CN107077028A - 用于颜色转换的基板、其制造方法以及包括其的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于颜色转换的基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种包括该颜色转换基板的显示装置，更具体地，涉及一种不仅确保量子点的长期稳定性而且呈现优异的颜色转换效率的颜色转换基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种包括该颜色转换基板的显示装置。为了这个目的，本发明提供了一种用于颜色转换的基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种显示装置，所述用于颜色转换的基板包括：薄玻璃板；用于量子点的涂覆层，形成在薄玻璃板的一个表面上；导光板，设置为面对用于量子点的涂覆层，发光二极管(LED)设置在导光板的侧面上；密封材料，形成在薄玻璃板与导光板之间，并且将用于量子点的涂覆层与外部阻隔。

Description

用于颜色转换的基板、其制造方法以及包括其的显示装置
技术领域
本公开总体涉及一种颜色转换基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种包括该颜色转换基板的显示装置。更具体地，本公开涉及一种能够获得量子点(QD)的长期稳定性及颜色转换基板的优异的颜色转换效率的程度的颜色转换基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种包括该颜色转换基板的显示装置。
背景技术
发光二极管(LED)是由诸如砷化镓(GaAs)的化合物形成的以在对其施加电流时发射光的半导体装置。LED使用p-n结半导体结构，诸如电子或空穴的少数载流子注入到p-n结半导体结构中，使得通过电子和空穴的复合来产生光。
LED的特性包括低功耗、相对长的寿命、安装在狭窄空间中的能力以及强的抗振性。LED通常用于显示装置中以及显示装置的背光单元中。近来，已经进行了将LED应用于一般照明装置的研究。除了单色LED(诸如红色、蓝色或绿色LED)之外，白色LED也已经出现在市场上。特别地，与白色LED应用于车辆照明装置和一般照明装置一致，预计对白色LED的需求急剧增加。
在LED技术领域中，通常使用两种主要方法产生白色光。第一种产生白色光的方法包括彼此相邻地设置单色LED(诸如红色、绿色和蓝色LED)，使得由单色LED发射的各种颜色的光混合。然而，由于各个单色LED具有不同的热特性或时间特性，所以色调会根据使用这些装置的环境而改变。特别地，会出现色斑，使得难以均匀地混合不同颜色的光。第二种产生白色光的方法包括将荧光材料应用到LED并且将由LED发射的初始光的一部分与已经由荧光材料转换了波长的二次光混合。例如，产生黄绿色或黄色光的荧光材料可以用作蓝色LED上的光激发源，从而可以通过将由蓝色LED发射的蓝色光与由荧光材料激发的黄绿色或黄色光混合来产生白色光。目前，通常使用利用蓝色LED和荧光材料实现白色光的第二种方法。
近来，量子点(QD)已经用于颜色转换，以产生白色光。QD在窄波长内产生相对强的光，该光比由典型荧光材料产生的光强。通常，QD-LED背光单元通过将由蓝色LED发射的蓝色光照射到黄色QD上来产生白色光，并且作为背光将白色光应用到液晶显示器(LCD)。由于这种LCD的特性包括与那些利用仅使用LED的传统背光不同的优良的色彩再现性、与有机发光二极管(OLED)实现全彩色的能力相当的实现全彩色的能力以及比OLED TV低的制造成本和高的制造生产率，所以使用这种QD-LED背光单元的LCD作为新显示器具有高潜力。
然而，当QD连续暴露到外部空气间隙中的氧和湿气时，会在QD的表面上形成缺陷，导致诸如颜色转换效率的减小和颜色坐标的变化的问题。因此，为了将QD作为颜色(波长)转换材料应用于显示装置，确保QD的热稳定性并且使QD与外部空气间隙隔离是重要的。
[现有技术文件]
专利文献1：第20120113672号美国专利申请公开(2012年5月10日)
发明内容
技术问题
本公开的各个方面提供了一种能够获得量子点(QD)的长期稳定性和颜色转换基板的优异的颜色转换效率的程度的颜色转换基板、一种制造该颜色转换基板的方法以及一种包括该颜色转换基板的显示装置。
