CN112505969A - 一种显示器件及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示器件及其制备方法和应用，所述显示器件包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕；所述量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。所述显示器件通过量子点转换层与LED背光源的复合发光实现了超高色域显示，具有分辨率高、显示功耗低、显示色域值高、工艺简单和制造成本低等优点，可以实现批量化生产应用。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示器件及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，对于一些显示设备的显示要求也越来越高，目前市场上的液晶显示器都是传统LED显示屏，是以LED发光二极管作为像素发光元件的显现器，其中，组成阵列的发光二极管直接发射红、绿、蓝三色的光线，进而构成五颜六色画面，但是这种显示器已经不能满足人们对低功率、低成本和高分辨率显示屏的需求。
量子点材料(Quantum Dot)其实是一种纳米级别的半导体材料，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，并且这种纳米半导体拥有限制电子和电子空穴的特性，因此色度纯高，显示色域广，可大幅超过NTSC(国家电视标准委员会)的色域范围(>100％)；同时量子点材料通过彩色滤光片时光吸收损耗小，可实现低功耗显示。
CN102944943A公开了一种量子点彩色滤光片、液晶面板及显示装置，所述量子点彩色滤光片，用于液晶面板，液晶面板上具有多个像素，每个像素中具有多个子像素，每个子像素对应于一种颜色，彩色滤光片包括与子像素一一对应设置的子区域，至少一个子区域由量子点材料形成，且量子点材料被激发后产生的光与对应的子像素的颜色相同。所采用量子点材料形成显示器的彩色滤光片，红色、绿色或蓝色滤光片采用可以通过光激发产生红光、绿光或蓝光的量子点材料，可以提高背光源的利用率，同时获得更高纯度的色光，因此量子点显示能够实现彩色显示的高色域和低功耗。但是其中的量子点彩膜厚度较厚的情况下，不同像素发出的光线间会发生串扰，当入射光的角度分布宽时，光线交叉严重，降低了显示画质。
CN108303818A公开了一种基于蓝光偏光背光源的量子点彩膜液晶显示装置。所述基于蓝光偏光背光源的量子点彩膜液晶显示装置包括量子点彩膜液晶显示面板和蓝光偏光背光源，量子点彩膜液晶显示面板包括阵列基板、上基板以及夹持于阵列基板和上基板之间的液晶层，量子点彩膜液晶显示面板还包括：上偏光片，位于上基板背离液晶层的一侧；量子点彩膜，位于上偏光片背离液晶层的一侧；量子点彩膜包括受激发产生不同波长的光的多个子区域，其与量子点彩膜液晶显示面板的多个子像素位置一一对应，所述蓝光偏光背光源位于所述量子点彩膜液晶显示面板外部且靠近阵列基板的一侧。提高背光利用率的同时提高显示装置的亮度，有效缓解量子点彩膜像素之间的串扰。CN107908040A公开了一种显示面板及其制造方法。显示面板包括蓝光背光源、液晶盒、导光膜和量子点彩膜。蓝光背光源用于产生蓝光光线；液晶盒设置在蓝光背光源上；导光膜设置在液晶盒上；量子点彩膜设置在导光膜上，量子点彩膜包括第一区域和第二区域，第二区域位于第一区域的至少一侧，第一区域与液晶盒的显示区域对应，第二区域与液晶盒中位于显示区域外侧的外围区域对应；其中，导光膜用于将透过液晶盒的蓝光光线引导至量子点彩膜的第一区域和第二区域，以使量子点彩膜的第一区域和第二区域均显示图像。但是上述两篇专利都没有公开所用到的量子点彩膜的制备方法，现有技术中量子点彩膜的制备方法是将量子点分散在光刻胶中，再通过光固化和蚀刻等方式，在基材特定区域上实现量子点光转换材料涂布，但这种方法制备工艺复杂，生产成本高，对设备精度要求很高，且容易受环境等因素影响，因而难以实现像素级量子点排布，导致最终显示器件的显示分辨率仍有待提高。
因此，开发一种分辨率高、发光效率高、功耗低，且制备工艺简单、成本低的可实现超高色域显示的显示器件，是目前迫在眉睫需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种显示器件及其制备方法和应用，所述显示器件包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕；所述量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。所述显示器件通过量子点转换层与背光源的复合发光可实现超高色域显示，具有分辨率高、发光效率高、光通过率高和制备工艺简单等优点，适合批量化生产。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种显示器件，所述显示器件包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕；
所述量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。
本发明提供的显示器件包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕，其中量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。所述显示器件通过量子点转换层和LED偏光背光源复合发光来实现色彩的转换，通过液晶层中分子的转动来实现光的选择性透过，最终在显示屏幕上实现超高色域显示，具有分辨率高、发光效率高和光通过率高等优点。
优选地，所述LED偏光背光源与所述液晶层之间还依次设置有扩散片、棱镜膜、第一偏光片和第一玻璃基板。
优选地，所述LED偏光背光源包括LED背光源和导光板，LED背光源发出的光经过导光板进行方向偏转，形成LED偏光背光源。
