CN110797465B - 一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组 - Google Patents

一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组，方法包括步骤：在底座上安装发光芯片，在底座上覆盖发光芯片制备封装层，在封装层上安装支撑基板；在支撑基板上压印制备具有凹槽的混合阻隔层；凹槽的底部与支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充；在凹槽内制备量子点发光层；在混合阻隔层上制备单一阻隔层，所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料；在单一阻隔层上制备荧光层；在荧光层上安装透镜。量子点发光层被完全封装在LED中可免受水汽和热量侵害，且不直接向环境释放Pb2+；使得QLED具有高的色纯度和长的使用寿命且环保。

Description

一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组
技术领域
本发明涉及量子点-液晶显示技术领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组。
背景技术
与正在产业化过程中的CdSe类量子点相比，钙钛矿量子点具有成本低廉、工艺简单等特点，是一类具有成长潜力的新型量子点材料，在发光二极管、激光等领域具有优势。钙钛矿量子点具有较高的光致发光效率，因此，近几年研究人员开始将钙钛矿量子点应用于发光二极管(LED)。
钙钛矿晶体具有ABX3(X＝Cl，Br，I)通式结构，通常属于正交、四方或立方晶系。从组分而言，钙钛矿量子点有金属有机卤化物量子点CH3NH3PbX3(X＝Cl，Br，I)和无机组分量子点CsPbX3(X＝Cl，Br，I)，上述两类钙钛矿量子点均含有重金属元素Pb，使它们具有一定的毒性，在潮湿的环境中，钙钛矿易分解，分解出来不是金属铅，而是Pb2+；虽然铅离子只是微溶于水，但这已经足以污染下水道，破坏环境了。
钙钛矿量子点对300～530nm左右的光吸收较强，发射主波长为520nm左右的绿光。300nm～380nm光已经是紫外光，紫外光能量很高，长时间照射液晶会使液晶中产生自由离子导致现有钙钛矿量子点液晶显示模组出现显示效果不佳的问题(如出现残像)。即使设计使用380nm以上的可见光做激发光，也可能因为发光纯度等使激发光中夹杂紫外光，从而造成液晶面板显示效果的降低。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组，旨在解决现有钙钛矿量子点在潮湿环境中易分解出Pb2+而导致环境污染；以及现有钙钛矿量子点液晶显示模组有残像或显示效果不佳的问题。
本发明的技术方案如下：
一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
将发光芯片安装在底座上，接着在所述底座上覆盖所述发光芯片制备封装层，然后在所述封装层上安装支撑基板；
将纳米透明隔热材料与离子交换树脂配置成混合溶液，在支撑基板上涂布混合溶液，涂布完成后使用模具进行压印，烘干，得到具有凹槽的混合阻隔层；其中，所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充；
在凹槽内制备量子点发光层；
在混合阻隔层上制备单一阻隔层，所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料；
在单一阻隔层上制备荧光层；
在荧光层上安装透镜。
所述的量子点发光二极管的制备方法，其中，所述量子点发光层的制备方法包括步骤：
配置量子点溶液，将量子点溶液注满凹槽内，接着烘干、曝光、显影、干燥，制备得到所述量子点发光层；
或者，将量子点溶液进行打印、转印或纳米压印，烘干制得形状与凹槽匹配的量子点发光层，接着将量子点发光层置于凹槽内。
所述的量子点发光二极管的制备方法，其中，所述纳米透明隔热材料选自纳米WO3、纳米TiO2中的一种。
所述的量子点发光二极管的制备方法，其中，所述离子交换树脂选自大孔阳离子树脂、凝胶型阳离子交换树脂中的一种。
所述的量子点发光二极管的制备方法，其中，所述量子点发光层的材料为可激发出蓝光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和绿光的荧光粉；
或者，所述量子点发光层的材料为可激发出绿光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和蓝光的荧光粉。
一种量子点发光二极管，其中，包括：底座、设置于所述底座上的发光芯片、设置于所述底座上并覆盖所述发光芯片的封装层、设置于所述封装层上的支撑基板、形成于所述支撑基板上的具有凹槽的混合阻隔层、设置于所述混合阻隔层的凹槽内的量子点发光层、设置于所述混合阻隔层上的单一阻隔层、设置于所述单一阻隔层上的荧光层、设置于所述荧光层上的透镜；
