CN108153057B - 一种量子点结构、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种量子点结构、背光模组和显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的量子点层边缘位置易出现蓝边以及不适用于窄视角产品的问题。本发明的量子点结构中，量子点材料设置于基材层一面的多个凸起的内部，这样当整层的量子点结构被切割应用时，沿凸起的外部进行割裂，切割后的边缘位置处的量子点材料仍然处于凸起内部，其受到凸起的保护，不易被水氧侵蚀变质，不会影响边缘位置的发光。更重要的是，凸起为抛物体时，量子点结构被激发后可发出准直光，其准直程度高、亮度高。本发明的量子点结构适用于各种显示装置，尤其适用于窄视角产品如防窥产品和超窄视角产品。

Description

一种量子点结构、背光模组和显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点结构、背光模组和显示装置。

背景技术

显示装置通常包括液晶面板和为液晶面板提供背光的背光模组，其中，背光模组为侧入式背光模组，该侧入式背光模组包括蓝光光源、导光板、扩散片和胶框。

现有技术中通常在侧入式背光模组中的扩散片的一面上设置量子点层，量子点层是在基材层内掺杂有量子点材料。其中，量子点层内的量子点材料在受到特定波长的光线照射后，会发出单色光。具体地，光线在具有上述结构的侧入式背光模组中的传播方式如下：蓝光光源所发出的蓝光首先从导光板的入光面射入，然后从导光板的出光面射向扩散片，接着射向扩散片的蓝光通过量子点层，此时一部分蓝光激发量子点，使量子点发出红光或者绿光，另一部分蓝光直接透过量子点层，并与上述红光、绿光混合形成白光，以提供给液晶面板。

然而，本申请的发明人发现现有技术中至少存在如下问题：整层的量子点层被切割应用后，边缘位置处掺杂的量子点材料易被水氧侵蚀变质，影响边缘位置的发光。并且由于边缘位置与胶框之间存在缝隙，从而使得从导光板的出光面射出的一部分蓝光会通过该缝隙，直接照射至液晶面板的边缘，进而使得显示装置出现蓝边现象，导致显示装置的显示效果不佳。此外，现有的量子点的背光模组主要用于大视角的显示装置，其不适用于窄视角产品如防窥产品和超窄视角产品。

发明内容

本发明针对现有的量子点层边缘位置易出现蓝边以及不适用于窄视角产品的问题，提供一种量子点结构、背光模组和显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种量子点结构，包括可透光的基材层，以及设于所述基材层一面上的多个可透光的凸起，所述凸起内部设有量子点材料。

可选的是，所述凸起在基材层上阵列排布。

可选的是，每个所述凸起中均包括多种不同颜色的量子点材料，在每个凸起中的量子点材料受非可见光激发后，它们发出的光混合为白光。

可选的是，所述凸起为抛物体，所述抛物体为由抛物线沿其对称轴旋转所得的体，所述量子点材料设于抛物线的焦点的位置处，所述量子点材料被激发后可发出准直光。

可选的是，所述基材层设有凸起的面为第一面，与第一面相对的面为第二面，所述抛物体至基材层的正投影为圆形，所述圆形的半径为z，所述抛物体的焦点至基材层的第二面的距离为h，其中，arctan(z/h)的范围为0-30°。

可选的是，所述基材层的第二面的部分位置处设有多个逆反射结构，用于将基材层的第二面的非准直光进行逆反射。

可选的是，每个所述抛物体对应设有一个逆反射结构，所述逆反射结构为环状，且所述抛物体至基材层的正投影落入所述逆反射结构至基材层的正投影所圈起的范围内。

可选的是，所述基材层的厚度为y，所述抛物体的焦距为(1/2)P，所述抛物体的焦点至基材层的第一面的距离为r，在平行于第二面的方向上，逆反射结构的环宽为x，其中，x＝y*(P+r)/r。