技术方案
根据一个方面，一种颜色转换基板包括：薄玻璃板；QD涂覆层，设置在薄玻璃板的一个表面上；导光板，设置为面对QD涂覆层，其中，发光二极管(LED)设置在导光板的侧面上；密封剂，设置在薄玻璃板与导光板之间，以使QD覆层与外部环境隔离。
QD涂覆层可以具有位于其面对导光板的表面上的浮凸图案。
薄玻璃板可以具有位于其另一表面上的浮凸图案。
导光板可以实现为玻璃导光板或聚合物导光板。
当导光板是玻璃导光板时，密封剂可以由玻璃料形成，或者当导光板是聚合物导光板时，密封剂由环氧树脂形成。
颜色转换基板还可以包括设置在QD涂覆层与密封剂之间的湿气吸收器。
根据另一方面，一种颜色转换基板包括：第一薄玻璃板；QD涂覆层，设置在第一薄玻璃板的底表面上；第二薄玻璃板，与QD涂覆层的底表面的紧密接触；密封剂，设置在第一薄玻璃板与第二薄玻璃板之间，以使QD涂覆层与外部环境隔离；导光板，设置在第二薄玻璃板下方。LED设置在导光板的侧面上。
QD涂覆层可以具有位于其底表面上的浮凸图案。
第一薄玻璃板可以具有位于其顶表面上的浮凸图案。
第二薄玻璃板可以具有位于其底表面上的浮凸图案。
密封剂可以由玻璃料形成。
颜色转换基板黑可以包括设置在QD涂覆层与密封剂之间的湿气吸收器。
根据又一方面，一种显示装置包括：上述颜色转换基板；显示面板，设置在颜色转换基板之上；LED，设置在颜色转换基板的导光板的侧面上，与颜色转换基板一起用作侧发光背光单元。
显示面板可以实现为液晶显示器(LCD)面板。
根据又一方面，一种制造颜色转换基板的方法包括：通过用包含QD的膏料涂覆薄玻璃板来形成QD涂覆层；在面对薄玻璃板的位置中设置第二薄玻璃板或导光板，使得QD涂覆层夹在第二薄玻璃板或导光板与薄玻璃板之间；通过密封剂将薄玻璃板的表面的外围牢固地结合到第二薄玻璃板的面对薄玻璃板的表面的表面的外围或牢固地结合到导光板的面对薄玻璃板的表面的表面的外围。
形成QD涂覆层的操作可以包括在调节固化膏料的程度的同时在QD涂覆层的表面上形成浮凸图案。
可以在形成QD涂覆层的操作中将密封剂涂敷在薄玻璃板上，或者可以在形成第二薄玻璃板或导光板的操作中将密封剂涂敷在第二薄玻璃板或导光板上。
密封剂可以由玻璃料或环氧树脂形成。
所述方法还可以包括在QD涂覆层周围设置湿气吸收器。
有益效果
如上面所阐述的，具有优异的密封特性的玻璃料材料和环氧树脂材料用作密封剂。因此能够保护QD涂覆层免受湿气和氧两者的影响，从而获得QD的长期稳定性。
此外，根据本公开，在光被QD转换波长之前，形成在QD涂覆层的表面上的图案散射已由LED发射并且由导光板引导的光。这使得光被额外地转换波长，从而提高了颜色转换效率。此外，图案形成在薄玻璃板的暴露到空气的一个表面上，QD涂覆层形成在薄玻璃板的另一表面上。当光穿过QD涂覆层后正穿过薄玻璃板时，能够减少从薄玻璃板和空气之间的界面全反射的光的量。因此，这可以增大使用QD的颜色转换效率，并且可以减少用作光源的LED的数量和能耗量，从而最终可以实现高效的环境友好的显示装置。
附图说明
图1是示意性地示出根据示例性实施例的颜色转换基板和包括其的显示装置。
图2示出了在QD涂覆层的表面上形成有浮凸图案的情况(左)和QD涂覆层的表面是平坦的情况(右)的模拟的光分布图案。
图3是示意性地示出根据另一示例性实施例的颜色转换基板和包括该颜色转换基板的显示装置的剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考根据本公开的颜色转换基板、制造该颜色转换基板的方法以及包括该颜色转换基板的显示装置，在附图中示出并在下面描述了本公开的实施例，使得本公开所涉及的领域的技术人员可以容易地将本公开付诸实践。
在整个文件中，应该参照附图，其中，遍及不同的附图，将使用相同的附图标记和符号来指定相同或同样的组件。在下面的描述中，在本公开的主题因包含已知功能和组件的详细描述而变得不清楚的情况下，将省略对这里所包含的已知功能和组件的详细描述。