所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料和离子交换树脂的混合材料填充；
所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料。
所述的量子点发光二极管，其中，所述发光芯片发出的光激发所述量子点发光层的材料产生的光经过所述荧光层之后的出射光为白光。
一种量子点液晶显示模组，其中，包括：量子点发光二极管、液晶面板，设置于所述量子点发光二极管和液晶面板之间的背光光学膜片；
所述量子点发光二极管为如上任一所述的量子点发光二极管。
所述的量子点液晶显示模组，其中，所述背光光学膜片包括：两层扩散板和设置于两层所述扩散板之间的两层增亮片。
所述的量子点液晶显示模组，其中，所述液晶面板自下而上依次包括：偏光板、阵列基板、彩色滤光片基板和偏光板，其中，所述阵列基板和彩色滤光片基板之间夹杂有液晶。
有益效果：本发明通过设置具有凹槽的混合阻隔层，接着在凹槽内设置量子点发光层，然后在混合阻隔层上设置单一阻隔层，这种结构实现了把量子点材料完全封装在LED中。单一阻隔层起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+；所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，该部分不仅可以起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+，还能够防止量子点发光层受发光芯片发出的热量烘烤变形或量子点发光层的材料受发光芯片发出的热量烘烤变质从而影响QLED的寿命；所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充，该部分不仅起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+，还能够吸附量子点发光层的材料可能分解产生的少量的Pb2+，防止Pb2+直接释放到环境中造成重金属污染。另外，具有上述结构的QLED无需采用多种量子点材料制备混合量子点发光层就能够发白光，其发白光的原理为：发光芯片发出的光激发量子点发光层的材料产生的光经过荧光层时与荧光层的材料发出的光进行复合后的出射光即为白光。
附图说明
图1为本发明一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例中所述具有凹槽的混合阻隔层的形成流程图。
图2为本发明一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例中支撑基板的正面上的量子点材料和离子交换树脂材料的区域分布图。
图3为本发明一种量子点发光二极管较佳实施例的结构示意图。
图4为本发明一种量子点液晶显示模组较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例，其包括步骤：
将发光芯片安装在底座上，接着在所述底座上覆盖所述发光芯片制备封装层，然后在所述封装层上安装支撑基板；
将纳米透明隔热材料与离子交换树脂配置成混合溶液，在支撑基板上涂布混合溶液，涂布完成后使用模具进行压印，烘干，得到具有凹槽的混合阻隔层；其中，所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充；
在凹槽内制备量子点发光层；
在混合阻隔层上制备单一阻隔层，所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料；
在单一阻隔层上制备荧光层；
在荧光层上安装透镜。
具体地，所述的量子点发光二极管的制备方法采用波长在380nm以上的可见光作激发光源；也即，所述发光芯片发出的光为主波长为380nm以上的可见光。采用上述范围的可见光作激发光源激发量子点发光层的材料更利于提高QLED的光色纯度。
所述具有凹槽的混合阻隔层的形成流程图如图1所示；将纳米透明隔热材料与离子交换树脂相混合，然后在所述支撑基板上涂布所述混合溶液，涂布完成后使用模具进行压印。压印时，模具底部不是将混合溶液完全压断，而是留有一定的厚度，此时，模具底部与支撑板之间仅有纳米透明隔热材料的溶液，而离子交换树脂随混合溶液被挤在模具的四周；烘干，得到具有凹槽的混合阻隔层；其中，所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充；也就是说，上述操作不仅压印出了所述量子点发光层的位置，并为所述量子点发光层提供了很好的阻隔水和热的混合阻隔层。