CN108224234B - 一种量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置，涉及显示技术领域，以降低激励光源发光时所散发出的热量对量子点材料发光效率的影响。所述包括量子点材料单元以及位于所述量子点材料单元的一端的第一激励光源；量子点材料单元包括量子点芯层单元以及封装量子点芯层单元的全反射包封单元，量子点芯层单元相对第一激励光源出光面的端面设有第一遮光封装层；量子点光源还包括反光单元，用于反射所述量子点芯层单元被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外。所述背光模组包括上述技术方案所述量子点光源。本发明提供的量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置用于显示中。

Description

一种量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置。

背景技术

量子点材料是一种粒径在1-20nm的半导体纳米材料，其主要由副族元素组成，可以被光照激发出单色光，这使得量子点材料有可能被应用到显示技术领域。

例如：将量子点材料应用于背光模组时，量子点材料装在玻璃管中，然后将玻璃管置于激励光源的出光面，以利用激励光源发出的光线激发玻璃管中的量子点材料发出单色光，从而使得背光模组所提供的光线色域比较高。然而，激励光源在发光时会使得与激励光源距离较近的量子点材料处在较高温度环境中，导致量子点材料的晶体缺陷较大，从而降低量子点材料发出单色光的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量子点光源及其发光方法、背光模组、显示装置，以降低激励光源发光时所散发出的热量对量子点材料发光效率的影响。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种量子点光源，该量子点光源包括量子点材料单元以及位于所述量子点材料单元的一端的第一激励光源；所述量子点材料单元包括量子点芯层单元以及封装量子点芯层单元的全反射包封单元，所述量子点芯层单元相对第一激励光源出光面的端面设有第一遮光封装层；所述量子点光源还包括反光单元，用于反射所述量子点芯层单元被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外。

与现有技术相比，本发明提供的量子点光源中，第一激励光源位于量子点材料单元的一端，量子点材料单元中量子点芯层单元被封装在全反射包封单元，而量子点芯层单元相对第一激励光源出光面的端面设有第一遮光封装层，这使得第一激励光源发出的光线不会照射到量子点芯层单元，而是通过全反射包封单元全反射到量子点芯层单元，以激发量子点芯层单元发光，在这个过程中第一激励光源所发出的光线的热量通过全反射包封单元的全反射过程消耗，使得量子点芯层单元处在较低的环境温度中，从而降低激励光源发光时所散发出的热量对量子点材料发光效率的影响。

不仅如此，本发明提供的量子点光源还包括反光单元，反光单元能够反射量子点芯层单元被激发出的光线和第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外，从而保证量子点光源所发出的光线可以正常出射。

本发明还提供了一种上述技术方案提供的所述量子点光源的发光方法，该量子点光源的发光方法包括：

第一激励光源发出光线；

第一激励光源发出的光线被全反射包封单元反射到量子点芯层单元，使得所述量子点芯层单元在激励光线的激发下发光；

反光单元反射所述量子点芯层单元被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外。

与现有技术相比，本发明提供的量子点光源的发光方法的有益效果与上述技术方案提供的所述量子点光源的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种背光模组，该背光模组包括上述技术方案所述量子点光源。

与现有技术相比，本发明提供的背光模组的有益效果与上述技术方案提供的所述量子点光源的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述技术方案所述的背光模组。

与现有技术相比，本发明提供的显示装置的有益效果与上述技术方案提供的所述背光模组的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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为本发明实施例提供的量子点光源的核心结构示意图；

图2为本发明实施例的量子点光源的第一种结构示意图；

图3为本发明实施例的量子点光源的第二种结构示意图；

图4为本发明实施例的量子点光源的第三种结构示意图；

图5为本发明实施例的量子点光源的第四种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的量子点光源的发光方法的流程图。