本发明还提供一种背光模组，包括背光源和上述的量子点结构。

可选的是，所述背光源包括导光板和光源，所述量子点结构设于所述导光板出光面的一侧，所述凸起的相较于所述基材层更靠近导光板设置。

可选的是，所述光源可激发多种颜色量子点材料。

可选的是，所述侧光源包括紫外LED灯。

本发明还提供一种显示装置，包括上述的背光模组。

本发明的量子点结构中，量子点材料设置于基材层一面的多个凸起的内部，这样当整层的量子点结构被切割应用时，沿凸起的外部进行割裂，相当于只是使得基材层沿割裂位置断开，切割后的边缘位置处的量子点材料仍然处于凸起内部，即切割前后量子点材料所处环境没有改变，其受到凸起的保护，不易被水氧侵蚀变质，不会影响边缘位置的发光。此外，还可以根据需要设计基材层上凸起的个数及密度，在待切割的边缘位置处设计较少的凸起，即在边缘位置预留出一定基材层与胶框严丝合缝的搭接，使得基材层边缘与边框之间无缝隙，杜绝缝隙漏光。更重要的是，凸起为抛物体时，量子点结构被激发后可发出准直光，其准直程度高、亮度高。本发明的量子点结构适用于各种显示装置，尤其适用于窄视角产品如防窥产品和超窄视角产品，例如，隐私显示、3D显示、不同视角不同画面的显示等。

附图说明

图1为本发明的实施例1的量子点结构的示意图；

图2为本发明的实施例2的量子点结构的示意图；

图3-5为本发明的实施例2的量子点结构的出光示意图；

图6、图9为本发明的实施例2的量子点结构的设计尺寸、角度示意图；

图7为本发明的实施例2的量子点结构的示意图；

图8为本发明的实施例2的量子点结构的俯视示意图；

图10为本发明的实施例3的背光模组的结构示意图；

图11为本发明的实施例4的显示装置的结构示意图；

其中，附图标记为：1、基材层；2、凸起；3、量子点材料；4、逆反射结构；5、背光源；51、导光板；52、侧光源；6、显示面板；61、彩膜。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种量子点结构，如图1所示，包括可透光的基材层1，以及设于所述基材层1的一面上的多个可透光的凸起2，所述凸起2内部设有量子点材料3。

本实施例的量子点结构中，量子点材料3设置于基材层1一面的多个凸起2的内部，这样当整层的量子点结构被切割应用时，沿凸起2的外部进行割裂，相当于只是使得基材层1沿割裂位置断开，切割后的边缘位置处的量子点材料3仍然处于凸起2内部，这样量子点材料3所处环境没有改变，其受到凸起2的保护，不易被水氧侵蚀变质，不会影响边缘位置的发光。

实施例2：

本实施例提供一种量子点结构，如图2所示，包括可透光的基材层1，以及设于所述基材层1的一面上的多个可透光的凸起2，所述凸起2内部设有量子点材料3；其中，所述凸起2在基材层1上阵列排布。

本实施例对应的附图2中显示了，多个凸起2在基材层1的一侧阵列排布，相当于凸起2内部的量子点材料3相对于基材层1均匀排布，这样设置的优点是：当量子点材料3被激发后可以使得出光更均匀。具体的，凸起2使用大折射率的防水氧型材料(如树脂等)形成，形成凸起2的材料可以与基材层1的材料相同也可以不同，在此不对具体材料进行限定。需要说明的是，可以根据需要设计基材层1上凸起2的个数及密度，在待切割的边缘位置处设计较少的凸起2，即在边缘位置预留出一定基材层1与胶框严丝合缝的搭接，使得基材层1边缘与边框之间无缝隙，杜绝缝隙漏光。