优选地，所述LED背光源包括蓝光LED背光源和/或紫外光LED背光源。当使用蓝光LED背光源时，可激发红光量子点材料和绿光量子点材料实现色彩转换；当使用紫外光LED背光源时，可激发红光量子点材料、绿光量子点材料和蓝光量子点材料实现色彩转换。
优选地，所述蓝光LED背光源的峰值波长为420～480nm，例如425nm、430nm、435nm、440nm、445nm、450nm、455nm、460nm、465nm、470nm或475nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述紫外光LED背光源的峰值波长为230～400nm，例如235nm、240nm、245nm、250nm、255nm、260nm、265nm、270nm、275nm、280nm、290nm、300nm、310nm、320nm、330nm、340nm、350nm、360nm、370nm、380nm或390nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述液晶层与所述量子点转换层之间还设置有第二玻璃基板。
所述第一玻璃基板和第二玻璃基板中间夹有液晶层，通过薄膜场效应晶体管(TFT)控制各像素点液晶层中分子旋转方向。
优选地，所述量子点转换层与所述显示屏幕之间还设置有第二偏光片。
优选地，所述第一偏光片和所述第二偏光片的偏光方向相互垂直。
本发明提供的一种显示器件的结构示意图如图1所示，其中1代表LED背光源，2代表导光板，LED背光源1发出的光经过导光板2进行方向偏转形成LED偏光背光源；3代表扩散片，对被导光板2偏转后的光进行均匀性处理；4代表棱镜膜，对均匀性处理后的光进行正向光强度的提升；5代表第一偏光片，6代表第一玻璃基板；7代表液晶层；8代表第二玻璃基板；液晶层7夹在第一玻璃基板6和第二玻璃基板8之间，通过层间分子的转动实现光的选择性透过；9代表量子点转换层，通过量子点转换层9上的量子点材料与LED背光源的复合发光可实现超高色域显示；10代表第二偏光片，第一偏光片5和第二偏光片10的偏光方向相互垂直，配合液晶层7中分子的转动，实现各像素点光的选择性透过；11代表显示屏幕，经过一系列处理后的光最终在显示屏幕11上实现超高色域显示。
优选地，所述透明基材的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述透明基材的透光率≥90％，例如91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述透明基材的厚度为12～65μm，例如14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、28μm、32μm、36μm、40μm、44μm、48μm、52μm、56μm、60μm或64μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述透明导电层的材料包括金属掺杂非金属氧化物。
优选地，所述透明导电层的材料包括锡掺杂三氧化铟和/或铝掺杂氧化锌。
优选地，所述LED背光源为紫外光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光量子点区域。
当LED背光源为紫外光LED背光源时，可以激发量子点沉积层上红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光量子点区域分别发出红光、绿光和蓝光，共同实现光色彩转换。
优选地，所述LED背光源为蓝光LED背光源时，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光像素点区域。
当LED背光源为蓝光LED背光源时，可以激发量子点沉积层上红光量子点区域和绿光量子点区域分别发红光和绿光，蓝光像素区域的蓝光共同实现光色彩转换。
优选地，所述量子点沉积层的厚度为15～90μm，例如20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm或85μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述红光量子点区域、绿光量子点区域、蓝光量子点区域和蓝光像素点区域的面积各自独立地为1～1000μm2，例如10μm2、50μm2、100μm2、200μm2、300μm2、400μm2、500μm2、600μm2、700μm2、800μm2或900μm2，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述红光量子点区域的材料包括红光量子点材料。
优选地，所述绿光量子点区域的材料包括绿光量子点材料。
优选地，所述蓝光量子点区域的材料包括蓝光量子点材料。
优选地，所述红光量子点材料的粒径为7～12nm，例如7.2nm、7.4nm、7.6nm、7.8nm、8nm、8.2nm、8.4nm、8.6nm、8.8nm、9nm、9.2nm、9.4nm、9.6nm、9.8nm、10nm、10.2nm、10.4nm、10.6nm、10.8nm、11nm、11.2nm、11.4nm、11.6nm或11.8nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述绿光量子点材料粒径为3～6nm，例如3.2nm、3.4nm、3.6nm、3.8nm、4nm、4.2nm、4.4nm、4.6nm、4.8nm、5nm、5.2nm、5.4nm、5.6nm或5.8nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述蓝光量子点材料的粒径为1～3nm，例如1.2nm、1.4nm、1.6nm、1.8nm、2nm、2.2nm、2.4nm、2.6nm或2.8nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述红光量子点材料、绿光量子点材料和蓝光量子点材料各自独立地包括AxMyEz体系材料。
