CN109471298A - 一种基于量子点的微型led液晶显示背光结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构及其制备方法。本发明所述的微型LED液晶显示背光结构从下到上依次包括微型LED蓝光芯片基板、胶粘剂层、贴合层、量子点荧光转换层。本发明的一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其中的量子点具有很窄发射光谱，可实现液晶显示的超广色域，所需的贴合工艺温和，可以将量子点荧光转化层充分、紧密平整地与微型LED蓝光芯片结合，并且不会破坏微型LED蓝光芯片的发光结构，通过一次组装即可形成背光结构，适合制作大面积液晶显示器的背光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构及其制备方法。
背景技术
目前，实现液晶显示器(LCD)中的白色背光主要有两种方法：一种是采用蓝光LED激发荧光粉发出黄光，蓝光和黄光混合产生白光；另一种是采用红、绿、蓝三色的LED，使红、绿、蓝三色光混合产生白光。但是，以上两种方法都存在不足之处，第一种方法由于荧光粉的发射光谱很宽导致显示器的色域较窄，而第二种方法虽然能够实现较宽的色域，但成本较高。
微型LED技术，也被称为“亚毫米发光二极管”，是芯片尺寸约为100微米的微小LED。将成百上千的微小LED芯片通过矩阵化排列在PCB板材上，发光形成一个面光源，来替代现有液晶显示侧入式蓝光LED灯条。这项技术是传统LED背光的改进版本，其特点是：体积小、区域分光反应速度快、峰值亮度高、抗干扰能力强等。因此，微型LED背光源技术具有比传统侧入式或是直下式LED背光更为简单的结构和更好的性能，可应用于节能、超薄、HDR等显示器的背光应用。
近年来液晶显示产业为了以较低的成本来实现较宽的色域，人们尝试将一种新型的纳米半导体发光材料——量子点用到液晶显示的背光源中。具体来说，这种方法是利用蓝光LED激发红色和绿色荧光量子点发出红光和绿光，使红、绿、蓝三色光混合产生白光，利用量子点发射光谱窄的特点来实现超广色域。
然而，目前针对微型LED蓝光芯片结合量子点的背光技术尚未有一个成熟的设计方案。微型LED蓝光芯片由于其微小尺寸的芯片结构以及单位面积上排布了巨额数量的芯片，为后期加工带来了极大的难点。量子点荧光转化层和微型LED蓝光芯片很难完美地贴合在一起，比如芯片表面不耐外力、单个LED芯片尺寸小、数量大、芯片表面结构复杂、电极和导线脆弱等问题，造成贴合过程中胶黏层难以与芯片表面充分接触并且难以充分、均匀地将量子点层与背光芯片基材相贴合。贴合后由于胶黏层表面无法与每个芯片充分接触，造成亮度损失，而表面不平整则会导致出光角度不一致，亮度和色彩不均一，贴合强度不高等问题。
发明内容
针对现有技术，本发明的目的在于提供一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构及其制备方法。本发明使用可浸润和可充分覆盖大面积复杂表面的微型LED基板的贴合层，将量子点荧光转化层贴合在微型LED蓝光芯片上，通过简单的工艺即可将背光结构一次组装成型，从而应用于制作大面积液晶显示器的背光源。
本发明采用以下技术方案：
一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，所述的微型LED液晶显示背光结构从下到上依次包括微型LED蓝光芯片基板、胶粘剂层、贴合层、量子点荧光转换层。
优选地，所述的微型LED蓝光芯片基板包括固定在非平板柔性基材上的微型LED蓝光芯片；所述的微型LED蓝光芯片的尺寸为10-500μm，芯片的中心间距为1-25mm，芯片的边缘与边缘间距为0.5-25mm。
优选地，所述的微型LED蓝光芯片基板还包括防护、电学、光学结构单元。
优选地，所述的量子点荧光转换层为一种光学涂层组合物，包括以下按重量份计的组分：扩散颗粒0-20份，树脂5-60份，红色量子点材料0.01-3份和绿色量子点材料1-40份；所述的扩散颗粒的粒径为0.5-100μm，材质为硅树脂、苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯和微米二氧化硅中的一种或多种；所述的树脂由甲基丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚氨酯和环氧树脂中的一种或多种共聚得到。
优选地，所述的红色量子点材料和绿色量子点材料的重量比为1：10-100，红色量子点材料和绿色量子点材料包括CdS、CdSe、InP、CuInS和钙钛矿量子点。
优选地，所述的树脂为热固化或光固化型树脂。
优选地，所述的贴合层为光学胶带，力度强度为15-20牛顿/米；贴合层的粘接类型为热固化、光固化和常温粘接；贴合层所用的树脂类型为有机硅橡胶、丙烯酸型树脂、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂中的一种或多种。
优选地，所述的胶粘剂层为热固化或光固化型树脂；所述的树脂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、环氧树脂、有机硅树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种。
优选地，所述的胶粘剂层的厚度高于微型LED蓝光芯片的高度。
