CN110534631A - 一种led结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，用于为显示器提供光源，背光源包括LED和钙钛矿量子点微晶玻璃，钙钛矿量子点微晶玻璃包括红光、绿光和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃；钙钛矿量子点微晶玻璃材料为CsPbX3(X＝Cl,Br,I)，或CsPb(ClxBr1‑x)3，或CsPb(BrxI1‑x)3；背光源光谱包含蓝光LED的自身蓝光成分，蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1‑x)3量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分，蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1‑x)3量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分；背光源光谱也可以是包含低于量子点的吸收截止波长的短波长LED激发蓝光CsPb(ClxBr1‑x)3量子点微晶玻璃产生的窄线宽蓝光成分，短波长或蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1‑x)3量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分、短波长或者蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1‑x)3量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分。
Description
技术领域
本发明涉及背光源技术领域，具体而言，尤其涉及一种LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源。
背景技术
目前显示用宽色域背光源现有主要技术及其优缺点如下：
1、蓝光LED芯片结合Ce3+:YAG黄光荧光粉技术。这是一种现有量产技术，技术成熟度高，但是缺点是红光和绿光成分不足，色域偏低，只达到美国国家电视标准委员会(NTSC)色域标准72％，无法满足宽色域显示的应用。荧光粉和硅胶结合还容易出现性能老化问题。
2、蓝光、紫光或近紫外光LED结合商业红色荧光粉和绿色荧光粉技术。主要的商业红色荧光粉：(1)Y2O3S:Eu3+和Y2O3S:Eu3+，该红粉吸收截面很小、在近紫外激发下光效很低；(2)氮化物红粉CaAlSiN3:Eu2+和M2Si5N8:Eu2+(M＝Ca,Sr,Ba)，二价Eu2+发光光谱太宽，不适合宽色域显示应用，而且该荧光粉合成条件苛刻、成本高；(3)K2SiF6:Mn4+(KSF:Mn4+)红粉，该荧光粉虽然光谱很窄，但湿热条件下稳定性差。此外，一些红色荧光粉发光存在的发光寿命过长、显示拖尾的问题。主要的商业绿色荧光粉有：(1)Ce3+:Lu3Al5O12绿粉，(2)Sr2SiO4:Eu2+绿粉，(3)Si6-xAlxOxN8-x:Eu2+(β-sialon:Eu2+)绿粉。以上三种绿粉共同特点是光效低，光谱太宽，其中β-sialon:Eu2+绿粉的合成条件苛刻、成本高。利用LED结合上述红色荧光粉和绿色荧光粉，色域只能达到NTSC标准80％左右。同样地，荧光粉和硅胶结合容易出现性能老化问题，而且还可能因红色荧光粉、绿色荧光粉性能劣化程度的不同，导致显示色偏差。
3、蓝光LED芯片结合CdSe/ZnS等II-VI族或者InP/ZnS等III-V族核壳结构量子点晶体粉末及其薄膜：该技术方案已有少量量产，优点是能提高色域，达到NTSC标准105％，但是光效差，需要制作核壳结构，而且环境稳定性和机械稳定性很差，需要特殊的防潮湿、防氧化处理，容易产生量子点位移，使用寿命上也不太够。
4、钙钛矿CsPbX3(X＝Cl,Br,I)量子点玻璃及其衍生物CsPb(ClxBr1-x)3和CsPb(BrxI1-x)3的量子点晶体粉末和薄膜，具有发光波长在可见光范围可调，发光光谱窄且对称，发光量子效率高、发光寿命短、工艺简单、成本低等优点，但是其环境稳定性和机械稳定性很差，在空气和湿热环境下发光性能显著下降，也很容易产生量子点位置移动。
钙钛矿CsPbX3(X＝Cl,Br,I)量子点玻璃及其衍生物CsPb(ClxBr1-x)3和CsPb(BrxI1-x)3量子点玻璃是一类崭新的量子点材料，现有技术中大都是探讨其在白光LED照明上的应用。而现有技术中关于LED结合钙钛矿量子点玻璃在显示上的应用，是把玻璃磨成粉末，用硅胶或者AB胶结合在LED芯片上应用，这样就丧失了这类量子点玻璃的机械稳定性和热稳定性优点，而且其较大的颗粒难以满足LED显示封装均匀性和精度要求。也有少数研究利用了LED芯片结合绿光钙钛矿量子点玻璃，再去结合了上述红色稀土发光荧光粉，这也是部分丧失了这类量子点玻璃的环境稳定性和机械稳定性好的优势。
现有II-VI族以及III-V族量子点晶体粉末及薄膜背光技术可以通过压印等图案转移技术，制作带有微小尺寸(约25μm)的红绿蓝像素图案的量子点薄膜，这样可以省去彩色滤光片，提高光效。目前钙钛矿量子点玻璃不适合这种微小图案化的应用，但是量子点玻璃不需要核壳结构、防潮和防氧化处理，环境和机械稳定性远远好于现有稀土荧光粉、量子点晶体颗粒和量子点玻璃颗粒及其薄膜；而且发光量子效率很高，发光光谱很窄(20-40nm)、光谱十分对称，通过调节波长很容易和彩色滤光片的透射光谱匹配，这样红、绿和蓝光都能高效通过彩色滤光片，其光损失比较小。
