CN109638143B - 量子点膜及发光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种量子点膜以及发光模块，该量子点膜包括量子点材料层和光线控制膜，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线；本发明通过在量子点膜的入光侧增设光线控制膜，实现了对射入量子点材料层的入射光线的入射角度的控制，进而使得进入量子点材料层的入射光线的能量相等或者近似相等，那么量子点材料层的激发光颜色为同一种颜色或者接近同一种颜色，缓解了现有背光结构中量子点膜存在的颜色差异。

Description

量子点膜及发光模块
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种量子点膜及发光模块。
背景技术
已知发光二极管(light emitting diode，LED)发光装置产生白光的其中一种方式，是利用含有量子点(QD，Quantum Dot)的薄膜作为发光二极管的发光层，通过不同材料或粒径的量子点受到激发光源照射，发出不同于激发光源波长的二次光线后混光而得。举例来说，可利用蓝光LED作为激发光源，并激发不同粒径的量子点材料以产生红光及绿光，便可将红光、绿光及蓝光以混光的方式形成白光。
上述包含有量子点膜的发光装置，可应用于显示屏(例如液晶显示屏等)的背光模块，相较于现有的背光模块，含有量子点光学薄膜的背光模块，可提供显示屏更加丰富的色阶与彩度，色域(color gamut)广、色彩的表现丰富且更为真实，使显示屏呈现色彩饱和、鲜艳的高质量画质。
但是，在直下式背光结构中，在不做特别处理的情况下，如图1所示，量子点膜在LED正上方的区域偏蓝色，而在其他区域则显示偏黄红色。为了解决这个问题，现有技术通过在LED下方PCB上以及侧边反射片上采用黄色油墨或者黄色荧光粉涂布的形式来解决颜色差异问题。然而这种方式对油墨型号或者荧光粉的配比选用有着严格的要求，实现成本较高。
因此，提供一种低成本、且可以解决量子点膜颜色差异问题的技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种量子点膜及发光模块，以缓解现有背光结构中量子点膜存在的颜色差异的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种量子点膜，其包括第一保护膜、第二保护膜、量子点材料层和光线控制膜，所述第一保护膜和所述第二保护膜相对设置，所述量子点材料层设置于所述第一保护膜和所述第二保护膜之间，所述光线控制膜设置于所述第二保护膜远离所述第一保护膜的一侧，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角。
在本发明的量子点膜中，所述光线控制膜包括基底以及设置在所述基底之上的微结构，所述微结构包括底面、顶面、以及连接所述底面和顶面的侧面，所述底面与所述基底重合，至少部分侧面向所述微结构的内部凹陷。
在本发明的量子点膜中，所述顶面与所述第二保护膜接触。
在本发明的量子点膜中，所述顶面与所述底面平行。
在本发明的量子点膜中，所述微结构包括棱台结构，所述棱台结构的顶点位于所述光线控制膜与所述第二保护膜之间。
在本发明的量子点膜中，所述棱台结构的底面密铺在所述基底上。
在本发明的量子点膜中，所述棱台结构包括正四棱台。
在本发明的量子点膜中，所述正四棱台的棱台夹角的取值范围为(70°，80°)，正四棱台底面与相邻正四棱台顶面的夹角的取值范围为(45°，80°)。
在本发明的量子点膜中，所述微结构的材料为光固化胶水。
同时，本发明提供一种发光模块，其包括量子点膜结构、以及位于所述量子点膜结构一侧的发光单元，该量子点膜结构包括本发明实施例提供的量子点膜。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供一种新的量子点膜以及发光模块，该量子点膜包括第一保护膜、第二保护膜、量子点材料层和光线控制膜，所述第一保护膜和所述第二保护膜相对设置，所述量子点材料层设置于所述第一保护膜和所述第二保护膜之间，所述光线控制膜设置于所述第二保护膜远离所述第一保护膜的一侧，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角；通过在量子点膜的入光侧增设光线控制膜，该光线控制膜反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，实现了对射入量子点材料层的入射光线的入射角度的控制，而量子点材料层的激发光颜色与入射光线的能量相关，入射光线的能量与入射光线的传播路径相关，在光源与量子点材料层之间的直线距离固定时，不同传播路径的入射光线将与量子点材料层形成不同的入射角，本发明基于对入射光线的入射角度进行控制，使得进入量子点材料层的入射光线的能量相等或者近似相等，那么量子点材料层的激发光颜色为同一种颜色或者接近同一种颜色，缓解了现有背光结构中量子点膜存在的颜色差异，在此基础上对量子点材料层的激发光进行简单的调整就可以得到白光，降低了显示设备的材料成本。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有发光模块的发光示意图；
