CN108365077A - 一种高色域背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高色域背光模组，包括金属背板、光源、反光纸、导光板、膜片、液晶屏；所述光源包括PCB板、LED灯珠，LED灯珠包括LED支架、LED芯片、金线、荧光胶、白条、小焊盘、大焊盘，其中荧光胶由热固型胶水和荧光粉混合热固而成，热固型胶水的材质为有机硅胶、有机树脂中的一种；荧光粉中含有量子点荧光粉，量子点荧光粉的材料为TiO2@CsPbX3@TiO2，TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2为核，CsPbX3包覆在TiO2核外面，在CsPbX3外面再用TiO2包覆。本发明具有色域高、稳定性好、结构简单的特点，通过量子点荧光粉通过修饰工艺，使TiO2@CsPbX3@TiO2对水、氧的稳定性提升；本发明较宽的吸收谱和较窄的激发谱、很高的荧光量子产率、荧光波长可调且覆盖整个可见光波段、线宽窄等优点，能够使显示器的色域达到NTSC 110～140％。

Description

一种高色域背光模组
技术领域
本发明涉及LED背光领域，具体为一种色域高、稳定性好、结构简单的高色域背光模组。
背景技术
液晶显示装置中的背光模组通常包括光源及光学膜片组，可为本身不发光的液晶模组提供亮度充分的平面光，以实现液晶显示装置的显示功能。目前，常用的光源为LED，LED发出的白光透过彩色滤光片可获得NTSC色域约为60～80％的色彩显示。NTSC为国家电视标准委员会简称，NTSC定义为衡量能够显示色彩的数量指标，NTSC采用百分制，NTSC值越高，色彩鲜艳度或能够显示的色彩数量越多。随着显示技术的发展，人们对画面质量要求的不断提升，现有的低色域显示已无法满足实际需求。
量子点具有荧光效率高、发光光谱的半峰窄以及波长可控等优点，发光光谱窄有利于提高三基色的颜色纯度，从而实现更高的色域；波长可控有利于调节白光组成，以便更好的匹配彩色滤光片透过光谱和人眼视觉函数，实现更好的显示亮度。因而，量子点作为发光材料，可实现高色域背光模组的应用需求。
目前，常见的量子点多为II-VI族半导体材料量子点，尤其是镉硫族化物半导体材料量子点，可实现100％左右NTSC的高色域显示。量子点的典型结构式如图1所示。由图1可见，常见的量子点为核壳结构，包括内核和壳层两部分，壳层由内向外又包括壳层1和壳层2(壳层也可以为三层结构)，其中，内核为半导体材料，壳层为包覆在内核表面的致密的无机材料(如ZnS、CdS)。壳层结构可修饰内核的表面缺陷，从而降低半导体材料产生的激发电子在跃迁过程中进入缺陷而湮灭的几率，以及量子点之间的无效跃迁，进而提高量子点的发光效率。然而，致密的壳层结构同时也提高了量子点的制备成本。另外，制备现有量子点的原材料成本较高，进一步增加量子点的制作成本，如制备现有量子点多使用制备工艺复杂、售价较高的有机镉(如二甲基隔)以及有机双配体(如三辛基氧化膦)，以实现内核和壳层有效配合。此外，常见的镉硫族化物半导体量子点在较高的工作温度下，稳定性较差，容易发生电子跃迁淬灭等现象，导致量子点的量子效率大幅降低，影响背光模组的显示效果。
发明内容
本发明的目的在于客服现有技术的不足，提供了一种高色域背光模组，具有色域高、稳定性好、结构简单的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高色域背光模组，包括金属背板、光源、反光纸、导光板、膜片、液晶屏；
所述光源包括PCB板、LED灯珠，PCB板左侧设置有平行于长边，且呈等间距的两个焊盘，焊盘右侧设置有等间距排列的LED灯珠；
所述LED灯珠包括LED支架、LED芯片、金线、荧光胶、白条、小焊盘、大焊盘，其中LED支架为内侧壁倾斜的矩形槽，LED支架底部中间镶嵌一段白条，白条两边分别设置有贯穿LED支架底部的小焊盘、大焊盘；小焊盘、大焊盘分别从LED支架底部两侧伸出；所述LED支架内侧上表面固定有LED芯片，LED芯片上表面左右两侧分别设置有两个电极，两个电极分别通过金线连接到底部的小焊盘和大焊盘；LED支架槽内填充有荧光胶；