附图标记：

1-量子点材料单元， 10-量子点芯层单元；

101-第一量子点芯层， 102-第二量子点芯层；

11-全反射包封单元， 110-导光孔；

111-外包封层， 112-内包封层；

21-第一激励光源， 22-第二激励光源；

3-反光单元， 31-第一反光层；

32-第二反光层， 4-导热层；

5-导光板， a-第一密封层；

b-第二密封层。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～图5，本发明实施例提供的量子点光源包括量子点材料单元1以及位于量子点材料单元1的一端的第一激励光源21；量子点材料单元1包括量子点芯层单元10以及封装量子点芯层单元10的全反射包封单元11，量子点芯层单元10的一端与第一激励光源21的出光面相对，量子点光源还包括反光单元3，用于反射量子点芯层单元10被激发出的光线和第一激励光源21所发出的光线至全反射包封单元11外。其中，量子点芯层单元10相对第一激励光源21出光面的端面设有第一遮光封装层。

需要发光时，第一激励光源21发出光线，第一激励光源21发出的光线被全反射包封单元11反射到量子点芯层单元10，使得量子点芯层单元10在激励光线的激发下发光；

反光单元3反射量子点芯层单元10被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至全反射包封单元11外。

基于本发明实施例提供的量子点光源结构和发光过程可知：第一激励光源21位于量子点材料单元1的一端，量子点材料单元1中量子点芯层单元10被封装在全反射包封单元11，而量子点芯层单元10相对第一激励光源21出光面的端面设有第一遮光封装层，这使得第一激励光源21发出的光线不会照射到量子点芯层单元10，而是通过全反射包封单元11全反射到量子点芯层单元10，以激发量子点芯层单元10发光，在这个过程中第一激励光源21所发出的光线的热量通过全反射包封单元11的全反射过程消耗，使得量子点芯层单元10处在较低的环境温度中，从而降低激励光源发光时所散发出的热量对量子点材料发光效率的影响。

不仅如此，本发明实施例提供的量子点光源还包括反光单元3，反光单元3能够反射量子点芯层单元10被激发出的光线和第一激励光源21所发出的光线至所述全反射包封单元11外，从而保证量子点光源所发出的光线可以正常出射。

需要说明的是，本发明实施例中反光单元3可以为反射镜、反射片或发射膜层，也可以为多个反射片、反射膜的结合组成。

考虑到成本问题，在不影响发光的情况下，本发明实施例中还可以调整量子点芯层单元的芯径大小，使得量子点芯层单元在较低的使用量下发光。

本发明实施例中量子点材料单元1的具体形式可以为光纤或者其他可以实现的方式。例如：当量子点材料单元1的具体形式为光纤时，可先行制作全反射包封单元11，在制作全反射包封单元11时，全反射包封单元11内部留出至芯孔，以在完成全反射包封单元11后，将量子点材料灌入芯孔中，以形成量子点芯层单元10，并实现量子点芯层单元10封装量子点芯层单元10。而第一遮光封装层如果沿着芯孔的轴向方向延伸时，还可以通过限定第一遮光封装层延伸的长度，以使得第一激励光源21所发出的光线在全反射包封单元11经过较多次反射，再照射到量子点芯层单元10上，从而进一步消耗第一激励光源21所发出的光线散发出的热量，以保证量子点芯层单元10。

示例性的，第一遮光封装层在芯孔的轴向方向延伸长度是芯孔径向长度的0.1倍～0.2倍。

具体的，上述实施例中全反射包封单元11包括外包封层111以及设在外包封层111内的内包封层112，而要使得全反射包封单元11能够实现全反射，以避免第一激励光源21所发出的光线通过全反射包封单元11逃逸，上述实施例中量子点芯层单元10设在内包封层112内，量子点芯层单元10的折射率大于内包封层112的折射率，内包封层112的折射率大于外包封层111的折射率。

示例性的，上述实施例中外包封层111、内包封层112一般采用石英玻璃制作，而石英玻璃的折射率在1.5左右，因此，上述实施例中量子点芯层单元10的折射率为1.6，即量子点材料选用折射率为1.6左右的量子点材料。

经过试验证明，通过外包封层111的折射率、内包封层112的折射率、量子点芯层单元10的折射率的相互协助，保证第一激励光源21所发出的光线在照射到外包封层111时，能够被外包封层111全反射到量子点芯层单元10，以激发量子点芯层单元10发光，同时也能够使得量子点芯层单元10被激发出的光线照射到外包封层111时，被外包封层111全反射，并借助反光单元3反射量子点芯层单元10被激发出的光线和第一激励光源21所发出的光线至全反射包封单元11外。