其中，A选自Ba、Ag、Na、Fe、In、Cd、Zn、Ga、Mg、Pb或Cs中的任意一种。
M选自S、Cl、O、As、N、P、Se、Te、Ti、Zr或Pb中的任意一种。
E选自为S、As、Se、O、Cl、Br或I中的任意一种。
x为0.3～2，例如0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6或18，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
y为0.5～3，例如0.6、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.7或2.9，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
z为0～4，例如1、1.2、1.4、1.6、1.9、2.2、2.4、2.6、2.9、3、3.2、3.4、3.6或3.8，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述红光量子点材料的发射峰峰值波长为600～660nm，例如605nm、610nm、615nm、620nm、625nm、630nm、635nm、640nm、645nm、650nm或655nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述红光量子点材料的发射峰半波宽＜35nm，例如30nm、25nm、20nm、15nm、10nm或5nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述绿光量子点材料的发射峰峰值波长为510～550nm，例如512nm、514nm、516nm、518nm、520nm、524nm、528nm、532nm、536nm、540nm、544nm或548nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述绿光量子点材料的发射峰半波宽＜35nm，例如30nm、25nm、20nm、15nm、10nm或5nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述显示器件包括依次设置的LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕；
所述量子点转换层包括依次设置的基板、透明导电层和量子点沉积层。
所述LED背光源包括LED蓝光背光源和/或LED紫外光背光源。
所述透明基材的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合，所述透明基材的透光率≥90％，厚度为12～65μm。
所述透明导电层的材料包括金属掺杂非金属氧化物。
所述LED背光源为紫外光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光量子点区域；所述LED背光源为蓝光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光像素点区域；所述量子点沉积层的厚度为15～90μm。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述显示器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在透明基材上设置透明导电层、安装电路，得到基板；
(2)在步骤(1)得到的基板上通过电沉积法制备量子点沉积层，得到量子点转换层；
(3)将LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示器件。
优选地，步骤(1)所述透明导电层的制备方法包括磁控溅射、真空蒸镀或溶胶凝胶旋涂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述基板的具体制备方法为：在所述透明导电层上根据像素点排布涂覆抗蚀刻材料，对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行蚀刻，使相应位置漏出透明基材为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离、清洗后安装电路，得到所述基板。
优选地，所述蚀刻包括物理蚀刻和/或化学蚀刻。
优选地，所述抗蚀刻材料的涂覆厚度为200～15000nm，例如500nm、1000nm、1500nm、2500nm、3500nm、5500nm、6500nm、7500nm、8500nm、9500nm、10500nm、11500nm、12500nm、13500nm或14500nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述清洗包括有机溶液清洗、水清洗或等离子清洗中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(2)所述电沉积法制备量子点沉积层的方法包括方法A或方法B。
所述方法A具体包括如下步骤：
(A1)将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液；
(A2)将步骤(1)得到的基板分别置于步骤(A1)得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液中进行电沉积，得到所述量子点转换层。
所述方法B具体包括如下步骤：
(B1)将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液；
(B2)将步骤(1)得到的基板分别置于步骤(B1)得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子点沉积溶液中进行电沉积，得到所述量子点转换层。