作为本实施例中的一种优选实施方案，每个所述凸起中均包括多种不同颜色的量子点材料3，在每个凸起中的量子点材料3受非可见光激发后，它们发出的光混合为白光。

在一个实施例中，每个所述凸起2中均包括红色量子点材料、绿色量子点材料、蓝色量子点材料。

本实施例中每个凸起2中均含有三原色的量子点材料3，相当于是每个凸起2的不同颜色量子点材料3被激发后进行混光，使得每个凸起2经过基材层1后的出光为白光。其中，量子点(Quantum Dot，简称QD)材料是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒，受激后可以发射荧光，且发光光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。具体的，量子点材料3包括II-VI族的CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe等和III-V族的GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb等。

在一个实施例中，如图3所示，所述凸起2为抛物体，所述抛物体为由抛物线沿其对称轴旋转所得的体，所述量子点材料设于抛物线的焦点的位置处，所述量子点材料被激发后可发出准直光。

也就是说，所述凸起2在垂直于基材层1的面上的截面的外表面为抛物线型，本实施例对应的附图4中显示了放大后的单独一个凸起2与基材层1的结构截面图，其中，该凸起2的形状可看做是抛物体型，将量子点材料3设置于抛物体的焦点位置处，这样量子点材料3被激发后，大部分激发光如图5中的a所示，直接准直射出，本实施例中以基材层设有凸起的面为第一面，与第一面相对的面为第二面，其中第二面为出光面，即在基材层1出光面(图4中基材层1的上表面)正对抛物体底面(抛物体与基材层1接触的面)的位置处射出的光大部分为准直光。还有一少部分如图5中的c所示，在抛物体表面反射后准直射出。当量子点材料3包含三原色的量子点材料3时，三原色的光在基材层1的出光可混合为白光。即本实施例的量子点结构被激发后可发出准直白光，该量子点结构适用于窄视角产品如防窥产品和超窄视角产品。

在一个实施例中，所述抛物体至基材层1的正投影为圆形，所述圆形的半径为z，所述抛物体的焦点至基材层1出光面的距离为h，其中，arctan(z/h)的范围为0-30°。

本实施例对应的附图6中显示了抛物体的焦点、距离h、半径z的示意图，其中，tanθ＝z/h，通常，当θ越小，准直光的准直程度越高，arctan(z/h)的范围为0-30°时，准直光准直程度较高，出光率较高。

在一个实施例中，所述基材层1的出光面的部分位置处设有多个逆反射结构4，用于将基材层1的出光面的非准直光进行逆反射。

可以理解的是，基材层1的出光面并非所有的出射光都是准直光，不可避免的会有少量非准直光出射，本实施例对应的附图7中显示了在非准直光的位置处加设逆反射结构4，逆反射结构4的作用是：如图5中的b所示，将非准直光原路返回凸起2结构中，通过抛物体的焦点后再次准直出射。

作为本实施例中的一种优选实施方案，每个所述抛物体对应设有一个逆反射结构4，所述逆反射结构4为环状，且所述抛物体至基材层1的正投影落入所述逆反射结构4至基材层1的正投影所圈起的范围内。

本实施例对应的附图8中显示了量子点结构的俯视图，在基材层1的出光面上，多个逆反射结构4阵列排布，其中，抛物体与逆反射结构4一一对应，即在每个抛物体对应的位置处均设置一个逆反射结构4，从而将每个抛物体周边的非准直光进行逆反射。

作为本实施例中的一种优选实施方案，如图9所示，所述基材层1的厚度为y，所述抛物体的焦距为(1/2)P，所述抛物体的焦点至基材层的第一面的距离为r，在平行于出光面的方向上，逆反射结构4的环宽为x，其中，x＝y*(P+r)/r。

也就是说，参见图9，发明人创造性的发现：基材层的厚度与抛物体的焦距等满足x＝y*(P+r)/r关系时，可以使得产品实现较高的准直程度，还可以提高产品出光的亮度，实现窄视角。其中提高亮度显而易见，而实现窄视角对于隐私显示、3D显示、不同视角不同画面的显示等特殊应用则具有很大的意义。

