CN106773289A - 一种量子点发光器件和背光模组以及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例中提供的一种量子点发光器件和背光模组以及液晶显示装置，其中，本发明提供的一种量子点发光器件封装有量子点层和置于所述量子点层下方且发射第一波长光线的发光光源，所述量子点发光器件还包括：设置在所述发光光源上方且用于承托所述量子点层和透射第一波长光线的基板，在所述基板靠近所述发光光源的表面上设置用于扩散第一波长光线的弧面。当中心范围内集中的第一波长光线经过弧面时发生光扩散，扩散后的光线所形成的光束具有较低的光功率和能量，降低量子点材料在中心范围内所受光功率，防止量子点材料受集中光线照射时，由于自身温度过高而导致的失效，提高量子点工作可靠性，保证高色域白色背光源的稳定输出。

Description

一种量子点发光器件和背光模组以及液晶显示装置
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发光器件和背光模组以及液晶显示装置。
背景技术
随着消费者对画质要求的提高，用于提高画质的高色域背光技术正成为液晶显示技术领域内的研究重点。目前通常采用蓝光激发量子点材料产生高色域的白色背光源，以满足消费者对画面质量的需求。
参照图1a所示，相关技术中量子点光源器件100包括封装于两层玻璃板103之间的量子点层102，及置于量子点层102下方并提供蓝光的发光光源101，量子点层102中包括受蓝光激发产生红光与绿光的量子点材料，激发所得的红光和绿光与透射出的蓝光混合得到高色域的白色背光源。
本发明人在实施相关技术时发现：由于发光光源101所发射的光线呈中心集中且两侧稀疏分布，所以在中心范围内的集中光线可形成光功率高且能量大的激发光束，参照图1b所示，量子点层在中心范围内所受光功率高且远高于两侧范围。由于量子点材料的热稳定性差，当自身温度过高时激发效率骤降甚至失效，当量子点材料受中心范围内高光功率且能量大的光束激发时，自身温度迅速上升，使得量子点材料激发效率降低甚至失效，量子点材料的工作可靠性降低，无法保证高色域的白色背光源稳定输出。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明申请提供一种量子点发光器件和背光模组以及液晶显示装置，以解决量子点材料受由集中光线所形成的高光功率光束激发时，由于自身温度升高而导致激发效率低甚至失效的问题。
第一方面，本发明申请实施中提供一种量子点发光器件，封装有量子点层和置于所述量子点层下方且发射第一波长光线的发光光源，所述量子点层包括受第一波长光线激发后可发出第二波长光线的量子点材料，所述量子点发光器件还包括：设置在所述发光光源上方且用于承托所述量子点层和透射第一波长光线的基板，在所述基板靠近所述发光光源的表面上设置用于扩散第一波长光线的弧面。
进一步的，所述量子点发光器件还包括保护层，所述保护层包覆在所述量子点层的外表面并将所述量子点层封装在所述基板上。
进一步的，所述量子点层和保护层呈平板状或椭球状设置在所述基板上，其中，所述椭球状呈背离所述基板表面的方向往外凸起。
进一步的，所述第一波长光线为蓝光且所述第二波长光线包括红光和绿光，或者，所述第一波长光线为紫光且所述第二波长光线包括红光、绿光和蓝光。
进一步的，所述量子点层中还包括用于扩散所述第二波长和第一波长光线的扩散粒子。
进一步的，所述量子点发光器件还包括封装在所述基板与所述量子点层之间的二向色层，所述二向色层用于透射第一波长光线并反射第二波长光线。
第二方面，本发明申请实施中提供一种背光模组，包括：第一方面所述的量子点发光器件作为背光模组的背光源。
第三方面，本发明申请实施中还提供一种液晶显示装置，包括显示面板和第二方面所述的背光模组，所述显示面板设置于所述背光模组的上方并由所述背光模组提供的背光完成画面显示。
与相关技术相比，本发明申请实施所提出的技术方案的有益效果包括：
本发明申请实施所提供的一种量子点发光器件包括设置在发光光源上方且用于承托量子点层和透射第一波长光线的基板，在基板靠近所述发光光源的表面上设置用于扩散第一波长光线的弧面。当中心范围内集中的第一波长光线经过弧面时，发生光扩散，扩散后的光线所形成的光束具有较低的光功率和能量，从而降低量子点材料在中心范围内所受光功率，防止量子点材料因受集中光线照射，自身温度过高而导致的失效，提高量子点材料的工作可靠性，保证高色域白色背光源的稳定输出。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为相关技术中的量子点发光器件的结构示意图；
图1b为相关技术中的量子点层所受的蓝光光功率的示意图；
图2a为本发明实施例一所提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图2b为本发明实施例一中基板的结构示意图；