本发明提供的一种显示器件的制备方法，首先将量子点材料和配体材料进行键合反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液，为后续电沉积做准备；然后在透明基材上制备透明导电层，在所述透明导电层上根据像素点排布需求涂覆抗蚀刻材料，对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行蚀刻，使相应位置漏出透明基材为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离、清洗，在所述透明导电层上安装电路，使所有拟沉积绿光量子点材料的透明导电层区域相互连接、所有拟沉积红光量子点材料的透明导电层区域和所有蓝色像素点的透明导电层区域相互连接，得到所述基板；然后将所述基板分别置于步骤所述带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液中进行电沉积，得到量子点转换层；示例性地，电沉积过程示意图如图2所示：其中12代表带电荷的量子点材料；13代表基板；14代表外加的反应电极；例性地，所述量子点转换层如图3所示，图3中，13代表基板，15代表红光量子点区域；16代表绿光量子点区域；17代表蓝光像素点区域。当LED背光源为蓝光LED背光源时，可激发红光量子点区域的红光量子点材料发红光、绿光量子点区域的绿光量子点材料发绿光，与蓝光像素点区域的蓝光共同实现色彩转换；最后，将LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、所述量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示装置。所述制备方法整体工艺简单、操作方便，适合大批量化生产。
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述量子点材料和配体材料的摩尔比各自独立地为1:(1～100)，例如1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:50、1:55、1:60、1:65、1:70、1:75、1:80、1:85、1:90、1:95等。
优选地，所述配体材料包括有机盐类材料。
优选地，所述配体材料包括醋酸钠、溴化四丁基铵、乙吡啶酸盐、甲基钠或乙醇钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应各自独立地在pH值为5～11(例如5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10或10.5等)的条件下进行。
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应的温度各自独立地为120～320℃，例如130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃或310℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应的时间各自独立地为0.5～90min，，例如1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min或85min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的直流电压各自独立地为1～12V，例如2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V或11V，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)电沉积的电流为0.5～30mA，例如1mA、2mA、4mA、6mA、8mA、10mA、12mA、14mA、16mA、18mA、20mA、22mA、24mA、26mA或28mA，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的时间为1～30min，例如2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min或26min、28min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的沉积层厚度为15～90μm，例如20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm或85μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积后还包括表面喷涂的步骤。
优选地，所述喷涂的材料为丙烯酸酯类材料。
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)在透明基材上设置透明导电层，在所述透明导电层上根据像素点排布涂覆抗蚀刻材料，对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行蚀刻，使相应位置漏出透明基材为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离、清洗后安装电路，得到所述基板；
(2)通过方法A或方法B在步骤(1)得到的基板上电沉积制备量子转换层；
所述方法A具体为：将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液；将步骤(1)得到的基板分别置于带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液中电沉积1～30min，得到电沉积厚度为15～90μm的量子点转换层；所述电沉积的直流电压为1～12V，电流为0.5～30mA；