图2为本发明实施例提供的量子点膜的第一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的微结构中光线示意图；
图4为本发明实施例提供的微结构的一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的量子点膜的第二种结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
本发明针对现有背光结构中量子点膜激发光存在的颜色差异；本实施例能够解决该缺陷。
如图2所示，本发明提供的量子点膜包括第一保护膜21、量子点材料层22、第二保护膜23和光线控制膜24，所述第一保护膜21和所述第二保护膜23相对设置，所述量子点材料层22设置于所述第一保护膜21和所述第二保护膜23之间，所述光线控制膜24设置于所述第二保护膜23远离所述第一保护膜21的一侧，所述光线控制膜24用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜23的入射角。
本实施例提供一种新的量子点膜，其包括第一保护膜、第二保护膜、量子点材料层和光线控制膜，所述第一保护膜和所述第二保护膜相对设置，所述量子点材料层设置于所述第一保护膜和所述第二保护膜之间，所述光线控制膜设置于所述第二保护膜远离所述第一保护膜的一侧，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角；通过在量子点膜的入光侧增设光线控制膜，该光线控制膜反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角；通过在量子点膜的入光侧增设光线控制膜，该光线控制膜反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，实现了对射入量子点材料层的入射光线的入射角度的控制，而量子点材料层的激发光颜色与入射光线的能量相关，入射光线的能量与入射光线的传播路径相关，在光源与量子点材料层之间的直线距离固定时，不同传播路径的入射光线将与量子点材料层形成不同的入射角，本发明基于对入射光线的入射角度进行控制，使得进入量子点材料层的入射光线的能量相等或者近似相等，那么量子点材料层的激发光颜色为同一种颜色或者接近同一种颜色，缓解了现有背光结构中量子点膜存在的颜色差异，在此基础上对量子点材料层的激发光进行简单的调整就可以得到白光，降低了显示设备的材料成本。
光线控制膜可以基于特殊材料实现，例如具备光线偏振效果的材料等，也可以基于微结构来实现，下文针对基于微结构的实现方式进行描述。
在一种实施例中，如图2所示，所述光线控制膜24包括基底241以及设置在所述基底241之上的微结构242，所述微结构242包括底面、顶面、以及连接所述底面和顶面的侧面，所述底面与所述基底重合，至少部分侧面向所述微结构的内部凹陷，形成一个夹角。
在一种实施例中，所述顶面与所述第二保护膜接触。本实施例便于将量子点膜一体化，便于后续运输或者发光设备的组装。
在一种实施例中，所述顶面与所述底面平行。这样就使得顶面与所述第二保护膜的接触更稳定，且不会导致微结构发生形变。
针对满足上述条件的任意形状的微结构，都可以侧面上凹陷部分的任意一点，都具备一个切线，基于该切线，都可以抽象得到一个如图3所示的截面为梯形的微结构，当入射光线与基底31的底面S所形成的入射角a不同时，入射光线经过基底后的折射光线与侧面S1(对应所在位置的切线)将形成不同的位置关系：
如图3中(1)所示，入射光线与微结构的底面S所形成的入光角度a＝90度，即入射光线的入射角θ1为0度，入射光线与基底31的底面S垂直，折射光线与侧面S1不相交，通过顶面S2穿出光线控制膜24，然后进入第二保护膜23，最后进入量子点材料层22；
如图3中(2)所示，入射光线与微结构的底面S所形成的入光角度a减小到a1度，即入射光线的入射角θ1为90-a1度，折射光线与侧面S1刚好相交，通过顶面S2穿出光线控制膜24，然后进入第二保护膜23，最后进入量子点材料层22；
如图3中(3)所示，入射光线与微结构所形成的入光角度a减小到a2度，即入射光线的入射角θ1为90-a2度，折射光线与侧面S1垂直，通过侧面S1穿出光线控制膜24，然后进入第二保护膜23，最后进入量子点材料层22；
