CN109445191A - 发光件及其制作方法、背光源和显示装置 - Google Patents

发光件及其制作方法、背光源和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光件，所述发光件包括发光元件和量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光，所述发光件还包括各向异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光芯片接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数，本发明还提供一种背光源、一种显示装置和一种发光件的制造方法。所述发光件能够避免量子点因为温度升高的而猝灭，延长量子点的使用寿命，进而提高所述发光件本身的信赖性。

Description

发光件及其制作方法、背光源和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，提供了一种发光件以及该发光件的制作方法，一种包括所述发光件的背光源以及一种包括所述背光源的显示装置。
背景技术
量子点发光材料在液晶显示技术领域应用广泛，目前将量子点发光材料封装进发光件中的方法包括“芯片封装型”，具体地，所述“芯片封装型”指的是使用量子点发光材料替代传统荧光粉材料封装在贴片发光芯片上，可以最大化量子点的激发效率。但是，现有技术中的“芯片封装型”发光件存在量子点猝灭的问题。
因此，如何设计一种新的发光件以降低甚至消除量子点猝灭的情况成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光件以及该发光件的制作方法，包括所述发光件的背光源以及包括所述背光源的显示装置。所述发光件能够减少甚至避免量子点因为温度升高的而猝灭的情况，延长量子点的使用寿命，进而提高所述发光件本身的信赖性。
为解决上述技术问题，作为本发明第一个方面，提供一种发光件，所述发光件包括发光元件和量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光，其中，所述发光件还包括各向异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光元件接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数。
优选地，所述发光件包括具有出光口的壳体，所述发光元件和所述各向异性导热层设置在所述壳体内，所述各向异性导热层覆盖所述发光元件，所述量子点层设置在所述各向异性导热层远离所述发光元件的一侧，并位于所述出光口处，且所述各向异性导热层能够透光。
优选地，所述各向异性导热层包括透明基体和多个导热颗粒，多个所述导热颗粒分散在所述透明基体中，所述导热颗粒在所述透明基体中按照预定顺序排布，以使得所述各向异性导热层实现各向异性导热，其中，所述各向异性导热层沿平行于所述发光元件的表面的方向的导热系数大于所述各向异性导热层厚度方向的导热系数。
优选地，所述导热颗粒的材料包括导热导磁性材料。
优选地，所述导热颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为10wt％～20wt％。
优选地，所述各向异性导热层还包括多个分光颗粒，多个所述分光颗粒分散在所述透明基体中，且所述分光颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为5wt％～20wt％。
作为本发明第二个方面，提供一种背光源，所述背光源包括发光件，其中，所述发光件为本发明所提供的发光件。
作为本发明第三个方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括背光源，其中，所述背光源为本发明所提供的背光源。
作为本发明第四个方面，提供一种发光件的制作方法，其中，所述制作方法包括：
提供发光元件；
形成各向异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光元件接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数；
形成量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光。
优选地，在提供发光元件的步骤中，所述发光元件设置在具有出光口的壳体中，在所述形成量子点层的步骤中，所述量子点层位于所述出光口处，
所述形成各向异性导热层的步骤包括：
在所述壳体内填充中间基体材料组合物，以使得所述中间基体材料组合物覆盖所述发光元件，其中，所述中间基体材料组合物包括透明基体材料、多个导热颗粒和多个分光颗粒，其中，多个所述导热颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为10wt％～20wt％，多个所述分光颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为5wt％～20wt％；
磁化所述中间基体材料组合物，以使得所述导热颗粒按照预定顺序排布；
