CN113625491A - 一种量子点光转换和光扩散复合膜片及背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种量子点光转换与光扩散复合膜片及背光模组，量子点光转换与光扩散复合膜片应用于背光模组，所述量子点光转换与光扩散复合膜片包括至少一层第一复合功能层，所述第一复合功能层中含有第一光转换材料和光扩散材料；所述背光模组的光源发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片后被转换成其他波长的光，本发明可以实现光转换功能以及光扩散功能，并且还可以提高背光模组内部的空间利用率。

Description

一种量子点光转换和光扩散复合膜片及背光模组
技术领域
本发明属于显示技术领域，特别是一种量子点光转换和光扩散复合膜片及背光模组。
背景技术
现有的普通LCD显示背光源通常采用蓝色LED背光加上黄色荧光粉组合，在蓝色LED的照射下，黄色荧光粉发出黄光，与蓝光混合后即可形成白光背光。
量子点显示技术主要分为光致发光显示技术和电致发光显示技术，由于电致发光显示技术还不成熟，前者光致发光显示技术是目前运用最广泛的，光致发光量子点显示结构是基于现有LCD显示结构的改进，其结构主要由液晶显示模块、红绿量子点薄膜QDEF、LED背光源等组成。光致量子点显示技术将黄色荧光粉替换为红绿量子点薄膜QDEF，同样是在蓝光LED的照射下，红绿量子点分别发出红光和绿光，与蓝光混合后形成白光，相较于普通的LCD显示背光源，使用光致量子点显示技术发出的白光背光使得显示器具有较高的色纯度，有效避免了偏色现象。
现有的显示器背光模组中，通常包括背光源、导光板、反射片、扩散膜以及增量膜等结构，在显示器厚度日趋轻薄的大趋势下，而再往其中加入量子点光转换膜将会增加显示器的厚度，进而影响产品的竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种量子点光转换和光扩散复合膜片及背光模组，以解决现有技术中的不足。
本发明第一方面提供了一种量子点光转换和光扩散复合膜片，
应用于背光模组，所述量子点光转换与光扩散复合膜片包括至少一层第一复合功能层，所述第一复合功能层中含有第一光转换材料和光扩散材料；
所述背光模组的光源发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片后被转换成其他波长的光。
进一步的，所述第一光转换材料包括量子点发光材料或荧光发光材料。
进一步的，所述量子点发光材料包括Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族、钙钛矿、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族、一元和Ⅳ-Ⅵ族量子点。
进一步的，所述第一光转换材料包括红光量子点和绿光量子点。
进一步的，所述量子点光转换与光扩散复合膜片还包括第二复合功能层，所述第一复合功能层和所述第二复合功能层层叠设置，所述第二复合功能层中含有第二光转换材料，所述第二光转换材料与所述第一光转换材料的发光波长不同。
进一步的，所述第二光转换材料的发光波长小于所述第一光转换材料的发光波长；
所述量子点光转换和光扩散复合膜片中的第一复合功能层设置在靠近所述背光模组的所述光源一侧。
进一步的，所述第一光转换材料为红光量子点，发光波长在610-650nm，半峰宽20-25nm，
所述第二光转换材料为绿光量子点，发光波长在520-540nm，半峰宽20-22nm。
进一步的，所述红光量子点为InP量子点，所述绿光量子点为CsPbBr3钙钛矿量子点。
进一步的，所述光扩散材料为有机硅微球、PMMA微珠、PS微球、纳米SiO2或TiO2中一种或几种。
本发明第二方面提供了一种背光模组，
所述背光模组包括量子点光转换和光扩散复合膜片、LED光源和导光板，所述量子点光转换和光扩散复合膜片设置在所述导光板的出光面，所述LED光源设置在所述导光板的入光面；
所述LED光源发出的光依次经过导光板和量子点光转换和光扩散复合膜片然后发出。
本发明提供的量子点光转换和光扩散复合膜片，相对于现有技术，本发明量子点光转换与光扩散复合膜片应用于背光模组中，包括至少一层第一复合功能层，且在复合功能层中含有第一光转换材料和光扩散材料，所述背光模组的光源发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片后被转换成其他波长的光，同时被扩散，由于整合了光转换和光扩散形成一张膜，从而不会增加背光模组的厚度，且还可以获得不错的光学性能。
附图说明
图1是本发明实施例1一种量子点光转换与光扩散复合膜片结构示意图；
图2是本发明实施例2一种量子点光转换与光扩散复合膜片结构示意图；
图3是本发明提供的一种背光模组结构示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示，本发明的实施例1提供了一种量子点光转换与光扩散复合膜片100，应用于背光模组中200，所述量子点光转换与光扩散复合膜片100包括至少一层第一复合功能层110，所述第一复合功能层110中含有第一光转换材料111和光扩散材料112；所述背光模组200的光源210发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片100后被转换成其他波长的光。