所述方法B具体为：将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液；将步骤(1)得到的基板分别置于步骤带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液中电沉积1～30min，得到电沉积厚度为15～90μm的量子点转换层；所述电沉积的直流电压为1～12V，电流为0.5～30mA；
(3)将蓝光LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)所述方法A得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示装置；
或将紫外光LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)所述方法B得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示装置。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的显示器件在显示设备中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种显示器件，包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕；所述量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。所述显示器件通过量子点转换层与LED背光源的复合发光，得到的显示器件的光转化效率为85～91％，相对于现有技术中的显示器件提高了157～214％；功耗仅为现有技术显示器件功耗的42～47％，且显示色域值为112～123％，相对于现有技术提高了6～73％，可实现超高色域显示，具有分辨率高、发光效率高和显示功耗低等优点；所述显示器件通过电沉积等方法制备，整个制备过程具有工艺简单、操作方便和成本低等优点，实现批量化工业生产应用。
附图说明
图1为本发明提供的一种显示器件的结构示意图；
图2为电沉积过程示意图；
图3为量子点转换层示意图；
其中，1-LED背光源，2-导光板，3-扩散片，4-棱镜膜，5-第一偏光片，6-第一玻璃基板，7-液晶层，8-第二玻璃基板，9-量子点转换层，10-第二偏光片，11-显示屏幕，12-带电荷的量子点材料，13-基板，14-外加的反应电极，15-红光量子点区域，16-绿光量子点区域，17-蓝光像素点区域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种显示器件，其结构示意图如图1所示，包括LED背光源1，导光板2，扩散片3，棱镜膜4，第一偏光片5，第一玻璃基板6，液晶层7，第二玻璃基板8，量子点转换层9，第二偏光片10和显示屏幕11；具体制备方法如下：
(1)基板的制备：在厚度为35μm的无机玻璃上通过磁控溅射的方法制备锡掺杂三氧化铟透明导电层；在已经固化的锡掺杂三氧化铟透明导电层上根据像素点排布涂覆厚度为750nm的石蜡，使得石蜡覆盖拟沉积红光量子点材料、绿光量子点材料和蓝光量子点材料的区域；对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行化学蚀刻，使相应位置漏出无机玻璃为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离和水清洗；最后在透明导电层上安装电路，使所有拟沉积红光量子点材料的透明导电层区域相互连接，所有拟沉积绿光量子点材料的透明导电层区域相互连接，所有拟沉积蓝光量子点材料的透明导电层区域相互连接，得到所述基板；
(2)带电荷的量子点沉积溶液制备：在220℃条件下，将InP红光量子点的十八烯溶液与醋酸钠混合，调节pH值为7，反应45min，其中，十八烯溶液中InP红光量子点的摩尔浓度为2.5mol/L，十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为120mol/L；反应45min，得到带电荷的InP红光量子点沉积溶液；相同条件下，将InP红光量子点换成CsPbBr3绿光量子点，重复上述步骤，得到带电荷的CsPbBr3绿光量子点沉积溶液；将InP红光量子点换成CdSe蓝光量子点，重复上述步骤，得到带电荷的CdSe蓝光量子点沉积溶液；
(3)电沉积过程：将步骤(1)得到的基板置于步骤(2)得到的红光量子点沉积溶液中，在溶液中加入反应电极，在直流电压为6V、电流为15mA条件下，电沉积15min，得到带电荷的红光量子点材料沉积基板，所述沉积层厚度为42μm，完成电沉积；将沉积有红光量子点材料的基板从溶液中取出，用2-甲基丙烯酸甲酯对沉积有红光量子点材料的基板进行喷涂处理后，分别置于步骤(1)得到的带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子点沉积溶液中，重复上述电沉积步骤，得到量子点转换层；
(4)将紫外光LED背光源(采用新型气相外延生长法制备，Al2O3衬底，金电极，发射光峰值波长365nm)、导光板(厚度330μm，透光率94.2％)、扩散片(PET基材上涂覆TiO2、SiO2纳米微球)、棱镜膜(3M公司)、第一偏光片(住友化学)、第一玻璃基板(天马微电子)、液晶层(天马微电子)、第二玻璃基板(天马微电子)、步骤(3)得到的量子点转换层、第二偏光片(住友化学)和玻璃盖板(天马微电子)依次连接，得到所述显示器件。
实施例2
一种显示器件，其结构与实施例1中相同，其制备方法如下所示：
(1)基板的制备：在厚度为35μm的无机玻璃上通过磁控溅射的方法制备铝掺杂氧化锌透明导电层；在已经固化的铝掺杂氧化锌透明导电层上根据像素点排布涂覆厚度为750nm的石蜡，使得石蜡覆盖拟沉积红光量子点材料区域和拟沉积绿光量子点材料区域；对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行化学蚀刻，使相应位置漏出无机玻璃为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离和水清洗；最后在透明导电层上安装电路，使所有拟沉积红光量子点材料的透明导电层区域相互连接，所有拟沉积绿光量子点材料的透明导电层区域相互连接，得到所述基板；
