要求7或8所述的LED背光/照明面板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将蓝光LED或混有荧光粉的LED固定在PCB板上，形成LED光源；
b)在阻隔膜材上涂覆上保护材料或粘结剂；
c)将量子点材料与硅胶混合均匀或溶解于相关溶剂中，在包含保护材料的膜材上通过划线点胶、喷涂、转印或丝网印刷等方式将量子点以一定阵列或图形的形式排布涂覆，之后在一定温度,可包含保护气氛,的加热设备上使其固化或挥发完全溶剂，重复以上相关操作形成一层、两层或多层发光层；在发光层上涂覆上保护材料或粘结剂并盖上阻隔膜材，形成三明治结构；
d)将以上三明治结构量子点膜材加上扩散片与反射片并与LED光源组合，并最终形成白光背光面板。
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