图2c为本发明实施例一中量子点层所受的蓝光光功率的示意图；
图2d为本发明实施例一所提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图2e为本发明实施例一中二向色层的结构示意图
图3a为本发明实施例一所提供的变形例的结构示意图；
图3b为本发明实施例一所提供的另一变形例的结构示意图；
图4为本发明实施例二中提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图5a为本发明实施例三所提供的一种背光模组的结构示意图；
图5b为本发明实施例三中提供的变形例的结构示意图；
图6为本发明实施例四中提供的一种液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
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做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、 “竖直”、“水平”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明或者隐含的包括一个或者更多个该技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一：
本发明的实施例一所提供的一种量子点发光器件200，其具体结构请参照图2a所示，该量子点发光器件200包括：基板230、由保护层240包覆并封装在基板230上的量子点层220，及置于基板230下方且用于发射第一波长光线的发光光源210。第一波长光线经基板230透射到量子点层220中并激发其内部的量子点材料221。
具体地，基板230的具体结构请参照图2b，基板230包括顶面231和位于顶面231下方且平行设置的底面232，在底面232上沿贴近于顶面231的方向开设内凹的弧面232a，当发光光源210所发射的第一波长光线入射到底面232时，呈内凹状的弧面232a可对从凹面入射的光线进行扩散，由扩散后的光线所形成的光束具有较低的光功率和能量。量子点层220所受扩散光线的光功率值请参照图2c，从图2c中可以看出，量子点层220在中心范围内所受光功率均匀且较低，自身温度不会大幅上升，防止量子点材料因所受光线集中、光功率较高而导致的高温失效。
为使得弧面232a能够对集中在中心范围的光线进行有效扩散，所开设的弧面232a的面积不宜过小，至少使得在由发光光源210所发出在中心范围内的集中光线能够落入到其弧面232a中。优选地，至少保证与发射中心成20°以内的发射角度的第一波长光线能够落入到弧面232a中。
需要指出的是，本实施例中的弧面232a的结构形式可为规则或不规则的弧面，由于弧面结构可对从凹面入射光的线进行扩散是现有技术，所以，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动下所给出的其他弧面结构均在本发明的保护范围内。
基板230可为能透射第一波长光线且阻隔外界环境中水分和氧气的玻璃材质，从底部保护量子点层220阻隔外界的水分和氧气，与包覆在外表面上的保护层240一并实现对量子点层220的整体封装，防止量子点材料221因遇水分和氧气而导致失效，提高量子点工作的可靠性。
具体地，如图2d所示，封装有量子点材料221且呈平板状的量子点层220可通过丝网印刷或喷涂的方式设置在基板顶面231上。其中，量子点材料221是直径为1nm-10nm且能够表现出量子点限制效应的半导体纳米晶体，不同结构尺寸的量子点材料受激可发射出不同波长的光线。
示例的，当第一波长光线为蓝光时，量子点层220中封装有在蓝光激发下可发射出第二波长光线为红光和绿光的量子点材料221，由激发所得波长范围为620nm-760nm的红光和波长范围为500nm-578nm的绿光，与透射过量子点层220的蓝光混合得到白色背光源；或者，当第一波长光线为紫光时，量子点层220中包括在蓝光激发下可发出第二波长光线为红光、绿光和蓝光的量子点材料221，由激发所得波长范围为620nm-760nm的红光、波长范围为500nm-578nm的绿光以及波长范围为446nm-464nm的蓝光，三者共同混合得到白色背光源。
由于量子点材料221受高温、氧气或水分的影响会引发失效，通常需要将量子点材料221进行封装。在本实施例中，完全包覆在量子点层220外表面上的保护层240的底端与基板顶面231相接，使得量子点层220封装在由保护层240的内表面与基板顶面231所形成的封闭空间中，防止量子点材料221因遇外界环境中的氧气或水分而发生失效。其中，保护层240可采用氧化铝Al2O3或二氧化硅SiO2作为其材质，在有效隔离外界水分和氧气的同时，提高量子点发光器件200的透光性。