(2)带电荷的量子点沉积溶液制备：在220℃条件下，将InP红光量子点的十八烯溶液与醋酸钠混合，调节pH值为7，反应45min，其中，十八烯溶液中InP红光量子点的摩尔浓度为2.5mol/L，十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为120mol/L；反应45min，得到带电荷的InP红光量子点沉积溶液；相同条件下，将InP红光量子点换成的CsPbBr3绿光量子点，重复上述步骤，得到带电荷的CsPbBr3绿光量子点沉积溶液；
(3)电沉积过程：将步骤(1)得到的基板置于步骤(2)得到的带电荷的InP红光量子点沉积溶液中，在溶液中加入反应电极，在直流电压为6V、电流为15mA条件下，电沉积15min，得到带电荷的InP红光量子点沉积基板，所述沉积层厚度为42μm，完成电沉积；将沉积有InP红光量子点的基板从溶液中取出，用2-甲基丙烯酸甲酯对沉积有红光量子点材料的基板进行喷涂处理后，分别置于步骤(1)得到的带电荷的CsPbBr3绿光量子点沉积溶液中，重复上述电沉积步骤，得到量子点转换层；
(4)将蓝光LED背光源(采用新型气相外延生长法(MOCVD)制备，Al2O3衬底，金电极，发射光峰值波长450nm)、导光板(厚度330μm，透光率94.2％)、扩散片(PET基材上涂覆TiO2、SiO2纳米微球)、棱镜膜(3M公司)、第一偏光片(住友化学)、第一玻璃基板(天马微电子)、液晶层(天马微电子)、第二玻璃基板(天马微电子)、步骤(3)得到的量子点转换层、第二偏光片(住友化学)和玻璃盖板(天马微电子)依次连接，得到所述显示器件。
实施例3
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)中InP红光量子点、CsPbBr3绿光量子点和CdSe蓝光量子点的摩尔浓度为0.25mol/L，十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为12mol/L；其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例4
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)中InP红光量子、CsPbBr3绿光量子点和CdSe蓝光量子点的摩尔浓度为5mol/L，十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为240mol/L；其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例5
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)中十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为2.5mol/L；其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例6
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)中十八烯溶液中醋酸钠的摩尔浓度为250mol/L；其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例7
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(3)中电沉积的直流电压为1V，电流为0.5mA，电沉积时间为30min，沉积层厚度为90μm，其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例8
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(3)中电沉积的直流电压为12V，电流为30mA，电沉积时间为1min，沉积层厚度为15μm，其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
实施例9
一种显示器件，其结构与实施例1中相同；制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)中InP红光量子、CsPbBr3绿光量子点和CdSe蓝光量子点分别替换为PbSe红光量子点、CdS绿光量子点和ZnS蓝光量子点；其他组分用量和实验条件均与实施例1相同，得到所述显示器件。
对比例1
一种LCD显示器件，其结构与本实例1的差异在于使用彩色滤光片代替量子点转换层，其制备方法如下所示：
将白光LED背光源、导光板(厚度330μm，透光率94.2％)、扩散片(PET基材上涂覆TiO2、SiO2纳米微球)、棱镜膜(3M公司)、第一偏光片(住友化学)、第一玻璃基板(天马微电子)、液晶层(天马微电子)、第二玻璃基板(天马微电子)、彩色滤光片、第二偏光片(住友化学)和玻璃盖板(天马微电子)依次连接，得到所述LCD显示器件。
对比例2
一种QD-LCD显示器件，其具体制备方法如下所示：
(1)将质量比为1:446.2的ZnS红光量子点与丙烯酸封装胶水混合，质量为3.2:446.2的InP绿光量子点与丙烯酸封装胶水混合，质量比为5:446.2的CsPbCl3蓝光量子点材料与丙烯酸封装胶水混合，分别得到红光量子点胶水、绿光量子点胶水和蓝光量子点胶水；
(2)将上述制备得到的红光量子点胶水、绿光量子点胶水和蓝光量子点胶水混合，得到混合量子点，再向其中加入氧化硅，进行均匀搅拌，得到混合胶水，混合胶水中的混合量子点的质量百分含量为1.5％；