可见，本发明实施例提供的量子点光源中，通过第一遮光封装层、外包封层111的折射率、内包封层112的折射率、量子点芯层单元10的折射率以及反光单元3共同协作，限定了量子点光源所发出的光线光路，使得本发明实施例提供的量子点光源的光路具有可控性。

可选的，如图1-图5所示，本发明实施例中量子点芯层单元10包括至少一种颜色的量子点芯层，每种颜色的量子点芯层的数量至少为一个。

示例性的，第一激励光源21为蓝色LED时，量子点芯层单元10包括红色量子点芯层和绿色量子点芯层，当第一激励光源21所发出的蓝色光线照射到红色量子点芯层和绿色量子点芯层，红色量子点芯层被激发出红色光线，绿色量子点芯层被激发出绿色光线，红色光线、绿色光线与蓝色光线可混合成白光作为背光光源使用，而无需其他光源配合。

当然，第一激励光源21所发出的某一颜色光线与量子点芯层单元10中不同颜色的量子点芯层所发出的单色光混合，也可以为具有颜色的光线，只是此时作为背光光源使用时，需要配合其他光源使用，使得背光模组射向显示面板的光为白光。

而考虑到制作量子点材料时，会掺入稳定剂对量子点材料进行改性，以保证量子点材料被激发出的光线具有较高的纯度，但这也使得改性后的量子点材料暴露在空气时，容易发生聚集成团的问题，从而影响量子点材料被激发出的光线的纯度。为此，本发明实施例中量子点芯层单元10的一端设有具有防水防潮功能的第一密封层a，另一端设有具有防水防潮功能的第二密封层b，这样就能够隔绝空气，保证量子点材料的使用寿命。而由于第一密封层a与第一激励光源21的出光面相对，因此，第一密封层a为第一遮光封装层。其中，第一密封层a和第二密封层b均可以采用防水防潮功能的密封胶制作。

下面结合附图对本发明实施例所给出的量子点光源的几种具体实现结构进行详细描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的量子点光源的第一种结构示意图中，弧状结构的量子点材料单元1，第一激励光源21设在弧状结构的量子点材料单元1的弧始端，反光单元3位于弧状结构的量子点材料单元1的弧末端；此时反射单元为反射镜。

而由于反射单元设在位于弧状结构的量子点材料单元1的弧末端，也就是量子点芯层单元10背离第一激励光源21的端面，为了不影响出光，第二密封层b应当透光，以保证量子点材料单元1被激发的光线和第一激励光源21所发出的光线经过弧状结构的量子点材料单元1多次反射后，可以从透光密封胶所在端面出射。

具体的，由于量子点材料单元1为弧状结构的量子点材料单元，使得量子点芯层单元10被激发的光线和第一激励光源21所发出的光线经过弧状结构的量子点材料单元多次反射后，能够以小于90°的入射角射向反光单元3，这样反光单元3就能够改变从透光密封胶所在端面出射的光线的传播方向，使得从透光密封胶所在端面出射的光线能够射到全反射包封单元11外。

至于反光单元3反射光线的方向，则根据弧状结构的量子点材料单元的弧内缘朝向有关，如果弧状结构的量子点材料单元的弧内缘朝向图2上方，则从弧状结构的量子点材料单元射出的光线斜向上射向到反光单元3，而反光单元3则将这些光线反射，使得这些光线朝向弧状结构的量子点材料单元上方出射。

当量子点光源的第一种结构应用于背光模组时，将导光板5设在弧状结构的量子点材料单元的弧内缘所在方向，这样反光单元3所反射的光源能够以侧入的方式射进导光板5内。

而为了更好的散热，本发明实施例中还包括导热层4，其包裹量子点材料单元1。具体的，全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有导热层4，第一激励光源21位于导热层外，这样就能够保证量子点芯层单元10的散热性，以避免量子点芯层单元10内部因为热量积聚所导致的量子点材料发光效率降低。