所述荧光胶由热固型胶水和荧光粉混合热固而成，热固型胶水的材质为有机硅胶、有机树脂中的一种；荧光粉中含有量子点荧光粉，量子点荧光粉的材料为TiO2@CsPbX3@TiO2，TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2为核，CsPbX3包覆在TiO2核外面，在CsPbX3外面再用TiO2包覆；
所述TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2@CsPbCl3@TiO2、TiO2@CsPbBr3@TiO2、TiO2@CsPbI3@TiO2中的一种；
所述荧光粉中含有YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON中的一种或两种；
所述金属背板形状为L型，金属背板包括背板短边、背板长边，背板长边左侧顶部设置有垂直背板长边的背板短边；所述背板短边左侧安装有光源；所述背板长边上表面设置有反光纸，反光纸上方设置有导光板，导光板上方依次设置有膜片和液晶屏；
所述导光板的下方表面设置有网点结构，所述导光板由塑料板制成，塑料板的材质为PMMA、PC、MS中的一种；所述网点的结构为半圆形、圆形网点、环形网点或条形凸点；网点的排布方式为线性阵列、弧形阵列、乱数排列一种；
所述LED支架的材质由陶瓷、PCT、EMC、SMC中的一种或几种构成，LED支架的尺寸规格为4010、4014、7020、7016中的一种；
所述TiO2@CsPbX3@TiO2的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01、将十八烯至于20～25℃的温水中，随后量取液态的十八烯和油酸，按体积比1:1.4～1.6混合；随后称取Cs2CO3粉末倒入混合液中，配成浓度为95～105mg/ml的混合溶液A，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，得到油酸铯前驱体溶液；
步骤S02、将称量PbX2，并加入到十八烯溶液中，配成浓度为13～14mg/ml的混合溶液B，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，随后向每1ml混合溶液B中，注入0.4～0.5ml油酸和0.5～0.6ml油胺至完全溶解，得到溶液C；
步骤S03、向每1ml溶液C中，加入P25粉末，经120℃氮气氛围，搅拌转速为500～800r/min，得到溶液D；随后抽取油酸铯前驱体溶液逐滴注入溶液D中，得到溶液E，每1ml油酸铯前驱体溶液对应0.4～0.6ml的溶液D；
步骤S04、将溶液E连同容器，快速置于冰水浴中，静置5～10s；随后经反复漂洗和离心，并冷冻干燥，得到TiO2@CsPbX3粉末；
步骤S05、称取TiO2@CsPbX3粉末加入无水乙醇中，经500r/min搅拌10min，并逐滴加入TiCl4溶液，形成TiO2@CsPbX3粉末、TiCl4的浓度分别为0.02～0.04mg/ml、0.05～0.1ml/ml的溶液F；
步骤S06、将溶液F置于空气中，经500r/min搅拌48～72h，再经乙醇漂洗、离心、冷冻干燥后，得到为TiO2@CsPbX3@TiO2粉末；
所述PbX2为PbCl2、PbBr2、PbI2中的一种；
该背光模组的制作方法，包括以下步骤：
步骤S11、将所述LED芯片固晶到LED支架上，通过金线分别将LED芯片上方的两个电极连接小焊盘、大焊盘；向LED支架槽内加入荧光粉和胶水混合的荧光胶，80～100℃烘烤1～2h固化荧光胶，形成LED灯珠；
步骤S12、将上述LED灯珠通过锡膏焊接在PCB板上；
步骤S13、将两个焊盘用导线引出，待与电源连接；
步骤S14、将所述PCB板的背部通过背胶贴于背板短边内侧，背板长边上方依次放置反光纸、导光板、膜片、液晶屏，完成背光模组的制作。
本发明提供了一种高色域背光模组，具有色域高、稳定性好、结构简单的特点。本发明对量子点荧光粉通过修饰工艺，使量子点材料CsPbX3包覆在TiO2核上，并用TiO2包覆CsPbX3，使TiO2@CsPbX3@TiO2对水、氧的稳定性提升；TiO2@CsPbX3@TiO2具有较宽的吸收谱和较窄的激发谱、高荧光量子产率、窄半波宽等优点，能够使显示器的色域达到NTSC 110～140％。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种高色域背光模组结构示意图；