如图1中所示，根据实施例的颜色转换基板100被构造为对由用作例如液晶显示器(LCD)的显示装置的背光源的一个或更多个发光二极管(LED)发射的光的一部分的颜色(波长)进行转换。根据本实施例，颜色转换基板100设置在诸如LCD面板的显示面板20后面，并且与一个或更多个LED(在下文中称作“LED”)10一起形成朝向显示面板20放射光的LCD背光单元(BLU)。虽然未在附图中示出，但是LED 10中的每个可以包括LED主体和LED芯片。LED主体是具有呈现特定形状的中空部分的结构，以提供容纳LED芯片的结构空间。LED主体具有导线和引线框架，LED芯片通过导线和引线框架电连接到外部电源。LED芯片是当由外部电源对其施加电流时发光的光源，LED芯片安装在LED主体上，并且经由导线和引线框架连接到外部电源。LED芯片被实现为提供电子的n半导体层和提供空穴的p半导体层的正向结。在本实施例中，背光单元被实现为侧发光的背光。因此，LED 10被设置在颜色转换基板100的一侧上，以朝向颜色转换基板100发射光。
以这种方式，根据本实施例的与LED 10一起形成显示面板20的背光单元的颜色转换基板100包括薄玻璃板110、量子点(QD)涂覆层120、导光板130和密封剂140。
薄玻璃板110保护设置在其底表面上的QD涂覆层120(当参照图1时)。此外，薄玻璃板110用作由LED 10发射的光在设置在薄玻璃板110上方的显示面板20的方向上穿过或者出射所沿的路径。此外，薄玻璃板110通过密封剂140结合到导光板130，从而使QD涂覆层120与外部环境隔离。薄玻璃板110可以由选自于但不限于硅酸盐玻璃、氧化硅玻璃、硼硅酸盐玻璃和无碱玻璃中的材料形成，并且具有0.3mm或更小的厚度。根据本实施例，如上提供的薄玻璃板110可以减小颜色转换基板100的厚度，从而减小显示装置的厚度。
根据本实施例，具有浮凸结构的图案111形成在薄玻璃板110的顶表面(即薄玻璃板110的面对显示面板20的表面)上。虽然图案111在本实施例中示出为具有半圆形剖面，但是这只是说明性的，图案111可以具有各种剖面形状。
当光正穿过薄玻璃板110时，如上形成在薄玻璃板110的顶表面上的图案111可以减小从薄玻璃板110与空气之间的界面全反射的光的量。因此，这可以增大QD涂覆层120中的QD的颜色转换效率，并且可以减少用作光源的LED 10的数量和能耗量，从而最终可以实现高效的环境友好的显示装置。
QD涂覆层120设置在薄玻璃板110的底表面上。此外，QD涂覆层120被薄玻璃板110、导光板130和密封剂140牢固地密封，从而防止QD涂覆层120暴露到空气。根据本实施例，可以保护QD涂覆层120免受湿气和氧两者的影响，从而获得QD涂覆层120的长期稳定性。QD涂覆层120的QD转换由LED 10发射的光的波长，从而产生转换了波长的光，即荧光。根据本实施例，因为LED 10实现为蓝色LED，所以QD涂覆层120可以由将由蓝色LED 10发射的光的一部分的波长转换成黄色光的QD材料形成。
根据本实施例，具有浮凸结构的图案121形成在QD涂覆层120的底表面(即QD涂覆层120的面对导光板130的表面)上。虽然浮凸图案121具有如图1中所示的三角形剖面，但是浮凸图案121可以具有各种其他图案。因此，形成在QD涂覆层120上的图案121的形状不限于任何特定形状。浮凸图案121形成在QD涂覆层120的由导光板130引导的光进入QD涂覆层120所通过的底表面上，因此用于散射将被QD涂覆层120转换波长的光。因此，这能够进行额外的波长转换，从而提高光转换效率。
图2示出了证明形成在QD涂覆层120的表面上的图案121的效果的模拟光分布图案。明显的是，在QD涂覆层120的表面上形成有图案121的情况(左)下，光被扩散，然而在QD涂覆层的表面是平坦的情况(右)下，基本没有光被扩散。
导光板(LGP)130设置为面对QD涂覆层120。导光板130和薄玻璃板110通过密封剂140结合，从而密封QD涂覆层120。此外，导光板130使在由LED 10的点光源发射之后入射到其的光均匀地分布在显示面板20的整个区域上。即，导光板130在QD涂覆层120和显示面板20的方向上引导由LED 10发射的光。
根据本实施例，导光板130可以实现为玻璃导光板或聚合物导光板。此外，导光板130的厚度可以是1.0mm或更小。
密封剂140设置在薄玻璃板110与导光板130之间。具体地，密封剂140设置在与在薄玻璃板110的底表面上的QD涂覆层120横向间隔开的薄玻璃板110的底部外围和导光板130的与底部外围对应的顶部外围之间。设置在薄玻璃板110与导光板130之间的密封剂140呈环绕QD涂覆层120的侧表面的形状，与薄玻璃板110和导光板130一起用于使QD涂覆层120与外部环境隔离。当导光板130实现为玻璃导光板时，密封剂140可以由具有结合到薄玻璃板110和玻璃导光板的优异能力的玻璃料形成。当导光板130实现为聚合物导光板时，密封剂140可以由环氧树脂形成。
