CN110738940B - 量子点膜、彩膜层和显示装置 - Google Patents

量子点膜、彩膜层和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种量子点膜，其中，所述量子点膜包括沿所述量子点膜的厚度方向依次层叠设置的多层量子点材料层，在预定方向上，所述量子点膜的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述量子点膜的厚度方向平行。本发明还提供一种彩膜层和一种显示装置。所述量子点膜具有较高的出光率，从而可以降低包括该量子点膜的发光装置的能耗。

Description

量子点膜、彩膜层和显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置领域，具体地，涉及一种量子点膜、一种彩膜层和一种包括所述彩膜层的显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，已经出现了量子点显示装置。量子点显示装置主要包括以下三种情况：1、包括量子点背光源的显示装置；2、包括量子点彩膜层的显示装置；3、包括量子点发光二极管的显示装置。
目前，虽然量子点显示装置具有较好的色彩表现能力，但是量子点显示装置的能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子点膜、一种彩膜层和一种包括所述彩膜层的显示装置。所述量子点膜以及所述彩膜层的出光率较高，从而可以提高包括所述量子点膜或者所述彩膜层的显示设备的亮度、并降低能耗。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种量子点膜，其中，所述量子点膜包括沿所述量子点膜的厚度方向依次层叠设置的多层量子点材料层，在预定方向上，所述量子点膜的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述量子点膜的厚度方向平行。
可选地，所述量子点材料层包括基体层和分散在基体层中的多个量子点，位于预定方向的最外侧的量子点材料层的量子点浓度最高。
可选地，所述基体层对光的透过率不低于60％。
可选地，所述基体层对光的透过率不低于80％。
作为本公开的第二个方面，提供一种彩膜层，所述彩膜层包括多个滤光部，其中，所述滤光部包括沿所述彩膜层的厚度方向层叠设置的多层量子点滤光部，在预定方向上，所述量子点滤光部的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述彩膜层的厚度方向平行。
可选地，所述量子点滤光部包括基体部和分散在所述基体部内的多个量子点，位于预定方向的最外侧的量子点材料层的量子点浓度最高。
可选地，所述基体部对光的透过率不低于60％。
可选地，所述基体部对光的透过率不低于80％。
可选地，所述彩膜层还包括第一遮光部，任意相邻两个所述滤光部之间均设置有所述第一遮光部。
作为本公开的第二个方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括彩膜层和显示面板，所述显示面板包括多个发光单元，其中，所述彩膜层为本公开所提供的上述彩膜层，多个发光元件与多个滤光部一一对应，所述彩膜层设置在所述显示面板的出光侧，且所述滤光部中折射率最大的量子点滤光部背离所述显示面板设置。
可选地，所述彩膜层与所述显示面板之间设置有透明保护层。
可选地，所述透明保护层的折射率小于和所述透明保护层相邻的量子点滤光部的折射率。
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是相关技术中量子点膜出光率低的原理示意图；
图2是本发明所提供的量子点膜的一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明所提供的显示装置的一种实施方式的结构示意图。
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。
经本发明的发明人反复研究发现，相关技术中，量子点显示装置耗电量高的原因之一在于，设置在量子点显示装置中的量子点膜的出光率低。为了达到相同的亮度，量子点膜出光率越高则量子点显示装置消耗的电能越低、量子点膜出光率越低则量子点显示装置消耗的电能越多。
发明人发现，造成量子点材料层出光率低的原因如下：
如图1所示，照射在量子点膜100上的激发光Ex除了被量子点转换成特定颜色的光之外，一部分直接穿过量子点材料层形成为透射光ET，还一部分光虽然被转换成具有特定颜色的光。而转换成特定颜色的光的传播方向有两个，一个是沿着激发光的方向(可以被称为“向前”)，另一个是逆着激发光的方向(可以被称为“向后”)，只有向前发出的光Eforward才是有效光，向后发出的光Eback为无效光。
有鉴于此，作为本发明的一个方面，提供一种量子点膜，其中，如图2所示，所述量子点膜包括沿所述量子点膜的厚度方向依次层叠设置的多层量子点材料层，在预定方向上，所述量子点膜的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述量子点膜的厚度方向平行。