5、和量子点玻璃LED背光技术竞争的还有其他两种宽色域显示技术，电致发光量子点发光二极管(QLED)和电致发光有机发光二极管(OLED)技术。相比于QLED技术，本发明提出的钙钛矿量子点LED背光源技术在制作工艺、成本、环境和机械稳定性上具有巨大优势。QLED现在较好的使用寿命是2-3万小时，这个寿命还是略低，而且在这个寿命期间，其光效是逐渐衰减的，会造成显示性能下降。本发明提出的量子点背光技术中量子点玻璃的使用寿命可以和LED的使用寿命相当，可以达到10万小时以上，这期间的显示性能下降远远小于QLED。相比于OLED技术，本发明提出的量子点背光技术发光色域宽、效率高、制作工艺简单、成本低、性能稳定、使用寿命长。
发明内容
根据上述提出的现有稀土荧光粉、量子点晶体颗粒、量子点玻璃颗粒及其薄膜、电致发光量子点发光二极管和电致发光有机发光二极管应用在显示上出现的色域低、光效低、显示拖尾、性能老化、需制作核壳结构、需要特殊的防潮湿和防氧化处理、环境稳定性和机械稳定性较差以及成本高的技术问题，提供一种LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源。本发明主要利用钙钛矿量子点微晶玻璃结合LED作为显示用背光源，从而提高发光量子效率、环境稳定性和机械稳定性，增加使用寿命，降低成本。
本发明采用的技术手段如下：
一种LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，用于为显示器提供光源，所述背光源包括LED和所述钙钛矿量子点微晶玻璃，所述钙钛矿量子点微晶玻璃包括红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃；
所述钙钛矿量子点微晶玻璃材料中的量子点为产生显示用窄线宽红、绿、蓝三基色光谱的核心材料，包括CsPbX3(X＝Cl,Br,I)，或CsPb(ClxBr1-x)3(x＝0-1)，或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)；
所述显示用宽色域背光源光谱包含蓝光LED的自身蓝色光成分，蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分，蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分；所述背光源光谱也可以是包含低于量子点的吸收截止波长的短波长LED激发蓝光CsPb(ClxBr1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽蓝光成分，短波长或蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分，短波长或蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分。
所述显示用宽色域背光源中的钙钛矿量子点微晶玻璃的发光峰值波长容易调节到适合显示应用的红色光、绿色光和蓝色光的波长，量子点玻璃发光光谱半高宽窄且光谱对称性极好，其中，半高宽为20nm-40nm，发光量子效率很高，可达45-90％，环境稳定性和机械稳定性好，发光寿命短，为100ns量级，无显示拖尾效应；所述钙钛矿量子点微晶玻璃采用高温熔融法制备，工艺简单，成本低，而且LED结合量子点玻璃背光源技术和现有背光源技术兼容性好。根据实验结果：CsPbCl3量子点发紫光(峰值波长为400nm-430nm)、CsPbBr3量子点发蓝绿光(峰值波长为500nm-530nm)、CsPbI3量子点发红光(峰值波长为660nm-700nm)，还可以通过不同阴离子合金化进行更大范围发光波长调节CsPb(ClxBr1-x)3(x＝0-1)、CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)，实现400nm-760nm全部可见光谱发光。
所述显示用宽色域背光源中的钙钛矿量子点微晶玻璃的玻璃基质材料为硼酸盐，或硼硅酸盐，或硼磷酸盐，或铝酸盐，或铝硅酸盐，或铝硼硅酸盐，或硅酸盐，或磷酸盐，或磷硅酸盐，或碲酸盐，或锗酸盐，或硼锗酸盐，或钛酸盐，或锑酸盐，或砷酸盐。
进一步地，所述绿光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可达90％；所述红光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可达60％；所述蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可达45％。
进一步地，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃侧入式背光源或LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃直下式背光源。
进一步地，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃侧入式背光源时，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中的封装方式为封装在LED芯片上，或封装在导光板侧面，或封装在导光板背表面。
进一步地，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃直下式背光源时，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中的封装方式为封装在LED芯片上。
进一步地，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中为叠层排列或按一定比例单层排列。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，与现有LED背光源技术兼容，性能有显著提升；LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃背光源，在实际背光源***中有三种封装方式，即封装在LED芯片上、封装在导光板侧面和封装在导光板背表面三种应用方式，可以根据不同应用选择相应的封装方式。