如图1和图3所示，本发明实施例提供的量子点光源的第二种结构中，量子点芯层单元10包括多个第一量子点芯层101和多个第二量子点芯层102，其他结构均与量子点光源的第一种结构相同。

其中，第一量子点芯层101被激发出的光线颜色与第二量子点芯层102被激发出的光线颜色不同。

如图1和图4所示，本发明实施例提供的量子点光源的第三种结构中，反光单元3至少包括第一反光层，第一反光层可以为反射镜；全反射包封单元11位于第一反光层31的反光面，全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有多个导光孔110。

由于全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有导光孔110，影响了全反射包封单元11的全反射性能，也就是说，通过在全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面开设导光孔110，破坏了光线在全反射包封单元11内的全反射环境，使得光线可以通过全反射包封单元11上的导光孔110出射，而由于全反射包封单元11位于第一反光层31的反光面，使得第一反光层31可以将出射的光线反射，从而调整光线出射方向。

进一步，如图1和图4所示，为了避免不必要的光损失，本发明实施例中反光单元3还包括第二反光层32，第二反光层32可以为反射膜，第二反光层32设在量子点材料单元1背离第一激励光源21出光面的端面，使得光线射向第二反光层32时，第二反光层32能够将光线反射回到量子点材料单元1内，保证光线从导光孔110出射。结合第二反光层32的设置，本发明提供的量子点光源的第三种结构中，此时，该第二密封层b可以透光，也可以不透光。

如图1和图5所示，本发明实施例提供的量子点光源的第四种结构中，还包括第二激励光源22，此时量子点材料单元1背离第一激励光源21出光面的端面设有第二激励光源22，且量子点芯层单元10相对第二激励光源22出光面的端面设有第二遮光封装层，以尽量减少第二激励光源22发出的光线辐射出的热量，对量子点材料的发光效率的影响。其中，第二遮光封装层即为上述第二密封层b。

而考虑到量子点材料单元1两端均设有激励光源，为了使得被激发出的光线可以出射，本发明实施例中全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有多个导光孔110，反光单元3至少包括第一反光层31，第一反光层31为反射镜，全反射包封单元11位于第一反光层31的反光面，以利用导光孔110使得量子点材料单元1中的光线出射，而利用第一反光层将出射的光线改变方向。

需要说明的是，本发明实施例提供的量子点光源的第三、四种结构中，由于全反射包封单元11位于第一反光层31的反光面，这样第一反光层31能够将量子点材料单元1所出射的光线向图4和图5的上方反射。当本发明实施例提供的量子点光源的第三、四种结构应用于背光模组时，可以将导光板设在量子点材料单元1的上方，使得第一反光层31所反射的光线从导光板的底部入射。

另外，本发明实施例提供的量子点光源的第三、四种结构中，全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有的多个导光孔110等间距的排列，以保证光线出射的均匀性。

具体的，当全反射包封单元11包括外包封层111和内包封层112时，多个导光孔110开设在外包封层111上。

如图1-图6所示，本发明实施例还提供了一种上述实施例提供的量子点光源的发光方法，该量子点光源的发光方法包括：

步骤S100：第一激励光源21发出光线；

步骤S200：第一激励光源21发出的光线被全反射包封单元11反射到量子点芯层单元10，使得量子点芯层单元10在激励光线的激发下发光；

步骤S300：反光单元3反射量子点芯层单元10被激发出的光线和第一激励光源21所发出的光线至全反射包封单元11外。

与现有技术相比，本发明实施例提供的量子点光源的发光方法的有益效果与上述计数法方案提供的量子点光源的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明实施例还提供了一种背光模组，该背光模组包括上述实施例提供的量子点光源。

与现有技术相比，本发明实施例提供的背光模组的有益效果与上述技术方案提供的量子点光源的有益效果相同，在此不做赘述。

具体的，当背光模组还包括导光板，上述量子点光源位于导光板的底部；

如图1和图2所示，量子点材料单元1为弧状结构的量子点材料单元，第一激励光源21设在弧状结构的量子点材料单元的弧始端，反光单元3位于弧状结构的量子点材料单元的弧末端，导光板5靠近所述弧状结构的量子点材料单元的弧内缘，导光板5的入光面靠近弧状结构的量子点材料单元的弧末端，此时导光板5为侧入式导光板，具体参见前文对图2的详细描述。