具体地，所述纳米透明隔热材料选自纳米WO3、纳米TiO2中的一种；纳米透明隔热材料能够透过可见光，反射紫外光与红外光，则所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分(由纳米透明隔热材料填充)能够避免或降低量子点发光层的材料接收来自发光芯片发出的热量的烘烤而变质，从而延长QLED的寿命；同时该部分因为具有由纳米透明隔热材料形成的独特纳米结构能够起到相当的阻隔水的作用，从而防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+污染环境；另外，纳米透明隔热材料的透光率在70％以上，则QLED设置该部分可以尽量小的牺牲发光芯片的亮度利用率的条件下，防止量子点发光层受潮和受来自发光芯片发出的热量的烘烤。优选地，所述纳米透明隔热材料为纳米WO3；纳米WO3的化学性能稳定，对热量、湿度等外部环境引起的物理性变化小，属于能保持永久性的半导体材料，可以有效地阻止红外辐射和紫外线辐射，阻隔红外效果达95％，阻隔紫外线照射的效果达99％，且与基材有极好的相容性，铺展、流平性能好，附着力强，持久不脱落。
具体地，所述离子交换树脂选自大孔阳离子树脂、凝胶型阳离子交换树脂中的一种；离子交换树脂通常被制成球状颗粒，高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱，在同价离子中，直径较大的离子的吸附较强，一些阳离子被吸附的顺序如下：Fe3+>Al3+>Ra2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>Cu2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ba2+>K+>NH4+>Na+>Li+；由此可见，离子交换树脂对Pb2+的吸附能力很强。虽然所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分(由纳米透明隔热材料填充)已经起到阻隔水汽的作用，但是空气中的水或者制造中用到的溶液可能还会带来使钙钛矿量子点材料分解的少量水汽；加入离子交换树脂可以对上述少量水汽导致量子点材料的分解后释放的少量Pb2+起到有效的吸附作用，进一步提升了QLED的安全性。优选地，所述离子交换树脂为001×7强酸性阳离子交换树脂；001×7强酸性阳离子交换树脂为凝胶型阳离子交换树脂中的一种，对Pb2+具有很强的吸附作用。
具体地，所述量子点发光层的制备方法包括步骤：配置量子点溶液，将量子点溶液注满凹槽内，接着烘干、曝光、显影、干燥，制备得到所述量子点发光层；
或者，将量子点溶液进行打印、转印或纳米压印，烘干制得形状与凹槽匹配的量子点发光层，接着将量子点发光层置于凹槽内。
具体地，所述量子点发光层的材料为可激发出蓝光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和绿光的荧光粉；
或者，所述量子点发光层的材料为可激发出绿光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和蓝光的荧光粉。
此外，因为离子交换树脂一般为球状颗粒，其透光度比较低；为了尽量小的牺牲亮度，量子点发光层的材料与离子交换树脂不是在支撑基板的正面上进行均匀分布，而是将这两种材料在支撑基板的正面上按照图2所示进行分布，其中，灰色部分为离子交换树脂材料的分布区域，白色部分为量子点发光层的材料的分布区域，这样分布使得整体的支撑基板的正面上材料层的总透光率大于7/8*100％＝87.5％。
图3为本发明一种量子点发光二极管较佳实施例的结构示意图，如图所示，1为底座；2为发光芯片；3为封装层；4为支撑基板；5为纳米透明隔热材料；6为离子交换树脂；7为量子点发光层；8为单一阻隔层；9为荧光层；10为透镜。该QLED的发光原理是发光芯片发出的光激发量子点发光层的材料，使其发出的光再经过荧光层的材料之后的出射光为白光。本发明主要有两种组合发光方式使得QLED发白光，一种方式为：发光芯片发出的光激发可激发出绿光的钙钛矿量子点，使其发出520nm左右的绿光，绿光再经过可激发出红光和蓝光的荧光粉之后的出射光即为白光(G+RB＝白光)；另一种方式为：发光芯片发出的光激发可激发出蓝光的钙钛矿量子点，使其发出蓝光，蓝光再经过可激发出红光和绿光的荧光粉之后的出射光即为白光(B+RG＝白光)。
图4为本发明一种量子点液晶显示模组较佳实施例的结构示意图，如图所示，所述量子点液晶显示模组自下而上依次包括：量子点发光二极管401、背光光学膜片402和液晶面板403；其中，量子点发光二极管401的结构示意图如图3所示，在此不在重复描述；背光光学膜片402自上而下依次包括：扩散板11、增亮片12、增亮片12和扩散板11；液晶面板403自下而上依次包括：偏光板13、阵列基板14、彩色滤光片基板15和偏光板13，其中，阵列基板14和彩色滤光片基板15之间夹杂有液晶。