为增大激发所得第二波长光线的出光角度并提高出光效率，优选地，在量子点层220内可均匀地封装扩散粒子。其中，扩散粒子可以为SiO2、TiO2、Al2O3、CaCO3、BaSO4、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS、烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚氨酯PU、有机硅聚合物中的一种或多种。扩散粒子可对量子点材料221受激发出的第二波长光线进行均匀扩散，增大第二波长光线的出光角度，提高出光效率和混光效果，同时，还可对入射到量子点层220内的第一波长光线进行扩散，防止因光线过于密集而导致局部的量子点材料221高温失效。
为降低光线损失并提高光线利用率，优选地，在量子点层220和基板顶面231之间封装有呈平板状的二向色层250，具体结构请参照图2e所示，该二向色层250可透射第一波长光线且对第二波长光线进行反射。由于量子点材料221受激所发射的第二波长光线为任意方向，其中部分光线未从量子点层220直接透射出去而是朝基板顶面向后散射，而向后散射的光线无法正常出射并造成光线额外损失。所设置的二向色层250可对向后散射的光线进行反射，使得该部分光线能够从量子点层220直接透射出去，降低光线损失。
示例的，若第一波长光线为蓝光，蓝光经二向色层250透射入到量子点层220内以激发量子点材料221，激发所得到的第二波长光线包括红光和绿光，当向后散射的红光和绿光经置于基板顶面231上的二向色层250时发生反射，反射后的红光和绿光从量子点层220的外表面射出，提高光线利用率。
具体地，如图2a所示，位于基板230的下方的发光光源210可设置在电路板上，由电路板提供发光光源210工作所需的电力。示例的，当发光光源210所发射的第一波长光线具体为波长范围为446nm-464nm的蓝光时，发光光源210可选用蓝色发光二极管（LED）芯片；或者，当发光光源210所发射的第一波长光线具体为波长范围为400nm-446nm的紫光时，发光光源210可选用紫色发光二极管（LED）芯片。
作为本实施例的一种变形例，量子点层220可为椭球状，该变形例的具体结构请参照图3a所示，椭球状的量子点层220沿背离基板顶面231的方向往外凸起，量子点层220的整个椭球外表面都作为出光面向外发射光线，而平板状的量子点层的出光面为顶面且其面积小于椭球外表面的出光面积，因此，椭球状的量子点层可增大光线的出光面积和出射角度，利于光线的扩散和均匀化。
作为本实施例的另一种变形例，在量子点层220的上方可设置用于扩散所得白色光源的透镜260，该变形例的具体结构请参照图3b所示，其中，透镜260包括与顶面231固接的底面262和向外凸起的弧形外表面261，开设在底面262上的弧形凹槽263与顶面231之间形成用于放置量子点发光器件200的空腔，透镜260可对由量子点层220发出的混合白色背光源进行均匀扩散，提高白色背光源的输出质量。
本实施例中所提供的一种量子点发光器件结构简单，在用于透射第一波长光线的基板底面上所开设用于扩散光线的弧面，当中心范围内集中的激发光线经过弧面时发生光扩散，扩散后的光线所形成的光束具有较低的光功率和能量，从而降低量子点材料在中心范围内所受光功率，防止量子点材料受集中光线照射时，由于自身温度过高而导致的失效，同时包覆在量子点层外表面上的保护层可有效阻隔外界环境中的水分和氧气，所以，本实施例所提供的量子点发光器件可提高量子点的工作可靠性和稳定性，保证高色域白色背光源的稳定输出。
实施例二
图4为本发明实施例二所提供的另一种量子点发光器件200的结构示意图，本实施例目的在于提出具有另一种封装结构的量子点发光器件，参照图4所示，该量子点发光器件200包括：发光光源210、量子点层220、基板230、保护层240和封装件270。
具体地，第一柱体271和第二柱体272相接且贯通于封装体270的内部，第一柱体271位于第二柱体272的上方且其横截面积大于第二柱体272的横截面积，发光光源210设置在第一柱体271的中心处并向上方的量子点层220发射第一波长光线，基板底面232固接在第一柱体271与第二柱体272间所形成的台阶面上，在基板底面232上开设用于扩散第一波长光线的弧面，包覆在量子点层220外表面上的保护层240将量子点层220封装在基板顶面231上，由封装体270实现对量子点发光器件200的整体封装。
需要说明的是，横截面积是指与封装体270中轴线相垂直的平面所截得平面的面积，再者，第一柱体271和第二柱体272的截面形状可为矩形或圆形，在此不做限定。
本实施例目的在于提出另一种量子点发光器件的封装结构，将基板和量子点层固定在封装体内，将由封装体实现对量子点发光器件的整体封装，本实施例中量子点发光器件的其他结构和功能与实施例一中所提供的量子点发光器件的结构和功能相同，在此不再进行赘述。