本发明提供的量子点光转换和光扩散复合膜片100，相对于现有技术，本发明量子点光转换与光扩散复合膜片100应用于背光模组200中，包括至少一层第一复合功能层110，且在复合功能层中含有第一光转换材料111和光扩散材料112，所述背光模组200的光源210发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片100后被转换成其他波长的光，同时被扩散，由于整合了光转换和光扩散形成一张膜，从而不会增加背光模组200的厚度，且还可以获得不错的光学性能。
现有技术中量子点显示技术均为光致发光显示技术，即使用蓝光LED芯片组合红绿量子点膜取代传统的蓝光LED与黄色荧光粉组合，此举可以大大提高背光模组发出的白光性能，从而提高显示器的显色指数。但是引入量子点膜势必会增加显示器的厚度，如何在显色指数和厚度之间取舍，是目前显示技术在产品开发领域的一大挑战。本发明将扩散膜与量子点膜整合至一起，可以相对减小背光模组的厚度，提高显示产品的竞争力。
以下说明复合功能层制备方法，选取发光材料以及扩散材料，按照合适的比例混合后，添加固化胶水等类似材料，固化后成膜，还可以在膜层的上下表面增加水氧阻隔膜，提高膜层的稳定性。
关于第一光转换材料，可以选取量子点材料或者荧光发光材料等，这里由于量子点的高色纯等优点，因此优选量子点材料。量子点材料可以选取包括但不限于Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族、钙钛矿、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族、一元和Ⅳ-Ⅵ族量子点。
而光扩散材料可以使用例如有机硅微球、PMMA微珠、PS微球、纳米SiO2或TiO2中一种或几种。
因此，可以选取红光量子点材料、绿光量子材料与PMMA微珠或PS微球等制作第一复合功能层110。
量子点按照功能分，主要分为红、绿、蓝三色量子点。按照具体的材料分，可以分为Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族、钙钛矿、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族、一元和Ⅳ-Ⅵ族量子点。
具体的，具备量子点材料包括但不限于II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族单质中的一种或多种。具体地，II-VI半导体的纳米晶，比如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI化合物；III-V族半导体的纳米晶，比如GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V化合物。所述的量子点发光层材料还可以为掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、和/或有机-无机杂化钙钛矿型半导体；具体地，所述的无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3，其中A为Cs+离子，M为二价金属阳离子，包括但不限于Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+，X为卤素阴离子，包括但不限于Cl-、Br-、I-；所述的有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3，其中B为有机胺阳离子，包括但不限于CH3(CH2)n-2NH3+(n≥2)或NH3(CH2)nNH32+(n≥2)。当n＝2时，无机金属卤化物八面体MX64-通过共顶的方式连接，金属阳离子M位于卤素八面体的体心，有机胺阳离子B填充在八面体间的空隙内，形成无限延伸的三维结构；当n＞2时，以共顶的方式连接的无机金属卤化物八面体MX64-在二维方向延伸形成层状结构，层间插入有机胺阳离子双分子层(质子化单胺)或有机胺阳离子单分子层(质子化双胺)，有机层与无机层相互交叠形成稳定的二维层状结构；M为二价金属阳离子，包括但不限于Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+；X为卤素阴离子，包括但不限于Cl-、Br-、I。
目前不同颜色、不同结构的量子点发展并不均衡，例如普通的红光量子点，可以采用Ⅱ-Ⅵ族CdSe量子点，具有不错的光效及稳定性，而绿光量子点目前最好的是钙钛矿量子点。而不同结构或者颜色的量子点在一起混合的难度较大，因此，进一步的：