(3)将步骤(2)得到的混合胶水涂覆于基材膜片上，并且再覆盖一层基材膜片，利用涂布机控制量子点层厚度，在紫外光照射下封装，裁剪，得到量子点光学膜片；
(4)将步骤(3)得到的量子点光学膜片安装在以紫外光Micro-LED为背光源的液晶显示器件的导光板之上，得到所述QD-LCD显示器件。
性能测试：
(1)光转换效率：发射光的光功率/背光源发射光的光功率×100％；
(2)相对功耗：以对比例1提供的LCD显示器件的电功率(32寸，大约60W)为基准，测试实施例1～9得到的显示器件和对比例2得到的QD-LCD显示器件相同显示亮度下的相对电功率；
(3)显示色域值：显示屏幕的红、绿、蓝三色的色坐标点连接形成的三角形，与标准NTSC三角形面积进行比对。
根据上述测试方法对实施例1～9、对比例1～2得到的显示器件进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
根据表1数据可以看出：本发明提供的显示器件具有较高的光转化率以及较低的相对功耗，且显示色域值较宽。具体而言，实施例1～9得到的显示器件的光转化效率为85～91％，相对于现有技术(对比例1和对比例2)中的显示器件提高了157～214％；实施例1～9得到的显示器件的功耗仅为对比例2提供的LCD显示器件功耗的42～47％，而对比例2提供的QD-LCD显示器件的功耗为对比例2提供的LCD显示器件功耗的91％，证明本发明提供的显示器件具有较低的功耗；另外，实施例1～9得到的显示器件的色域值为112～123％NTSC，相对于现有技术提高了6～73％，证明本发明提供的显示器件兼具高光转化效率、高色域值以及低功率的优点。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种显示器件及其制备方法和应用的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种显示器件，其特征在于，所述显示器件包括依次设置的LED偏光背光源、液晶层、量子点转换层和显示屏幕；
所述量子点转换层包括依次设置的透明基材、透明导电层和量子点沉积层。
2.根据权利要求1所述的显示器件，其特征在于，所述LED偏光背光源与液晶层之间还依次设置有扩散片、棱镜膜、第一偏光片和第一玻璃基板；
优选地，所述LED偏光背光源包括LED背光源和导光板；
优选地，所述LED背光源包括蓝光LED背光源和/或紫外光LED背光源；
优选地，所述蓝光LED背光源的峰值波长为420～480nm；
优选地，所述紫外光LED背光源的峰值波长为230～400nm。
3.根据权利要求1或2所述的显示器件，其特征在于，所述液晶层与量子点转换层之间还设置有第二玻璃基板。
4.根据权利要求1～3任一项所述的显示器件，其特征在于，所述量子点转换层与显示屏幕之间还设置有第二偏光片；
优选地，所述第一偏光片和第二偏光片的偏光方向相互垂直；
优选地，所述透明基材的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述透明基材的透光率≥90％；
优选地，所述透明基材的厚度为12～65μm；
优选地，所述透明导电层的材料包括金属掺杂非金属氧化物；
优选地，所述透明导电层的材料包括锡掺杂三氧化铟和/或铝掺杂氧化锌；
优选地，所述LED背光源为紫外光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光量子点区域；
优选地，所述LED背光源为蓝光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光像素点区域；
优选地，所述量子点沉积层的厚度为15～90μm；
优选地，所述红光量子点区域、绿光量子点区域、蓝光量子点区域和蓝光像素点区域的面积各自独立地为1～1000μm2；
优选地，所述红光量子点区域的材料包括红光量子点材料；
优选地，所述绿光量子点区域的材料包括绿光量子点材料；
优选地，所述蓝光量子点区域的材料包括蓝光量子点材料；
优选地，所述红光量子点材料的粒径为7～12nm；
优选地，所述绿光量子点材料粒径为3～6nm；
优选地，所述蓝光量子点材料的粒径为1～3nm；
优选地，所述红光量子点材料、绿光量子点材料和蓝光量子点材料各自独立地包括AxMyEz体系材料；
其中，A选自Ba、Ag、Na、Fe、In、Cd、Zn、Ga、Mg、Pb或Cs中的任意一种；
M选自S、Cl、O、As、N、P、Se、Te、Ti、Zr或Pb中的任意一种；
E选自为S、As、Se、O、Cl、Br或I中的任意一种；
x为0.3～2；
y为0.5～3；
z为0～4；
优选地，所述红光量子点材料的发射峰峰值波长为600～660nm；
优选地，所述红光量子点材料的发射峰半波宽＜35nm；
优选地，所述绿光量子点材料的发射峰峰值波长为510～550nm；
优选地，所述绿光量子点材料的发射峰半波宽＜35nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的显示器件，其特征在于，所述显示器件包括依次设置的LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕；
所述量子点转换层包括依次设置的基板、透明导电层和量子点沉积层；
所述LED背光源包括蓝光LED背光源和/或紫外光LED背光源；
所述透明基材的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合，所述透明基材的透光率≥90％，厚度为12～65μm；
所述透明导电层的材料包括金属掺杂非金属氧化物；
所述LED背光源为紫外光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光量子点区域；所述LED背光源为蓝光LED背光源，所述量子点沉积层包括红光量子点区域、绿光量子点区域和蓝光像素点区域；所述量子点沉积层的厚度为15～90μm。