如图3中(4)所示，入射光线与微结构所形成的入光角度a减小到a3度，即入射光线的入射角θ1为90-a3度，折射光线与侧面S1的夹角为钝角，通过侧面S1穿出光线控制膜24，然后远离第二保护膜23，不能进入量子点材料层22；
因此，基于图3可知，当夹角b固定时，入射光线与微结构的入射角θ1大于90-a2时，入射光线将无法进入量子点材料层(QD层)，即当入射光线与微结构的入光角度a大于a2度时，光线经棱台顶面进入QD层，或经侧面折射后进入QD层；当入射光线与微结构的入光角度a小于a2度时，光线无法经棱台顶面进入QD层，在经过棱台斜面折射后返回而不进入QD层；也即这种微结构可以实现基于入射光线的入射角度对不同能量的入射光线进行筛选控制。
在一种实施例中，a2与夹角b满足以下关系：
Figure BDA0001855217150000071
其中，n21为微结构层对基底的相对折射率。
因为入射光线在进入基底时，也将发生一次折射，因此：
若基底与微结构的折射率相同，例如采用相同材料、且基底的入光面与微结构的底面平行时，光线控制膜的控制角度和微结构的控制角度相同；即当入射光线与光线控制膜的入光角度A大于a2度时，光线经棱台顶面进入QD层，或经侧面折射后进入QD层；当入射光线与光线控制膜的入光角度A小于a2度时，光线无法经棱台顶面进入QD层，在经过棱台斜面折射后返回而不进入QD层；
若基底与微结构的折射率相同，例如采用相同材料、且基底的入光面与微结构的底面不平行时，基于基底的入光面与微结构的底面所形成的夹角，对微结构的控制角度a2进行简单的修正即可得到光线控制膜的控制角度；本场景不是本发明关注的重点不再赘述；
若基底与微结构的折射率不相同，且基底的入光面与微结构的底面平行时，基于公式
Figure BDA0001855217150000081
可以得到光线控制膜的控制角度A2，其中，n32为基底对真空或者空气的相对折射率；即当入射光线与光线控制膜的入光角度A大于A2度时，光线经棱台顶面进入QD层，或经侧面折射后进入QD层；当入射光线与光线控制膜的入光角度A小于A2度时，光线无法经棱台顶面进入QD层，在经过棱台斜面折射后返回而不进入QD层；
若基底与微结构的折射率不相同，且基底的入光面与微结构的底面不平行时，对光线控制膜的控制角度A2进行简单的修正即可得到光线控制膜的控制角度；本场景不是本发明关注的重点不再赘述。
在一种实施例中，所述微结构包括棱台结构，所述棱台结构的顶点位于所述光线控制膜与所述第二保护膜之间。本实施例采用棱台结构作为微结构，使得入射光线的入光角度更容易控制。
在一种实施例中，所述棱台结构的底面密铺在所述基底上。本实施例采用密铺方式设置棱台结构，可以使得光线控制膜的任意位置都可以实现对入射光线的入光角度的控制。
在一种实施例中，为了便于生产制备，微结构的材料为光固化胶水；基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET，微结构层预先在PET膜上采用紫外线固化(UV curing)方式成型，随后将微结构膜层与第二保护膜采用压合方式，贴合在一起，形成整个量子点膜。即微结构形状制作方式采用常规棱柱制程，即微结构膜片基材为PET，微结构材料为UV glue，采用滚轮压印方式成型，采用UV curing方式固化。
在一种实施例中，微结构层材料折射率大于PET基材折射率。
在一种实施例中，所述光线控制膜与所述第二保护膜的材料相同。
在一种实施例中，棱台结构可以包括三棱台、四棱台、五棱台、六棱台等棱台中的一种或者多种。
在一种实施例中，如图4所示，所述棱台结构包括正四棱台。本实施例采用正四棱台作为微结构，简化了滚轮压印所需要的模具形状。
在一种实施例中，如图4所示，微结构的高度为h，棱台底面宽度为P，棱台上表面宽度为L，棱台夹角为β，前一棱台底面至下一棱台顶面夹角为α，这些参数满足以下关系：；
Figure BDA0001855217150000091
Figure BDA0001855217150000101
arctan(3×tanα)<β<90°；
在一种实施例中，45°<α<80°，70°<β<80°。
本实施例中的正四棱台可以达成入光角度控制，当入光角度大于α，此时光线经棱台顶面进入QD层，或经棱台斜面折射后进入QD层，其进入QD层的入射角度均大于α；当入光角度小于α，此时光线无法经棱台顶面进入QD层，在经过棱台斜面折射后返回而不进入QD层，即通过如上微结构设计，可以有效控制进入QD层蓝光光线角度。
在一种实施例中，如图5所示，第二保护膜朝向光线控制膜的方向上也设置有微结构25，光线控制膜的微结构与第二保护膜的微结构对称设置。
在一种实施例中，本发明还提供了一种运用到量子点膜的背光模块。本发明实施例提供的背光模块包括量子点膜、导光板、光源、反射膜片。