固化所述中间基体材料组合物以形成所述各向异性导热层，所述各向异性导热层沿平行于所述发光元件的表面的方向的导热系数大于所述各向异性导热层厚度方向的导热系数。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中量子点处于激发状态的示意图；
图2为现有技术中的发光件的结构示意图；
图3为本发明所提供的发光件的结构示意图；
图4为制作本发明所述发光件的过程中，对导热层中导热颗粒进行磁化的示意图；
图5为本发明中所述发光件的导热层的导热系数二维模型示意图；
图6为本发明所提供的背光源的结构示意图；
图7为本法明所提供的发光件的制作方法流程图；
图8为图7中步骤S2的具体流程示意图。
附图标记说明
100：发光件 101：发光元件
102：量子点层 103：壳体
104：各向异性导热层 1021：量子点
1041：导热颗粒 1042：透明基体
200：导光板
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的发明人研究发现，现有技术中发光件存在量子点猝灭的原因在于：如图1和图2所示，发光件的结构中，量子点层102'直接与发光元件101'接触，量子点4'接收到发光元件发射的光线1'而激发出光线2'。所述发光元件在激发所述量子点工作的同时会产生热量，热量会如箭头3'所示传递给量子点，导致量子点温度升高发生猝灭。
有鉴于此，作为本发明的一个方面，提供了一种发光件，如图3所示，发光件100包括发光元件101和量子点层102，量子点层102能够在发光元件101发出的光的激发下发光，其中，发光件100还包括各向异性导热层104，各向异性导热层104与发光元件101接触，且各向异性导热层104在该各向异性导热层104朝向量子点层102的方向上的导热系数小于各向异性导热层104其他方向的导热系数。
如上所述，由于该各向异性导热层104朝向量子点层102的方向上的导热系数小于各向异性导热层104其他方向的导热系数，并且在发光件100中设置各向异性导热层104与发光元件101直接接触，使得发光元件101产生的大部分热量可以沿该各向异性导热层104的导热系数较大的方向导出至与该各向异性导热层104接触的部件(例如，壳体等散热性能良好的部件)，仅有少部分热量沿该各向异性导热层104朝向量子点层102的方向传递至量子点层102，从而避免量子点层102中的量子点因为温度升高的而猝灭，延长量子点的使用寿命，进而提高发光件自身的信赖性。
本发明对于发光件的结构不做特殊限定，例如，作为一种优选地实施方式，如图3所示，发光件100包括具有出光口的壳体103，发光元件101和各向异性导热层104设置在壳体103内，各向异性导热层104覆盖发光元件101，量子点层102设置在各向异性导热层104远离发光元件101的一侧，并位于所述出光口处，且各向异性导热层104能够透光。
在图1所示的实施方式中，各向异性导热层104设置为能够透光，不会遮挡发光元件101发出的用于激发量子点层102的光。
并且，各向异性导热层104将发光元件101与量子点层102间隔开，能够将发光元件101产生的热量导出，减少传递到量子点层102的热量，从而实现避免量子点因为温度升高的而猝灭，延长量子点的使用寿命，提高发光件的信赖性。
在本发明中，对发光元件101发出的光的颜色不做特殊的限定。例如，该发光元件101可以发出蓝光，而量子点层则包括红色量子点和绿色量子点，从而可以使得发光件整体发白光。
在本发明中，如图3所示，各向异性导热层104包括透明基体1042和多个导热颗粒1041，多个导热颗粒1041分散在透明基体1042中。
导热颗粒1041主要用于增强透明基体1042的热传导能力，以加快对发光元件101产生的热量的传导。
本发明对于所述导热颗粒在所述透明基体中分散方式不做特殊限定，例如，作为一种优选地实施方式，如图3和图4所示，导热颗粒1041在透明基体1042中按照预定顺序排布，以使得各向异性导热层104实现各向异性导热，其中，各向异性导热层104沿平行于发光元件101的表面的方向的导热系数大于各向异性导热层104厚度方向的导热系数。
如上所述，导热颗粒1041作为导热载体，按照预定顺序在透明基体1042内排布，使得各向异性导热层104在导热颗粒1041排布方向的导热系数变大，导热能力更强，换言之，单位时间内沿着导热颗粒1041排布方向传到的热量更多。
具体地，在如图3所示的实施方式中，导热颗粒1041排布方向平行于量子点层，因此，发光元件101产生的热量会更多地沿着导热颗粒向左右(此处“左右”为图3中的左右方向)两侧传导，仅有少部分热量会传导至量子点层102，从而有效地减少了传导至量子点层102的热量，在一定程度上降低甚至消除量子点因为温度升高而猝灭的情况，延长量子点的使用寿命，提高发光件自身的信赖性。
本发明中，对所述导热颗粒的材料不做特殊限定，例如，作为一种实施方式，所述导热颗粒的材料包括导热导磁性材料。
在上述实施方式中，因为导热颗粒的材料具有导磁性，因此，制作所述各向异性导热层时，可以利用外加磁场实现导热颗粒在所述透明基体中按照预定顺序排布。
本发明中，优选地，所述导热颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为10wt％～20wt％。
优选地，所述导热导磁性材料包括四氧化三铁(Fe3O4)。