图2为本发明一种高色域背光模组的光源结构示意图；
图3为本发明一种高色域背光模组的LED灯珠结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高色域背光模组，参见图1-3，包括金属背板1、光源2、反光纸3、导光板4、膜片5、液晶屏6；
所述光源2包括PCB板21、LED灯珠22，PCB板21左侧设置有平行于长边，且呈等间距的两个焊盘211，焊盘211右侧设置有等间距排列的LED灯珠22；
所述LED灯珠22包括LED支架221、LED芯片222、金线223、荧光胶224、白条225、小焊盘226、大焊盘227，其中LED支架221为内侧壁倾斜的矩形槽，LED支架221底部中间镶嵌一段白条225，白条225两边分别设置有贯穿LED支架221底部的小焊盘226、大焊盘227；小焊盘226、大焊盘227分别从LED支架221底部两侧伸出；所述LED支架221内侧上表面固定有LED芯片222，LED芯片222上表面左右两侧分别设置有两个电极，两个电极分别通过金线223连接到底部的小焊盘226和大焊盘227；LED支架221槽内填充有荧光胶224；
所述荧光胶224由热固型胶水和荧光粉混合热固而成，热固型胶水的材质为有机硅胶、有机树脂中的一种；荧光粉中含有量子点荧光粉，量子点荧光粉的材料为TiO2@CsPbX3@TiO2，TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2为核，CsPbX3包覆在TiO2核外面，在CsPbX3外面再用TiO2包覆，外层TiO2隔绝水、氧，提升该量子点荧光粉的稳定性；
所述TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2@CsPbCl3@TiO2、TiO2@CsPbBr3@TiO2、TiO2@CsPbI3@TiO2中的一种；
所述荧光粉中含有YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON中的一种或两种；
所述金属背板1形状为L型，金属背板1包括背板短边11、背板长边12，背板长边12左侧顶部设置有垂直背板长边12的背板短边11；所述背板短边11左侧安装有光源2；所述背板长边12上表面设置有反光纸3，反光纸3上方设置有导光板4，导光板4上方依次设置有膜片5和液晶屏6；
所述导光板4的下方表面设置有网点结构，所述导光板4由塑料板制成，塑料板的材质为PMMA、PC、MS中的一种；所述网点的结构为半圆形、圆形网点、环形网点或条形凸点；网点的排布方式为线性阵列、弧形阵列、乱数排列中的一种；
所述LED支架221的材质由陶瓷、PCT、EMC、SMC中的一种或几种构成，LED支架221的尺寸规格为4010、4014、7020、7016中的一种；
所述TiO2@CsPbX3@TiO2的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01、将十八烯至于20～25℃的温水中，随后量取液态的十八烯和油酸，按体积比1:1.4～1.6混合；随后称取Cs2CO3粉末倒入混合液中，配成浓度为95～105mg/ml的混合溶液A，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，得到油酸铯前驱体溶液；
步骤S02、将称量PbX2，并加入到十八烯溶液中，配成浓度为13～14mg/ml的混合溶液B，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，随后向每1ml混合溶液B中，注入0.4～0.5ml油酸和0.5～0.6ml油胺至完全溶解，得到溶液C；
步骤S03、向每1ml溶液C中，加入P25粉末，P25粉末为商业TiO2粉末P25，经120℃氮气氛围，搅拌转速为500～800r/min，得到溶液D；随后抽取油酸铯前驱体溶液逐滴注入溶液D中，得到溶液E，每1ml油酸铯前驱体溶液对应0.4～0.6ml的溶液D；