根据本实施例的颜色转换基板100可以包括在由薄玻璃板110、密封剂140和导光板130限定的封闭空间内的湿气吸收器150。当湿气吸收器150设置为在由薄玻璃板110、密封剂140和导光板130限定的封闭空间内与QD涂覆层120相邻时，湿气吸收器150可以防止QD涂覆层120暴露到湿气，从而可以进一步提高QD涂覆层120的长期稳定性。
在下文中，将参照图3描述根据另一示例性实施例的颜色转换基板。
图3是示意性地示出根据另一实施例的颜色转换基板和包括该颜色转换基板的显示装置的剖视图。
如图3中所示，颜色转换基板200包括第一薄玻璃板210、QD涂覆层120、第二薄玻璃板230、密封剂140和导光板240。
与根据前述实施例的薄玻璃板(图1中的110)相同，第一薄玻璃板210可以由选自于但是不限于硅酸盐玻璃、氧化硅玻璃、硼硅酸盐玻璃和无碱玻璃中的一种材料形成，并且具有0.5nm或更小的厚度。此外，具有浮凸结构的图案211形成在第一薄玻璃板210的顶表面上。将省略图案211的与根据前述实施例的薄玻璃板110的图案(图1中的111)的功能和效果相同的功能和效果的描述。
QD涂覆层120设置在第一薄玻璃板210的底层上。将省略与根据前述实施例的QD涂覆层(图1中的120)相同的QD涂覆层120的描述。
第二薄玻璃板230与QD涂覆层120的底表面紧密接触。第二薄玻璃板230的厚度和类型可以与第一薄玻璃板210的厚度和类型相同。具有浮凸结构的图案231设置在第二薄玻璃板230的底表面上。图案231面对导光板240。设置在第二薄玻璃板230的面对导光板240的底表面上的图案231增加了由导光板240引导的光行进所沿的路径的长度。因此，这可以增加光与QD涂覆层120之间的接触，从而进一步增大颜色转换效率。
与前述实施例不同，根据本实施例的密封剂140设置在第一薄玻璃板210和第二薄玻璃板230之间，以使QD涂覆层120与外部环境隔离。密封剂140可以由具有结合到第一薄玻璃板210和第二薄玻璃板230的优异能力的玻璃料形成。
根据本实施例，第二薄玻璃板230通过密封剂140结合到第一薄玻璃板210，从而密封设置在第一薄玻璃板210的底表面上的QD涂覆层120。由于此构造，导光板240设置在第二薄玻璃板230下方，以在QD涂覆层120的方向上引导由LED 10发射的光。
如在前述实施例中，根据本实施例的颜色转换基板200包括设置在QD涂覆层120与密封剂140之间的湿气吸收器150。
在下文中，将描述制造根据示例性实施例的颜色转换基板的方法。图1和图3中的附图标记将被指示颜色转换基板的组件。
首先，通过用包含QD的膏料涂覆薄玻璃板110来形成QD涂覆层120。在这种请况下，可以通过调节固化膏料的程度在QD涂覆层120的表面上形成呈浮凸结构的图案121。此外，可以在薄玻璃板110的背离涂覆有膏料的表面上形成呈浮凸结构的图案111。
然后，在面对薄玻璃板110的位置中设置导光板130或具有图案231的第二薄玻璃板230，使得QD涂覆层120夹在导光板130或第二薄玻璃板230与薄玻璃板110之间。此时，在薄玻璃板110上形成QD涂覆层120之后，可以将密封剂140涂敷在薄玻璃板110的与QD涂覆层120横向间隔开的外围上或者可以涂敷在第二薄玻璃板230或导光板130的面对薄玻璃板110的外围上。
在面对QD涂覆层120的位置中设置薄玻璃板230或导光板130之前，可以在QD涂覆层120与密封剂140之间在QD涂覆层120周围将湿气吸收器150涂敷于薄玻璃板110。
最后，使薄玻璃板110与第二薄玻璃板230或薄玻璃板110与导光板130通过烧结设置在其间的密封剂140彼此结合，从而完成根据本实施例的制造颜色转换基板的方法。
优选的是，当使薄玻璃板110与第二薄玻璃板230或薄玻璃板110与由玻璃形成的导光板130结合时，密封剂140由玻璃料形成。优选的是，当使薄玻璃板110与由聚合物形成的导光板130结合时，密封剂140由环氧树脂形成。
此外，当通过使薄玻璃板110和230结合来密封QD涂覆层120时，在薄玻璃板230下方设置导光板240，从而将由设置在导光板240的侧面上的LED 10发射的光引导到QD涂覆层120。