需要解释的是，量子点材料层是指具有量子点材料的膜层。激发光Ex照射量子点膜时，激发光的传播方向与所述预定方向相同。也就是说，量子点膜中折射率最大的一层量子点材料层位于最外侧。折射率最大的量子点材料层中的量子点激发出的光中，一部分为直接向前出射的光Eforward1，另一部分光向后出射的光Eback1，部分向后出射的光Eback1照射在折射率最大的量子点材料层与相邻量子点材料层之间的界面上发生全反射，重新向前出射，形成为向前出射的光Eforward2。由于部分向后出射的光转变为向前出射的光，从而提高了量子点膜的出光率。
当量子点膜与发光装置配合使用时，可以提高发光装置的出光率。
在本发明中，对量子点膜中量子点材料层的层数并不做特殊的限定。例如，在图2中所示的实施方式中，量子点膜包括量子点材料层110和量子点材料层120，其中，量子点材料层110的折射率大于量子点材料层120的折射率。当激发光Ex照射在量子点材料层120上，部分激发光Ex直接穿过量子点材料层120，并照射进入量子点材料层110，激发量子点材料层110中的量子点发出预定颜色的光。该预定颜色的光包括向前从量子点材料层110出射的光Eforward2和向后出射照射在量子点材料层110与量子点材料层120的界面上的光Eback1。部分光Eback1的传播角度满足全反射条件，被界面反射回量子点材料层110内，并向前传播，直至从量子点材料层110中出射。
当然，量子点材料层120的量子点激发出的光，还有一部分向后传播的光Eback2，并从量子点材料层120中出射。
在本发明中，对各层量子点材料层的折射率不做特殊的限定。例如，量子点材料层110的折射率可以为1.7，量子点材料层120的折射率可以为1.5。
在本发明中，只需要设置多层折射率不同的量子点材料层即可提高量子点膜的出光率，与通过改进材料成分、提高量子点转化率相比，本发明所提供的量子点膜研发成本较低，并且效果更好。
在本发明中，对量子点材料层的具体结构不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，量子点材料层包括基体层和分散在基体中的多个量子点。
为了提高量子点膜的光转化率，优选地，位于预定方向的最外侧的量子点材料层的量子点浓度最高。也就是说，直接穿过折射率相对较低的量子点材料层的激发光进入相邻的量子点材料层中后，仍然可以被相邻量子点材料层中的量子点转换成预定颜色的光。
例如，在图2中所示的实施方式中，量子点材料层110中的量子点浓度大于量子点材料层120中的量子点浓度。直接穿过量子点材料层120的激发光Ex会照射在量子点材料层110中的量子点中，被转换成特定颜色的光，从而提高了光转化率。
作为一种可选实施方式，量子点材料层110中量子点浓度可以为40％，量子点材料层120中量子点浓度可以为30％。
在本发明中，对基体层的材料并没有特殊的限制，只要满足基体层具有较高的透光率即可。可选地，基体层对光的透过率不低于60％。进一步地，所述基体层对光的透过率不低于80％。
在本发明中，基体层的材料可以选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙酯、聚氯乙烯中的任意一者。
在本发明中，对量子点的具体材料也不做特殊的限定。量子点的材料可以选自硒化锌、硫化镉、硒化镉、硫化锌中的任意一者或几者，且量子点可以具有核壳结构。在本发明中，对量子点的壳的层数不做特殊限定，量子点的壳可以一层结构，也可以为多层结构。当量子点的可为多层结构时，多层壳的材料可以相同也可以不同。例如，当量子点的壳为两层结构时，内层的材料可以为硒化镉，外层的材料可以为硫化锌。
作为本发明的第二个方面，提供一种彩膜层，如图3所示，所述彩膜层包括多个滤光部310，其中，滤光部310包括沿所述彩膜层的厚度方向层叠设置的多层量子点滤光部，在预定方向上，所述量子点滤光部的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述彩膜层的厚度方向平行。
本发明所提供的彩膜层可以与显示面板400配合使用，显示面板400的发光单元410发出的光可以激发彩膜层的滤光部310发出预定颜色的光，从而可以使得显示面板实现彩色显示。
所述预定方向即为所述显示面板的出光方向，折射率最大的一层量子点滤光部位于出光方向的最外侧，所述彩膜层提高出光率的原理与本发明第一个方面提供的量子点膜提高出光率的原理相同。
折射率最大的量子点滤光部中的量子点激发出的光中，一部分为直接向前出射的光，另一部分光向后出射的光，部分向后出射的光照射在折射率最大的量子点滤光部与相邻量子点滤光部之间的界面上发生全反射，重新向前出射，形成为向前出射的光。由于部分向后出射的光转变为向前出射的光，从而提高了滤光部310的出光率。
在图3中所示的实施方式中，滤光部310包括两层量子点滤光部，分别为位于上层的量子点滤光部311和位于下层的量子点滤光部312。量子点滤光部311的折射率大于量子点滤光部312的折射率。