6.一种如权利要求1～5任一项所述显示器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在透明基材上设置透明导电层、安装电路，得到基板；
(2)在步骤(1)得到的基板上通过电沉积法制备量子点沉积层，得到量子点转换层；
(3)将LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示器件。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述透明导电层的制备方法包括磁控溅射、真空蒸镀或溶胶凝胶旋涂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述基板的具体制备方法为：在所述透明导电层上根据像素点排布涂覆抗蚀刻材料，对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行蚀刻，使相应位置漏出透明基材为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离、清洗后安装电路，得到所述基板；
优选地，所述蚀刻包括物理蚀刻和/或化学蚀刻；
优选地，所述抗蚀刻材料的涂覆厚度为200～15000nm；
优选地，所述清洗包括有机溶液清洗、水清洗或等离子清洗中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述电沉积法制备量子点沉积层的方法包括方法A或方法B；
所述方法A具体包括如下步骤：
(A1)将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液；
(A2)将步骤(1)得到的基板分别置于步骤(A1)得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液中进行电沉积，得到所述量子点转换层；
所述方法B具体包括如下步骤：
(B1)将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液；
(B2)将步骤(1)得到的基板分别置于步骤(B1)得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子点沉积溶液中进行电沉积，得到所述量子点转换层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(A1)、步骤(B1)所述量子点材料和配体材料的摩尔比各自独立地为1:(1～100)；
优选地，所述配体材料包括有机盐类材料；
优选地，所述配体材料包括醋酸钠、溴化四丁基铵、乙吡啶酸盐、甲基钠或乙醇钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应各自独立地在pH值为5～11的条件下进行；
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应的温度各自独立地为120～320℃；
优选地，步骤(A1)、步骤(B1)所述反应的时间各自独立地为0.5～90min；
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的直流电压各自独立地为1～12V；
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的电流各自独立地为0.5～30mA；
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的时间各自独立地为1～30min；
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积的沉积层厚度各自独立地为15～90μm；
优选地，步骤(A2)、步骤(B2)所述电沉积后还包括表面喷涂的步骤；
优选地，所述喷涂的材料为丙烯酸酯类材料。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)在透明基材上设置透明导电层，在所述透明导电层上根据像素点排布涂覆抗蚀刻材料，对涂覆抗蚀刻材料的透明导电层进行蚀刻，使相应位置漏出透明基材为止，对剩余抗蚀刻材料进行剥离、清洗后安装电路，得到所述基板；
(2)通过方法A或方法B在步骤(1)得到的基板上电沉积制备量子转换层；
所述方法A具体为：将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液；将步骤(1)得到的基板分别置于带电荷的红光量子点沉积溶液和带电荷的绿光量子点沉积溶液中电沉积1～30min，得到电沉积厚度为15～90μm的量子点转换层；所述电沉积的直流电压为1～12V，电流为0.5～30mA；
所述方法B具体为：将量子点材料与配体材料进行反应，分别得到带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液；将步骤(1)得到的基板分别置于步骤带电荷的红光量子点沉积溶液、带电荷的绿光量子点沉积溶液和带电荷的蓝光量子电沉积溶液中电沉积1～30min，得到电沉积厚度为15～90μm的量子点转换层；所述电沉积的直流电压为1～12V，电流为0.5～30mA；
(3)将蓝光LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)所述方法A得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示装置；
或将紫外光LED背光源、导光板、扩散片、棱镜膜、第一偏光片、第一玻璃基板、液晶层、第二玻璃基板、步骤(2)所述方法B得到的量子点转换层、第二偏光片和显示屏幕依次连接，得到所述显示装置。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的显示器件在显示设备中的应用。
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