已经参照附图提出了本公开的具体示例性实施例的前述描述。它们不意图是穷举性的，或者不意图将本公开限制为所公开的精确形式，并且明显的是，根据以上教导，许多修改和变化对于本领域普通技术人员是可能的。
因此，本公开的范围不意图限于前述实施例，而是意图由所附权利要求及其等同物限定。
[附图标记的说明]
100、200：颜色转换基板
110：薄玻璃板
120：量子点(QD)涂覆层
130、240：导光板
140：密封剂
150：湿气吸收器
210：第一薄玻璃板
230：第二薄玻璃板
111、121、211、231：图案
10：LED
20：显示面板

Claims (19)

1.一种颜色转换基板，所述颜色转换基板包括：
薄玻璃板；
量子点涂覆层，设置在薄玻璃板的一个表面上；
导光板，设置为面对量子点涂覆层，其中，发光二极管设置在导光板的侧面上；以及
密封剂，设置在薄玻璃板与导光板之间，以使量子点涂覆层与外部环境隔离。
2.根据权利要求1所述的颜色转换基板，其中，量子点涂覆层具有位于其面对导光板的表面上的浮凸图案。
3.根据权利要求1所述的颜色转换基板，其中，薄玻璃板具有位于其另一表面上的浮凸图案。
4.根据权利要求1所述的颜色转换基板，其中，导光板包括玻璃导光板或聚合物导光板。
5.根据权利要求4所述的颜色转换基板，其中，当导光板包括玻璃导光板时，密封剂由玻璃料形成，或者当导光板包括聚合物导光板时，密封剂由环氧树脂形成。
6.根据权利要求1所述的颜色转换基板，颜色转换基板还包括设置在量子点涂覆层与密封剂之间的湿气吸收器。
7.一种颜色转换基板，所述颜色转换基板包括：
第一薄玻璃板；
量子点涂覆层，设置在第一薄玻璃板的底表面上；
第二薄玻璃板，与量子点涂覆层的底表面的紧密接触；
密封剂，设置在第一薄玻璃板与第二薄玻璃板之间，以使量子点涂覆层与外部环境隔离；以及
导光板，设置在第二薄玻璃板下方，其中，发光二极管设置在导光板的侧面上。
8.根据权利要求7所述的颜色转换基板，其中，量子点涂覆层具有位于其底表面上的浮凸图案。
9.根据权利要求7所述的颜色转换基板，其中，第一薄玻璃板具有位于其顶表面上的浮凸图案。
10.根据权利要求7所述的颜色转换基板，其中，第二薄玻璃板具有位于其底表面上的浮凸图案。
11.根据权利要求7所述的颜色转换基板，其中，密封剂由玻璃料形成。
12.根据权利要求7所述的颜色转换基板，其中，所述颜色转换基板还包括设置在量子点涂覆层与密封剂之间的湿气吸收器。
13.一种显示装置，所述显示装置包括：
如权利要求1或7中所述的颜色转换基板；
显示面板，设置在颜色转换基板之上；以及
发光二极管，设置在颜色转换基板的导光板的侧面上，并且与颜色转换基板一起用作侧发光背光单元。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，显示面板包括液晶显示器面板。
15.一种制造颜色转换基板的方法，所述方法包括：
通过用包含量子点的膏料涂覆薄玻璃板来形成量子点涂覆层；
在面对薄玻璃板的位置中设置第二薄玻璃板或导光板，使得量子点涂覆层夹在第二薄玻璃板或导光板与薄玻璃板之间；以及
通过密封剂将薄玻璃板的表面的外围牢固地结合到第二薄玻璃板的面对薄玻璃板的表面的表面的外围或牢固地结合到导光板的面对薄玻璃板的表面的表面的外围。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，形成量子点涂覆层的步骤包括在调节固化膏料的程度的同时在量子点涂覆层侧面上形成浮凸图案。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在形成QD涂覆层的步骤时将密封剂涂敷在薄玻璃板上，或者在设置第二薄玻璃板或导光板的步骤时将密封剂涂敷在第二薄玻璃板或导光板上。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，密封剂由玻璃料或环氧树脂形成。
19.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括在量子点涂覆层周围设置湿气吸收器。
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