实施例三
本发明实施例三提供一种采用直下式结构的背光模组300，参照图5a所示，背光模组300包括上述实施例一或实施例二中所提供的量子点发光器件200，还包括呈凹槽状的背板301，及位于量子点发光器件200上方且依次层叠设置的扩散板302和膜片303。其中，量子点发光器件200固定在背板301凹槽底部，扩散板302和膜片303由背板边框限制在背板301内。量子点发光器件200向外发射的白色光源经扩散板302得到均匀扩散并从膜片303的表面射出，膜片303对白色光源进行彩色滤光，提高背光模组300白色光源的输出质量。
作为本实施例的一种变形例，背光模组300还可采用侧入式结构，参照图5b所示，背光模组包括300包括上述实施例一或实施例二中所提供的量子点发光器件200，还包括呈凹槽状的背板301，及置于背板301凹槽底板且依次层叠设置的导光板304和膜片303。其中，量子点发光器件200固定在背板301的侧边框且与导光板304的入光面相对。由量子点发光器件200向外发射的白色光源经导光板304从膜片303的表面射出。
实施例四
图6为本实施例四中所提供的液晶显示装置，参照图6所示，该液晶显示装置包括显示面板501和实施例三中所提供的背光模组300，显示面板501相对设置在背光模组400的上方并由背光模组400所提供的白色背光源完成画面显示。
其中，本实施例中的显示面板501可以是TFT-LCD（Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，薄膜晶体管液晶显示面板）和AMOLED（Active Matrix Organic LightEmitting Diode，有源矩阵有机发光二极管面板）等显示面板，显示面板501用于对影像画面进行显示。
综上所述，本发明申请实施所提供的一种量子点发光器件和背光模组以及液晶显示装置，所提供的量子点发光器件包括设置在发光光源上方且用于承托量子点层和透射第一波长光线的基板，在基板靠近发光光源的表面上设置用于扩散第一波长光线的弧面。当中心范围内集中的第一波长光线经过弧面时，发生光扩散，扩散后的光线所形成的光束具有较低的光功率和能量，从而降低量子点材料在中心范围内所受光功率，防止量子点材料因受集中光线照射，自身温度过高而导致的失效，提高量子点材料的工作可靠性，保证高色域白色背光源的稳定输出。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本发明，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本发明包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种量子点发光器件，封装有量子点层和置于所述量子点层下方且发射第一波长光线的发光光源，所述量子点层包括受第一波长光线激发后可发出第二波长光线的量子点材料，其特征在于，还包括：设置在所述发光光源上方且用于承托所述量子点层和透射第一波长光线的基板，在所述基板靠近所述发光光源的表面上设置用于扩散第一波长光线的弧面。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，还包括保护层，所述保护层包覆在所述量子点层的外表面并将所述量子点层封装在所述基板上。
3.根据权利要求2所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点层和保护层呈平板状或椭球状设置在所述基板上，其中，所述椭球状呈背离所述基板表面的方向往外凸起。
4.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第一波长光线为蓝光且所述第二波长光线包括红光和绿光，或者，所述第一波长光线为紫光且所述第二波长光线包括红光、绿光和蓝光。
5.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点层中还包括用于扩散所述第二波长和第一波长光线的扩散粒子。
6.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，还包括封装在所述基板与所述量子点层之间的二向色层，所述二向色层用于透射第一波长光线并反射第二波长光线。
7.一种背光模组，包括如权利1-7任一权利要求所述的量子点发光器件作为所述背光模组的背光源。
8.一种液晶显示装置，包括显示面板和如权利要求7所述的背光模组，所述显示面板设置于所述背光模组的上方并由所述背光模组提供的背光完成画面显示。
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