综上所述，本发明提供了一种量子点发光二极管及制备方法、量子点液晶显示模组。所述量子点发光二极管与现有QLED不同，通过先设置具有凹槽的混合阻隔层，接着在凹槽内设置量子点发光层，然后在混合阻隔层上设置单一阻隔层，这种结构实现了把量子点发光层完全封装在LED中。所述单一阻隔层起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+；所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，其不仅可以起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+，还能够防止量子点发光层受发光芯片发出的热量烘烤变形或量子点发光层的材料受发光芯片发出的热量烘烤变质而影响QLED的寿命；所述凹槽的四周部分(其由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充)不仅可以起到阻隔水的作用防止量子点发光层的材料受潮分解出有毒的Pb2+，还能够吸附量子点发光层的材料可能分解产生的少量的Pb2+，为Pb2+不直接释放到环境中提供了保证。另外，具有上述结构的QLED无需采用多种量子点材料制备混合量子点发光层就能够发白光，其发白光的原理为：发光芯片发出的光激发量子点发光层的材料产生的光经过荧光层时与荧光层的材料发出的光进行复合后的出射光即为白光。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将发光芯片安装在底座上，接着在所述底座上覆盖所述发光芯片制备封装层，然后在所述封装层上安装支撑基板；
将纳米透明隔热材料与离子交换树脂配置成混合溶液，在支撑基板上涂布混合溶液，涂布完成后使用模具进行压印，烘干，得到具有凹槽的混合阻隔层；其中，所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料与离子交换树脂的混合材料填充；
在凹槽内制备量子点发光层；
在混合阻隔层上制备单一阻隔层，所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料；
在单一阻隔层上制备荧光层；
在荧光层上安装透镜；
所述量子点发光层的材料为可激发出蓝光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和绿光的荧光粉；
或者，所述量子点发光层的材料为可激发出绿光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和蓝光的荧光粉。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述量子点发光层的制备方法包括步骤：
配置量子点溶液，将量子点溶液注满凹槽内，接着烘干、曝光、显影、干燥，制备得到所述量子点发光层；
或者，将量子点溶液进行打印、转印或纳米压印，烘干制得形状与凹槽匹配的量子点发光层，接着将量子点发光层置于凹槽内。
3.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述纳米透明隔热材料选自纳米WO3、纳米TiO2中的一种。
4.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述离子交换树脂选自大孔阳离子树脂、凝胶型阳离子交换树脂中的一种。
5.一种量子点发光二极管，其特征在于，包括：底座、设置于所述底座上的发光芯片、设置于所述底座上并覆盖所述发光芯片的封装层、设置于所述封装层上的支撑基板、形成于所述支撑基板上的具有凹槽的混合阻隔层、设置于所述混合阻隔层的凹槽内的量子点发光层、设置于所述混合阻隔层上的单一阻隔层、设置于所述单一阻隔层上的荧光层、设置于所述荧光层上的透镜；
所述凹槽的底部与所述支撑基板之间的部分由纳米透明隔热材料填充，所述凹槽的四周部分由纳米透明隔热材料和离子交换树脂的混合材料填充；
所述单一阻隔层的材料为纳米透明隔热材料；
所述量子点发光层的材料为可激发出蓝光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和绿光的荧光粉；
或者，所述量子点发光层的材料为可激发出绿光的钙钛矿量子点，所述荧光层的材料为可激发出红光和蓝光的荧光粉。
6.根据权利要求5所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述发光芯片发出的光激发所述量子点发光层的材料产生的光经过所述荧光层之后的出射光为白光。
7.一种量子点液晶显示模组，其特征在于，包括：量子点发光二极管、液晶面板，设置于所述量子点发光二极管和液晶面板之间的背光光学膜片，其中，所述量子点发光二极管为权利要求5或6所述的量子点发光二极管。
8.根据权利要求7所述的量子点液晶显示模组，其特征在于，所述背光光学膜片包括：两层扩散板和设置于两层所述扩散板之间的两层增亮片。
9.根据权利要求7所述的量子点液晶显示模组，其特征在于，所述液晶面板自下而上依次包括：偏光板、阵列基板、彩色滤光片基板和偏光板，其中，所述阵列基板和彩色滤光片基板之间夹杂有液晶。
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