导光板包括出光面、与出光面相对且平行的底面以及连接于出光面和底面同一侧的入光面。
量子点膜的光线控制膜、第二保护膜、量子点材料层、第一保护膜依序叠层设置于出光面上。量子点材料层包括红色量子点材料和绿色量子点材料，但本发明并不限制于此。
光源邻近于入光面设置。在本实施例中，光源可例如是蓝光LED。光源出射的蓝光由入光面进入到导光板内，并从出光面出射出去。
反射膜片设置于底面之下，导光板内的蓝光由底面出射至反射膜片后，由反射膜片将出射至其上的蓝光再反射回导光板内，从而可以提高导光板的蓝光利用率。作为本发明的另一实施方式，反射膜片不设置也可以。
如此，由出光面出射的蓝光照射到红色量子点材料被吸收而出射红光至第二保护膜。
在一种实施例中，本发明还提供了一种液晶显示器，根据本发明实施例提供的液晶显示器包括:背光模块和液晶面板。背光模块和液晶面板相对设置，从而背光模块提供显示光线给液晶面板，以使液晶面板进行显示。
液晶面板包括:由对盒组装的彩膜基板和阵列基板以及夹设于彩膜基板和阵列基板之间的液晶层构成的液晶盒；贴附于所述液晶盒的第一表面(即彩膜基板的背向阵列基板的表面)上第一偏光片；以及贴附于所述液晶盒的第二表面(即阵列基板的背向彩膜基板的表面)上的第二偏光片2050。其中，背光模块面向第二偏光片。进一步地，背光模块为上述的各背光模块之一。
根据上述实施例可知：
本发明实施例提供一种新的量子点膜以及发光模块，该量子点膜包括第一保护膜、第二保护膜、量子点材料层和光线控制膜，所述第一保护膜和所述第二保护膜相对设置，所述量子点材料层设置于所述第一保护膜和所述第二保护膜之间，所述光线控制膜设置于所述第二保护膜远离所述第一保护膜的一侧，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角；通过在量子点膜的入光侧增设光线控制膜，该光线控制膜反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，实现了对射入量子点材料层的入射光线的入射角度的控制，而量子点材料层的激发光颜色与入射光线的能量相关，入射光线的能量与入射光线的传播路径相关，在光源与量子点材料层之间的直线距离固定时，不同传播路径的入射光线将与量子点材料层形成不同的入射角，本发明基于对入射光线的入射角度进行控制，使得进入量子点材料层的入射光线的能量相等或者近似相等，那么量子点材料层的激发光颜色为同一种颜色或者接近同一种颜色，缓解了现有背光结构中量子点膜存在的颜色差异，在此基础上对量子点材料层的激发光进行简单的调整就可以得到白光，降低了显示设备的材料成本。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种量子点膜，其特征在于，包括第一保护膜、第二保护膜、量子点材料层和光线控制膜，所述第一保护膜和所述第二保护膜相对设置，所述量子点材料层设置于所述第一保护膜和所述第二保护膜之间，所述光线控制膜设置于所述第二保护膜远离所述第一保护膜的一侧，所述光线控制膜用于反射入射角处于预设范围的入射光线、且透射入射角未处于预设范围的入射光线，所述入射角包括所述入射光线与所述第二保护膜的入射角，所述入射光线为激发光源发射的激发光；所述光线控制膜包括基底以及设置在所述基底之上的微结构，所述微结构包括底面、顶面、以及连接所述底面和顶面的侧面，所述底面与所述基底重合，至少部分侧面向所述微结构的内部凹陷，所述顶面与所述第二保护膜接触，所述顶面与所述底面平行；所述第二保护膜朝向光线控制膜的方向上也设置有微结构，所述光线控制膜的微结构与所述第二保护膜的微结构对称设置。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述微结构包括棱台结构，所述棱台结构的顶点位于所述光线控制膜朝向所述第二保护膜的一侧。
3.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述棱台结构的底面密铺在所述基底上。
4.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述棱台结构包括正四棱台。
5.根据权利要求4所述的量子点膜，其特征在于，所述正四棱台的棱台夹角的取值范围为(70°，80°)，正四棱台底面与相邻正四棱台顶面的夹角的取值范围为(45°，80°)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的量子点膜，其特征在于，所述微结构的材料为光固化胶水。
7.一种发光模块，其特征在于，包括量子点膜结构、以及位于所述量子点膜结构一侧的发光单元，所述量子点膜结构包括如权利要求1至6任一项所述的量子点膜；所述发光单元为激发光源。
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