上述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)基板上固定微型LED蓝光芯片，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，固化形成量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上；
(4)将胶粘剂均匀平铺在贴合层上，固化形成胶粘剂层；
(5)将胶粘剂层与微型LED蓝光芯片基板贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构；
或：
(1)基板上固定微型LED蓝光芯片，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，固化形成量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上；
(4)将胶粘剂均匀平铺在微型LED蓝光芯片基板上，固化形成胶粘剂层；
(5)将胶粘剂层与贴合层贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构。
优选地，通过挤出、转印、涂覆、流涂或刮涂的方式将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，并通过加热或紫外照射的方式固化，形成厚度为30-300μm的量子点荧光转换层；
优选地，通过挤出、转印、涂覆、流涂或刮涂的方式将胶粘剂均匀平铺，在温度110℃下固化，形成胶粘剂层；
优选地，步骤(5)中的贴合通过手糊、滚压、热压、真空或正压贴合的方式进行。
本发明的有益效果：
(1)本发明是一种量子点荧光转化层和微型LED蓝光芯片阵列组成的复合结构，具有很窄的发射光谱，可以实现超广色域。
(2)本发明可以将量子点荧光转化层充分、紧密平整地贴合在具有复杂表面结构的微型LED蓝光芯片上，所需的贴合工艺温和，不会破坏微型LED蓝光芯片的发光结构。
(3)本发明涉及的制备工艺简单，一次组装即可形成背光结构，无需对LED芯片做封装工艺，适合于制作大面积液晶显示器的背光源。
附图说明
图1是微型LED蓝光芯片基板的俯视图。
图2是实施例1制备的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的示意图。
图3是实施例1制备的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的发光图谱。
图4是实施例2制备的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的示意图。
图5是实施例3制备的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的示意图。
其中附图标记含义如下：1、量子点荧光转换层；2、贴合层；3、胶粘剂层；4、微型LED蓝光芯片；5、微型LED蓝光芯片基材；6、突起填充物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。
微型LED蓝光芯片基板的俯视图，如图1所示。
实施例1
一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，如图2所示。通过以下方法制备：
(1)通过焊接的方式，将微型LED蓝光芯片固定在基板上，形成小间距的微型LED蓝光芯片基板；
(2)通过涂覆的方式，将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，在110℃加热固化10min，形成厚度为100μm的量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上，在110℃下固化加热5min；
(4)通过流涂的方式将胶粘剂均匀平铺在贴合层上，在110℃下加热固化10min，形成胶粘剂层，胶粘剂层的厚度高于微型LED蓝光芯片的高度；
(5)将胶粘剂层与微型LED蓝光芯片基板贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构；
实施例1制备的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的发光图谱如图3所示，表明量子点具有很窄的发射光谱，可以实现高色域。
实施例2
一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，如图4所示，其中的微型LED蓝光芯片基板的底部为平板，四周向上延伸形成中空结构，具有对可见光波段的高反射性，耐蓝光辐射。通过以下方法制备：
(1)通过硅胶粘接的方法，将微型LED蓝光芯片固定在基板上，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)通过涂覆的方式，将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，在110℃下加热固化15min，形成厚度为100μm量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上，在110℃下加热固化5min；
(4)通过流涂的方式，将胶粘剂均匀平铺在微型LED蓝光芯片基板上，在50℃下加热固化30min，形成胶粘剂层，胶粘剂层的厚度高于微型LED蓝光芯片的高度；