此处需要说明的是，虽然四氧化三铁为不透明材料，但是在上述质量百分比范围内，由四氧化三铁制作的导热颗粒不会影响发光元件发射的光照射到量子点层。
下面结合图3、图5对导热颗粒使得各向异性导热层具备各向异性导热能力的原理进行说明：
由于导热颗粒1041在透明基体1042中按照预定顺序排布，因此导热颗粒1041在透明基体1042中分布并不均匀，从而在透明基体1042内形成不同方向的导热通路，并且按照导热颗粒1041的分布密度不同会有不同的温度梯度，不同的温度梯度会造成不同的导热系数，按照下述公式(1)和(2)可以确定出所述导热系数：
其中，q为热流向量；
grad(t)为温度梯度；
λ为三维空间中整体的导热系数；
λxx为三维空间中X轴方向的导热系数；
λxy为三维空间中X轴方向到Y轴方向的导热系数；
λxz为三维空间中X轴方向到Z轴方向的导热系数；
λyy为三维空间中Y轴方向的导热系数；
λyx为三维空间中Y轴方向到X轴方向的导热系数；
λyz为三维空间中Y轴方向到Z轴方向的导热系数；
λzz为三维空间中Z轴方向的导热系数；
λzx为三维空间中Z轴方向到X轴方向的导热系数；
λzy为三维空间中Z轴方向到Y轴方向的导热系数。
为了便于理解，将上述三维空间的导热系数映射为如图5所示的二维模型，其中，λx为水平方向的导热系数，λy为垂直方向的导热系数，λβ为与X正方向夹角β方向的导热系数。
按照上述方式，对图3所示的实施方式中的各向异性导热层104的进行测试，计算得到各向异性导热层104的水平方向的导热系数λx为10W/m·k～15W/m·k，垂直方向的导热系数λy为3W/m·k～5W/m·k；与X正方向夹角β方向的导热系数λβ介于λx和λy之间。
如上所述，水平方向的导热系数λx与垂直方向的导热系数λy不同，其中与X正方向夹角β方向的导热系数λβ随着夹角β改变而改变，其物理意义为实现了导热层的各向异性导热。进而，在图3所示的实施方式中，发光元件101产生的热量大部分经由导热层左右两侧传导出去，仅有少部分热量传导至量子点层。
在本发明中，如图1所示，各向异性导热层104包括多个分光颗粒(图中未示出)，多个所述分光颗粒分散在透明基体1042中。
所述分光颗粒用于反射发光元件发射的光，使得到达量子点层的光更均匀，从而提高对量子点的激发效率。
优选地，所述分光颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为5wt％～20wt％。所述分光颗粒为纳米颗粒，具体地，所述纳米颗粒的材料包括二氧化硅或者二氧化钛。
此处需要说明的是，虽然二氧化硅或者二氧化钛为不透明材料，但是在上述质量百分比范围内，由二氧化硅或者二氧化钛制作的分光颗粒不会影响发光元件发射的光照射到量子点层。
本发明对于所述发光件的应用领域不做限定，例如，作为本发明第二个方面，提供一种背光源，所述背光源包括发光件，其中，所述发光件为本发明所提供的发光件。
在本发明中，对背光源的具体结构不做特殊的限定，例如，所述背光源可以是直下式背光源也可以是侧入式背光源。图6中所示的背光源是一种侧入式背光源，如图6所示，所述背光源还包括导光板200，所述背光源的出射光方向与导光板200的入光面对应，换言之，量子点层与导光板200的入光面贴合。
所述背光源可以应用于显示技术领域，例如，具体地，作为本发明第三个方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括背光源，其中，所述背光源为本发明所提供的背光源。
作为本发明第四个方面，提供一种发光件的制作方法，其中，如图7所示，所述制作方法包括：
步骤S1、提供发光元件；
步骤S2、形成各项异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光元件接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数；
步骤S3、形成量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光。
如上所述，上述步骤S1至步骤S3，用于形成本发明所提供的发光件，在所述发光件中设置导热层，由于该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于各向异性导热层其他方向的导热系数，并且在所述发光件中设置所述各向异性导热层与所述发光元件直接接触，使得所述发光元件产生的大部分热量可以沿该各向异性导热层的导热系数较大的方向导出至与该各向异性导热层接触的部件(例如，壳体等散热性能良好的部件)，仅有少部分热量沿该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向传递至所述量子点层，从而避免所述量子点层中的量子点因为温度升高的而猝灭，延长量子点的使用寿命，进而提高发光件自身的信赖性。
在步骤S1中，所述发光元件设置在具有出光口的壳体中。
需要说明的是，本发明对于所述发光元件不做特殊限定，例如，作为一种实施方式，所述发光元件可以为发光芯片。
在步骤S2中，如图8所示，具体包括：