步骤S04、将溶液E连同容器，快速置于冰水浴中，静置5～10s；随后经反复漂洗和离心，并冷冻干燥，得到TiO2@CsPbX3粉末；
步骤S05、称取TiO2@CsPbX3粉末加入无水乙醇中，经500r/min搅拌10min，并逐滴加入TiCl4溶液，形成TiO2@CsPbX3粉末、TiCl4的浓度分别为0.02～0.04mg/ml、0.05～0.1ml/ml的溶液F；
步骤S06、将溶液F置于空气中，经500r/min搅拌48～72h，再经乙醇漂洗、离心、冷冻干燥后，得到为TiO2@CsPbX3@TiO2粉末；
所述PbX2为PbCl2、PbBr2、PbI2中的一种；
该背光模组的制作方法，包括以下步骤：
步骤S11、将所述LED芯片222固晶到LED支架221上，通过金线223分别将LED芯片222上方的两个电极连接小焊盘226、大焊盘227；向LED支架221槽内加入荧光粉和胶水混合的荧光胶224，80～100℃烘烤1～2h固化荧光胶224，形成LED灯珠22；
步骤S12、将上述LED灯珠22通过锡膏焊接在PCB板21上；
步骤S13、将两个焊盘用导线引出，待与电源连接；
步骤S14、将所述PCB板21的背部通过背胶贴于背板短边11内侧，背板长边12上方依次放置反光纸3、导光板4、膜片5、液晶屏6，完成背光模组的制作。
工作原理：
量子点荧光粉通过修饰工艺，使量子点材料CsPbX3包覆在TiO2核上，并用TiO2包覆CsPbX3，使TiO2@CsPbX3@TiO2对水、氧的稳定性提升；
因为TiO2@CsPbX3@TiO2具有较宽的吸收谱和较窄的激发谱、高荧光量子产率、窄半波宽等优点，能够使显示器的色域达到NTSC 110～140％。
本发明提供了一种高色域背光模组，具有色域高、稳定性好、结构简单的特点。本发明对量子点荧光粉通过修饰工艺，使量子点材料CsPbX3包覆在TiO2核上，并用TiO2包覆CsPbX3，使TiO2@CsPbX3@TiO2对水、氧的稳定性提升；TiO2@CsPbX3@TiO2具有较宽的吸收谱和较窄的激发谱、高荧光量子产率、窄半波宽等优点，能够使显示器的色域达到NTSC 110～140％。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高色域背光模组，包括金属背板(1)、光源(2)、反光纸(3)、导光板(4)、膜片(5)、液晶屏(6)，其特征在于：
所述光源(2)包括PCB板(21)、LED灯珠(22)，PCB板(21)左侧设置有平行于长边，且呈等间距的两个焊盘(211)，焊盘(211)右侧设置有等间距排列的LED灯珠(22)；
所述LED灯珠(22)包括LED支架(221)、LED芯片(222)、金线(223)、荧光胶(224)、白条(225)、小焊盘(226)、大焊盘(227)，其中LED支架(221)为内侧壁倾斜的矩形槽，LED支架(221)底部中间镶嵌一段白条(225)，白条(225)两边分别设置有贯穿LED支架(221)底部的小焊盘(226)、大焊盘(227)；小焊盘(226)、大焊盘(227)分别从LED支架(221)底部两侧伸出；所述LED支架(221)内侧上表面固定有LED芯片(222)，LED芯片(222)上表面左右两侧分别设置有两个电极，两个电极分别通过金线(223)连接到底部的小焊盘(226)和大焊盘(227)；LED支架(221)槽内填充有荧光胶(224)；
所述荧光胶(224)由热固型胶水和荧光粉混合热固而成，热固型胶水的材质为有机硅胶、有机树脂中的一种；荧光粉中含有量子点荧光粉，量子点荧光粉的材料为TiO2@CsPbX3@TiO2，TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2为核，CsPbX3包覆在TiO2核外面，在CsPbX3外面再用TiO2包覆。