如图1、图4和图5所示，反光单元3至少包括第一反光层31，全反射包封单元11位于所述第一反光层31的反光面，全反射包封单元11背离量子点芯层单元10的表面设有多个导光孔110，量子点材料单元1位于所述导光板的入光面与第一反光层31之间，此时导光板为直上式导光板，导光板的入光面为导光板的底部，具体参见前文对图4和图5的详细描述。

本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述实施例提供的量子点光源。

与现有技术相比，本发明实施例提供的显示装置的有益效果与上述技术方案提供的量子点光源的有益效果相同，在此不做赘述。

其中，上述实施例提供的显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种量子点光源，其特征在于，包括量子点材料单元以及位于所述量子点材料单元的一端的第一激励光源；所述量子点材料单元包括量子点芯层单元以及封装量子点芯层单元的全反射包封单元，所述量子点芯层单元的一端与所述第一激励光源的出光面相对，所述量子点芯层单元相对第一激励光源出光面的端面设有第一遮光封装层；所述量子点光源还包括反光单元，用于反射所述量子点芯层单元被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外。

2.根据权利要求1所述的量子点光源，其特征在于，所述全反射包封单元包括外包封层以及设在所述外包封层内的内包封层，所述量子点芯层单元设在所述内包封层内，所述量子点芯层单元的折射率大于所述内包封层的折射率，所述内包封层的折射率大于所述外包封层的折射率。

3.根据权利要求1所述的量子点光源，其特征在于，所述量子点芯层单元包括至少一种颜色的量子点芯层，每种颜色的量子点芯层的数量至少为一个。

4.根据权利要求1～3任一项所述的量子点光源，其特征在于，所述量子点材料单元为弧状结构的量子点材料单元，所述第一激励光源设在所述弧状结构的量子点材料单元的弧始端，所述反光单元位于所述弧状结构的量子点材料单元的弧末端；其中，

所述全反射包封单元背离所述量子点芯层单元的表面设有导热层，所述第一激励光源位于所述导热层外。

5.根据权利要求1～3任一项所述的量子点光源，其特征在于，所述反光单元至少包括第一反光层，所述全反射包封单元位于所述第一反光层的反光面，所述全反射包封单元背离所述量子点芯层单元的表面设有多个导光孔。

6.根据权利要求5所述的量子点光源，其特征在于，所述反光单元还包括第二反光层，所述第二反光层设在所述量子点材料单元背离第一激励光源出光面的端面；或，

所述量子点材料单元背离第一激励光源出光面的端面设有第二激励光源，所述量子点芯层单元相对第二激励光源出光面的端面设有第二遮光封装层。

7.一种权利要求1～6任一项所述量子点光源的发光方法，其特征在于，包括：

第一激励光源发出光线；

第一激励光源发出的光线被全反射包封单元反射到量子点芯层单元，使得所述量子点芯层单元在激励光线的激发下发光；

反光单元反射所述量子点芯层单元被激发出的光线和所述第一激励光源所发出的光线至所述全反射包封单元外。

8.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述量子点光源。

9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括导光板，所述量子点光源位于所述导光板的底部；

当所述量子点材料单元为弧状结构的量子点材料单元，所述第一激励光源设在所述弧状结构的量子点材料单元的弧始端，所述反光单元位于所述弧状结构的量子点材料单元的弧末端，所述导光板靠近所述弧状结构的量子点材料单元的弧内缘，所述导光板的入光面靠近所述弧状结构的量子点材料单元的弧末端；

当所述反光单元至少包括第一反光层，所述全反射包封单元位于所述第一反光层的反光面，所述全反射包封单元背离所述量子点芯层单元的表面设有多个导光孔，所述量子点材料单元位于所述导光板的入光面与所述第一反光层之间。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求8或9所述的背光模组。

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