(5)将胶粘剂层与贴合层贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构。
实施例3
一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，如图5所示。其中微型LED蓝光芯片基板的底部含有突起填充物，突起填充物以网格形式密集排列，形成数量众多的小空腔结构，微型LED蓝光芯片固定于小空腔内。小空腔可进一步的反射蓝光，增强发光效率，对微型LED芯片形成保护作用，同时具有耐高温，防止芯片移位的功能。基板的材质是经过特殊处理的EMC或PC材料。通过以下方法制备：
(1)通过硅胶粘接的方法，将微型LED蓝光芯片固定在基板上，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)通过涂覆的方式，将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，在110℃下加热固化15min，形成厚度为100μm量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上，在110℃下加热固化5min；
(4)通过流涂的方式，将胶粘剂均匀平铺在微型LED蓝光芯片基板上，在50℃下加热固化30min，形成胶粘剂层，胶粘剂层的厚度高于微型LED蓝光芯片的高度；
(5)将胶粘剂层与贴合层贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的微型LED液晶显示背光结构从下到上依次包括微型LED蓝光芯片基板、胶粘剂层、贴合层、量子点荧光转换层。
2.根据权利要求1所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的微型LED蓝光芯片基板包括固定在非平板柔性基材上的微型LED蓝光芯片；所述的微型LED蓝光芯片的尺寸为10-500μm，芯片的中心间距为1-25mm，芯片的边缘与边缘间距为0.5-25mm。
3.根据权利要求2所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的微型LED蓝光芯片基板还包括防护、电学、光学结构单元。
4.根据权利要求1所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的量子点荧光转换层为一种光学涂层组合物，包括以下按重量份计的组分：扩散颗粒0-20份，树脂5-60份，红色量子点材料0.01-3份和绿色量子点材料1-40份；所述的扩散颗粒的粒径为0.5-100μm，材质为硅树脂、苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯和微米二氧化硅中的一种或多种；所述的树脂由甲基丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚氨酯和环氧树脂中的一种或多种共聚得到。
5.根据权利要求4所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的红色量子点材料和绿色量子点材料的重量比为1：10-100，红色量子点材料和绿色量子点材料包括CdS、CdSe、InP、CuInS和钙钛矿量子点。
6.根据权利要求1所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的贴合层为光学胶带，力度强度为15-20牛顿/米；贴合层的粘接类型为热固化、光固化和常温粘接；贴合层所用的树脂类型为有机硅橡胶、丙烯酸型树脂、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的胶粘剂层为热固化或光固化型树脂；所述的树脂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、环氧树脂、有机硅树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构，其特征在于，所述的胶粘剂层的厚度高于微型LED蓝光芯片的高度。
9.权利要求1-8任一项所述的基于量子点的微型LED液晶显示背光结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基板上固定微型LED蓝光芯片，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，固化形成量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上；
(4)将胶粘剂均匀平铺在贴合层上，固化形成胶粘剂层；
(5)将胶粘剂层与微型LED蓝光芯片基板贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构；
或：
(1)基板上固定微型LED蓝光芯片，形成微型LED蓝光芯片基板；
(2)将光学涂层组合物均匀平铺在基材上，固化形成量子点荧光转换层；
(3)将贴合层均匀涂覆在量子点荧光转换层上；
(4)将胶粘剂均匀平铺在微型LED蓝光芯片基板上，固化形成胶粘剂层；
(5)将胶粘剂层与贴合层贴合，形成基于量子点的微型LED液晶显示背光结构。
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