可以理解的是，附图所示各结构层的大小、厚度等仅为示意。在工艺实现中，各结构层在衬底上的投影面积可以相同，也可以不同，诸如此类，此处不再列举，可以通过刻蚀工艺实现所需的各结构层投影面积；同时，附图所示结构也不限定各结构层的几何形状，例如可以是附图所示的矩形，还可以是梯形，或其它刻蚀所形成的形状，同样可通过刻蚀实现。

实施例3：

本实施例提供一种背光模组，包括背光源和上述的量子点结构。

本实施例的背光模组中采用上述的量子点结构，该背光模组的出光为准直光，能实现高准直出射。该背光模组中无需扩散、棱镜片等，适用于窄视角产品如防窥产品和超窄视角产品。

作为本实施例中的一种优选实施方案，如图10所示，所述背光源5包括导光板51，以及设于导光板51一侧边的侧光源52，所述量子点结构设于所述导光板51出光面的一侧，所述凸起2相较于所述基材层1更靠近导光板51设置。

本实施例中以侧光源为例进行了说明，可以理解的是，采用直下式背光源也是可行的，在此不再详细赘述。

作为本实施例中的一种优选实施方案，所述侧光源52包括紫外LED灯。

其中，采用紫外LED灯作为侧光源52激发红绿蓝三原色的量子点材料3从而混合得到白光，相较于现有技术中采用蓝光激发红绿量子点材料3然后混合得到的白光而言，本实施例的方案在产品边缘的位置处即使存在微小缝隙也不会透过蓝光，可以进一步避免产生蓝边现象。需要说明的是，本实施例中以紫外LED灯为例进行了说明，可以理解的是，只要是可以激发多种颜色量子点材料的光源均可行。

实施例4：

本实施例提供了一种显示装置，其包括上述任意一种背光模组。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

作为本实施例中的一种优选实施方案，如图11所示，显示装置还包括设于背光模组出光面上的显示面板6，其中，显示面板6中设有彩膜61，彩膜61对背光模组中紫外光的透过截止，这样可以更好地杜绝直接露出的紫外光被射出显示。

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 (8)

1.一种量子点结构，其特征在于，包括可透光的基材层，以及设于所述基材层一面上的多个可透光的凸起，所述凸起内部设有量子点材料；其中，所述凸起为抛物体，所述抛物体为由抛物线沿其对称轴旋转所得的体，所述量子点材料设于抛物线的焦点的位置处，所述量子点材料被激发后可发出准直光，所述基材层设有凸起的面为第一面，与第一面相对的面为第二面，所述抛物体至基材层的正投影为圆形，所述圆形的半径为z，所述抛物体的焦点至基材层的第二面的距离为h，其中，arctan(z/h)的范围为0-30°。

2.根据权利要求1所述的量子点结构，其特征在于，所述凸起在基材层上阵列排布。

3.根据权利要求1所述的量子点结构，其特征在于，每个所述凸起中均包括多种不同颜色的量子点材料，在每个凸起中的量子点材料受非可见光激发后，它们发出的光混合为白光。

4.根据权利要求1所述的量子点结构，其特征在于，所述基材层的第二面的部分位置处设有多个逆反射结构，用于将基材层的第二面的非准直光进行逆反射。

5.根据权利要求4所述的量子点结构，其特征在于，每个所述抛物体对应设有一个逆反射结构，所述逆反射结构为环状，且所述抛物体至基材层的正投影落入所述逆反射结构至基材层的正投影所圈起的范围内。

6.根据权利要求5所述的量子点结构，其特征在于，所述基材层的厚度为y，所述抛物体的焦距为(1/2)P，所述抛物体的焦点至基材层的第一面的距离为r，在平行于第二面的方向上，逆反射结构的环宽为x，其中，x＝y*(P+r)/r。

7.一种背光模组，其特征在于，包括背光源和权利要求1-6任一项所述的量子点结构。

8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述背光源包括导光板和光源，所述量子点结构设于所述导光板出光面的一侧，所述凸起的相较于所述基材层更靠近导光板设置，所述光源可激发多种颜色量子点材料。

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