2.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述TiO2@CsPbX3@TiO2为TiO2@CsPbCl3@TiO2、TiO2@CsPbBr3@TiO2、TiO2@CsPbI3@TiO2中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述荧光粉中含有YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述金属背板(1)形状为L型，金属背板(1)包括背板短边(11)、背板长边(12)，背板长边(12)左侧顶部设置有垂直背板长边(12)的背板短边(11)；所述背板短边(11)左侧安装有光源(2)；所述背板长边(12)上表面设置有反光纸(3)，反光纸(3)上方设置有导光板(4)，导光板(4)上方依次设置有膜片(5)和液晶屏(6)。
5.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述导光板(4)的下方表面设置有网点结构，所述导光板(4)由塑料板制成，塑料板的材质为PMMA、PC、MS中的一种；所述网点的结构为半圆形、圆形网点、环形网点或条形凸点；网点的排布方式为线性阵列、弧形阵列、乱数排列中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述LED支架(221)的材质由陶瓷、PCT、EMC、SMC中的一种或几种构成，LED支架(221)的尺寸规格为4010、4014、7020、7016中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述TiO2@CsPbX3@TiO2的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01、将十八烯至于20～25℃的温水中，随后量取液态的十八烯和油酸，按体积比1:1.4～1.6混合；随后称取Cs2CO3粉末倒入混合液中，配成浓度为95～105mg/ml的混合溶液A，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，得到油酸铯前驱体溶液；
步骤S02、将称量PbX2，并加入到十八烯溶液中，配成浓度为13～14mg/ml的混合溶液B，并将混合溶液A放入氮气氛围下，加热到120～150℃，保温1～2小时，随后向每1ml混合溶液B中，注入0.4～0.5ml油酸和0.5～0.6ml油胺至完全溶解，得到溶液C；
步骤S03、向每1ml溶液C中，加入P25粉末，经120℃氮气氛围，搅拌转速为500～800r/min，得到溶液D；随后抽取油酸铯前驱体溶液逐滴注入溶液D中，得到溶液E，每1ml油酸铯前驱体溶液对应0.4～0.6ml的溶液D；
步骤S04、将溶液E连同容器，快速置于冰水浴中，静置5～10s；随后经反复漂洗和离心，并冷冻干燥，得到TiO2@CsPbX3粉末；
步骤S05、称取TiO2@CsPbX3粉末加入无水乙醇中，经500r/min搅拌10min，并逐滴加入TiCl4溶液，形成TiO2@CsPbX3粉末、TiCl4的浓度分别为0.02～0.04mg/ml、0.05～0.1ml/ml的溶液F；
步骤S06、将溶液F置于空气中，经500r/min搅拌48～72h，再经乙醇漂洗、离心、冷冻干燥后，得到为TiO2@CsPbX3@TiO2粉末。
8.根据权利要求7所述的一种高色域背光模组，其特征在于，所述PbX2为PbCl2、PbBr2、PbI2中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种高色域背光模组，其特征在于，该背光模组的制作方法，包括以下步骤：
步骤S11、将所述LED芯片(222)固晶到LED支架(221)上，通过金线(223)分别将LED芯片(222)上方的两个电极连接小焊盘(226)、大焊盘(227)；向LED支架(221)槽内加入荧光粉和胶水混合的荧光胶(224)，80～100℃烘烤1～2h固化荧光胶(224)，形成LED灯珠(22)；
步骤S12、将上述LED灯珠(22)通过锡膏焊接在PCB板上；
步骤S13、将两个焊盘用导线引出，待与电源连接；
步骤S14、将所述PCB板(21)的背部通过背胶贴于背板短边(11)内侧，背板长边(12)上方依次放置反光纸(3)、导光板(4)、膜片(5)、液晶屏(6)，完成背光模组的制作。
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