如图2所示，本发明实施例2提供了一种所述量子点光转换与光扩散复合膜片100，还包括第二复合功能层120，所述第一复合功能层110和所述第二复合功能120层层叠设置，所述第二复合功能层120中含有第二光转换材料121。如上，将不同发光波长、不同结构的量子点材料分别制膜，避免了不同结构量子点混合后带来的种种问题，并且，不同颜色的量子点可以分别选择性能最好的材料结构，例如红光量子点选择CdSe量子点，或者选用无毒的InP量子点，而绿光采用成熟的钙钛矿量子点，例如CsPbBr3钙钛矿量子点。制备时，将红光量子点与光扩散材料一起形成扩散板或膜，而绿色量子点可以直接涂覆在扩散板或膜的表面，直接原位反应生成绿色钙钛矿量子点膜。
进一步的，所述第二复合功能层120中还含有光扩散材料。众所周知，量子点是一种半导体纳米晶体，当收到光线刺激时，量子点会发出有色光线，光线颜色由量子点组成材料及大小决定，使得量子点具有改变光线颜色的特性，同时量子点发光材料还具有窄的发光峰、较高的色纯度等优点，其还具有较宽的吸收、大的斯托斯克位移等优点。
因而，进一步的，所述第二光转换材料121的发光波长小于所述第一光转换材料111的发光波长，并且所述量子点光转换和光扩散复合膜片中的第一复合功能层110设置在靠近所述背光模组200的光源210一侧，光源发出的光依次经过第一复合功能层110和第二复合功能层120，如此，由于第二光转换材料121的发光波长小于所述第一光转换材料111的发光波长，经过第一复合功能层110并被转换的光并不会被第二复合功能层120吸收，从而大大提高了光源的利用率和效率。
本发明还提供了一种背光模组，如图3所示，该背光模组200包括上述量子点光转换和光扩散复合膜片100、LED光源210和导光板220，所述量子点光转换和光扩散复合膜片100设置在所述导光板220的出光面，所述LED光源210设置在所述导光板220的入光面；所述LED光源210发出的光依次经过导光板220和量子点光转换和光扩散复合膜片100然后发出。
本发明提供的背光模组，可以有效提高背光模组内部的空间利用率，同时，通过设置多层复合膜片以及选取不同的发光材料，进一步提高背光的色纯以及材料的稳定性，从而提高无论是膜片、背光模组还是显示器的使用寿命。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种量子点光转换和光扩散复合膜片，应用于背光模组，其特征在于：所述量子点光转换与光扩散复合膜片包括至少一层第一复合功能层，所述第一复合功能层中含有第一光转换材料和光扩散材料；
所述背光模组的光源发出的部分光线经过所述量子点光转换与光扩散复合膜片后被转换成其他波长的光。
2.根据权利要求1所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述第一光转换材料包括量子点发光材料或荧光发光材料。
3.根据权利要求2所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于，所述量子点发光材料包括Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族、钙钛矿、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族、一元和Ⅳ-Ⅵ族量子点。
4.根据权利要求3所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述第一光转换材料包括红光量子点和绿光量子点。
5.根据权利要求1所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述量子点光转换与光扩散复合膜片还包括第二复合功能层，所述第一复合功能层和所述第二复合功能层层叠设置，所述第二复合功能层中含有第二光转换材料，所述第二光转换材料与所述第一光转换材料的发光波长不同。
6.根据权利要求5所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述第二光转换材料的发光波长小于所述第一光转换材料的发光波长；
所述量子点光转换和光扩散复合膜片中的第一复合功能层设置在靠近所述背光模组的所述光源一侧。
7.根据权利要求6所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述第一光转换材料为红光量子点，发光波长在610-650nm，半峰宽20-25nm，
所述第二光转换材料为绿光量子点，发光波长在520-540nm，半峰宽20-22nm。
8.根据权利要求7所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述红光量子点为InP量子点，所述绿光量子点为CsPbBr3钙钛矿量子点。
9.根据权利要求1所述的量子点光转换和光扩散复合膜片，其特征在于：所述光扩散材料为有机硅微球、PMMA微珠、PS微球、纳米SiO2或TiO2中一种或几种。
10.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括权利要求1-9任一项所述的量子点光转换和光扩散复合膜片、LED光源和导光板，所述量子点光转换和光扩散复合膜片设置在所述导光板的出光面，所述LED光源设置在所述导光板的入光面；
所述LED光源发出的光依次经过导光板和量子点光转换和光扩散复合膜片然后发出。
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