步骤S21、在所述壳体内填充中间基体材料组合物，以使得所述中间基体材料组合物覆盖所述发光元件，其中，所述中间基体材料组合物包括透明基体材料、多个导热颗粒和多个分光颗粒，其中，多个所述导热颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为10wt％～20wt％，多个所述分光颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为5wt％～20wt％。
在上述步骤S21中，对于透明基体材料不做限定，例如，作为一种实施方式，所述透明基体材料可以为硅胶。
优选地，选取的导热颗粒的粒径和分光颗粒的粒径均为20nm～100nm，该粒径范围的导热颗粒和分光颗粒混合进透明基体材料中，静止一段时间会出现轻微的沉降，不需要额外加分散剂进行颗粒扩散，节约成本。
本发明对于在所述壳体内填充中间基体材料组合物工艺不做特殊限定，例如，作为一种优选地实施方式，可以采用旋涂、或者打印的方式执行该步骤。
步骤S22、磁化所述中间基体材料组合物，以使得所述导热颗粒按照预定顺序排布；该步骤中，优选地，磁场强度范围为0.5T～1T。
步骤S23、固化所述中间基体材料组合物以形成所述各向异性导热层，所述各向异性导热层沿平行于所述发光元件的表面的方向的导热系数大于所述各向异性导热层厚度方向的导热系数。
在步骤S3中，对于形成量子点层的工艺不做限定，例如，优选地，可以采用喷墨打印的方式形成量子点层。其中，所述量子点层位于所述出光口处。
当然，本发明并不限于此，例如，可以使用静电纺丝法实现对导电颗粒的定向。
此外，本发明上述步骤制作的发光件中，对于导热层的厚度不做具体要求，可以依据工艺需求调整，具体地，依据发光元件的发光效率以及量子点层可以承受的温度进行调整，厚度越大，导热性能越好。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光件，所述发光件包括发光元件和量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光，其特征在于，所述发光件还包括各向异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光元件接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数。
2.根据权利要求1所述的发光件，其特征在于，所述发光件包括具有出光口的壳体，所述发光元件和所述各向异性导热层设置在所述壳体内，所述各向异性导热层覆盖所述发光元件，所述量子点层设置在所述各向异性导热层远离所述发光元件的一侧，并位于所述出光口处，且所述各向异性导热层能够透光。
3.根据权利要求2所述的发光件，其特征在于，所述各向异性导热层包括透明基体和多个导热颗粒，多个所述导热颗粒分散在所述透明基体中，所述导热颗粒在所述透明基体中按照预定顺序排布，以使得所述各向异性导热层实现各向异性导热，其中，所述各向异性导热层沿平行于所述发光元件的表面的方向的导热系数大于所述各向异性导热层厚度方向的导热系数。
4.根据权利要求3所述的发光件，其特征在于，所述导热颗粒的材料包括导热导磁性材料。
5.根据权利要求3所述的发光件，其特征在于，所述导热颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为10wt％～20wt％。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的发光件，其特征在于，所述各向异性导热层还包括多个分光颗粒，多个所述分光颗粒分散在所述透明基体中，且所述分光颗粒在所述各向异性导热层中的质量百分比为5wt％～20wt％。
7.一种背光源，所述背光源包括发光件，其特征在于，所述发光件为权利要求1至6中任意一项所述的发光件。
8.一种显示装置，所述显示装置包括背光源，其特征在于，所述背光源为权利要求7所述的背光源。
9.一种发光件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供发光元件；
形成各向异性导热层，所述各向异性导热层与所述发光元件接触，且所述各向异性导热层在该各向异性导热层朝向所述量子点层的方向上的导热系数小于所述各向异性导热层其他方向的导热系数；
形成量子点层，所述量子点层能够在所述发光元件发出的光的激发下发光。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在提供发光元件的步骤中，所述发光元件设置在具有出光口的壳体中，在所述形成量子点层的步骤中，所述量子点层位于所述出光口处，
所述形成各向异性导热层的步骤包括：
在所述壳体内填充中间基体材料组合物，以使得所述中间基体材料组合物覆盖所述发光元件，其中，所述中间基体材料组合物包括透明基体材料、多个导热颗粒和多个分光颗粒，其中，多个所述导热颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为10wt％～20wt％，多个所述分光颗粒在所述中间基体材料组合物中的质量百分比为5wt％～20wt％；
磁化所述中间基体材料组合物，以使得所述导热颗粒按照预定顺序排布；
固化所述中间基体材料组合物以形成所述各向异性导热层，所述各向异性导热层沿平行于所述发光元件的表面的方向的导热系数大于所述各向异性导热层厚度方向的导热系数。
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