当激发光照射在量子点滤光部312上，部分激发光直接穿过量子点滤光部312，并照射进入量子点滤光部311，激发量子点滤光部311中的量子点发出预定颜色的光。该预定颜色的光包括向前从量子点滤光部311出射的光和向后出射照射在量子点滤光部311与量子点滤光部312的界面上的光。部分向后传播的光的传播角度满足全反射条件，被界面反射回量子点滤光部311内，并向前传播，直至从量子点滤光部311中出射。
在发明中，对各层量子点滤光部的厚度也不做特殊限定，例如，量子点滤光部的厚度可以为1μm。
在本发明中，对量子点滤光部的具体结构并不做特殊的限定，作为一种可选实施方式，所述量子点滤光部包括基体部和分散在所述基体部内的多个量子点，位于预定方向的最外侧的量子点材料层的量子点浓度最高，从而可以进一步提高对激发光的光转化率。
可选地，所述基体部对光的透过率不低于60％。进一步地，所述基体部对光的透过率不低于80％。
在本发明中，基体部的材料可以选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙酯、聚氯乙烯中的任意一者。
在本发明中，对量子点的具体材料也不做特殊的限定。量子点的材料可以选自硒化锌、硫化镉、硒化镉、硫化锌中的任意一者或几者，且量子点可以具有核壳结构。在本发明中，对量子点的壳的层数不做特殊限定，量子点的壳可以一层结构，也可以为多层结构。当量子点的可为多层结构时，多层壳的材料可以相同也可以不同。例如，当量子点的壳为两层结构时，内层的材料可以为硒化镉，外层的材料可以为硫化锌。
为了提高应用该彩膜层的显示装置的显示效果，可选地，所述彩膜层还包括第一遮光部320，任意相邻两个滤光部310之间均设置有第一遮光部320。
在本发明中，对第一遮光部320的具体材料不做特殊的限定，例如，第一遮光部320的材料可以为黑矩阵材料。
作为发明的第三个方面，提供一种显示装置，如图3所示，所述显示装置包括彩膜层和显示面板400，该显示面板400包括多个发光单元410，其中，所述彩膜层为本发明所提供的上述彩膜层，多个发光元件410与多个滤光部310一一对应，所述彩膜层设置在所述显示面板的出光侧，且滤光部310中折射率最大的量子点滤光部311背离显示面板400设置。
由于所述彩膜层具有较高的出光率，因此，所述显示面板可以以较低的电量实现较大的亮度。即，所述显示面板耗电量更低。
在本公开中，对发光单元410发出的光的颜色不做特殊的限定。例如，发光单元410可以发出蓝光，也可以发出紫外光。所述发光单元410可以为OLED，也可以为LED。
为了提高显示效果，显示面板还可以包括与第一遮光部320对应设置的第二遮光部420。
第二遮光部420的材料也可以为黑矩阵材料。
为了便于形成彩膜层、并对显示面板400进行保护，可选地，所述彩膜层与显示面板400之间设置有透明保护层500。在本发明中，可以通过喷墨打印或者转印的方式形成彩膜层。
为了进一步提高滤光部310的出光率，可选地，透明保护层500的折射率小于和所述透明保护层相邻的量子点滤光部的折射率。也就是说，与透明保护层500相邻的量子点滤光部中向后出射的具有预定颜色的光中，传播角度满足全反射的光，可以在透明保护层与量子点滤光部之间的界面上形成全反射，从而可以反射会量子点滤光部，并最终从滤光部中出射。
作为一种可选实施方式，透明保护层500的材料可以为氮化硅或者氧化硅。
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 (7)

1.一种显示装置，所述显示装置包括彩膜层和显示面板，所述显示面板包括多个发光单元，其特征在于，所述彩膜层包括多个滤光部，所述滤光部包括沿所述彩膜层的厚度方向层叠设置的多层量子点滤光部，在预定方向上，所述量子点滤光部的折射率逐渐增加，所述预定方向与所述彩膜层的厚度方向平行，多个发光元件与多个滤光部一一对应，所述彩膜层设置在所述显示面板的出光侧，且所述滤光部中折射率最大的量子点滤光部背离所述显示面板设置，所述预定方向为所述显示装置的出光方向。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述量子点滤光部包括基体部和分散在所述基体部内的多个量子点，位于预定方向的最外侧的量子点材料层的量子点浓度最高。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述基体部对光的透过率不低于60％。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述基体部对光的透过率不低于80％。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述彩膜层还包括第一遮光部，任意相邻两个所述滤光部之间均设置有所述第一遮光部。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述彩膜层与所述显示面板之间设置有透明保护层。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述透明保护层的折射率小于和所述透明保护层相邻的量子点滤光部的折射率。
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