2、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃能强烈吸收短于截止波长的激发光并发出绿光、红光和蓝光，其光致发光光谱很窄且十分对称分布，光谱色纯度非常高，而且红光、绿光和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光波长可以通过量子点组分和尺寸调节到适合显示用的红、绿和蓝三基色波长上，这类钙钛矿量子点微晶玻璃与LED激发源结合起来，非常适合显示用宽色域背光源。
3、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃发光量子效率高，绿光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可以达到90％，红光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可以达到60％，蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可以达到45％。
4、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃采用高温固相法制备，量子点微晶玻璃沉淀、均匀分布在玻璃基质中，工艺简单、制作成本低。
5、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃受到玻璃保护，不易受到潮湿、空气氧化影响，环境稳定性好，不需要像现有CdSe/ZnS等II-VI族以及InP/ZnS等III-V族核壳结构量子点晶体粉末及其薄膜那样制备核壳结构、进行高成本的防潮和防氧化处理。钙钛矿量子点微晶玻璃用作背光源的使用寿命相当长，可以省去较高的量子点防潮、防氧化的封装成本。
6、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃机械稳定性好，比现有稀土荧光粉、量子点晶体颗粒和量子点微晶玻璃颗粒及其薄膜机械稳定性显著提高，不存在粉末颗粒移动或者硅胶和荧光粉或量子点颗粒混合导致的热退化等问题。
7、本发明提供的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，钙钛矿量子点微晶玻璃光致发光寿命达到100ns级别，与LED的响应速度相当，不存在一些响应速度慢的荧光粉的显示拖尾效应。由于其超快的响应速度使得最终显示速度取决于液晶的响应速度，适合应用在场序工作模式中。
综上，应用本发明的技术方案能够解决现有技术中稀土荧光粉、量子点晶体颗粒、量子点玻璃颗粒及其薄膜、电致发光量子点发光二极管和电致发光有机发光二极管应用在显示上出现的色域低、光效低、显示拖尾、性能老化、需制作核壳结构、需要特殊的防潮湿和防氧化处理、机械稳定性和热稳定性较差以及成本高的问题。钙钛矿量子点微晶玻璃因其优异性能，适合应用于宽色域、高效率、低成本、稳定性好、快速响应的显示用LED背光源。
基于上述理由本发明可在彩色电视机、计算机、电子广告宣传板、通信设备、仪器仪表、大屏幕显示等显示应用领域广泛推广。
附图说明
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做以简单地介绍，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1为本发明中蓝光LED结合绿光量子点微晶玻璃和红光量子点微晶玻璃的背光源通过彩色滤光片光谱的示意图，其中(a)为蓝光LED和钙钛矿量子点微晶玻璃结合的发光光谱的示意图，(b)为彩色滤光片的透射谱的示意图，(c)为显示器输出的一定比例的红、绿、蓝光谱的示意图。
图2为本发明中LED量子点微晶玻璃侧入式背光源三种应用的示意图，其中(a)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在LED芯片上，(b)为(a)的LED及量子点部分放大图，(c)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在导光板侧面，(d)为(c)的量子点部分放大图，(e)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在导光板背表面，(f)为(e)的量子点部分放大图。
图3为本发明中LED量子点微晶玻璃直下式背光源应用的示意图。
图4为本发明中钙钛矿量子点微晶玻璃的场序LED背光源应用的示意图，其中(a)为蓝光LED结合红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃以及蓝光LED本身分别产生场序显示的红光、绿光和蓝光的示意图，(b)为LED结合红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃分别产生场序显示的红光、绿光和蓝光的示意图，(c)为场序应用中红光、绿光和蓝光依次闪光构成一个视频场的示意图。
图5为本发明中绿光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光光谱和激发光谱的示意图，其中(a)为发光光谱的示意图，(b)为激发光谱的示意图。
图6为本发明中绿光钙钛矿量子点微晶玻璃发光光谱温度稳定性的示意图。
图7为本发明中红光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光光谱和激发光谱的示意图，其中(a)为发光光谱的示意图，(b)为激发光谱的示意图。
图8为本发明中蓝光LED、LED结合绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和红光钙钛矿量子点微晶玻璃的色坐标示意图。
图中：1、钙钛矿量子点微晶玻璃；2、蓝光LED；3、导光板；4、反光板；5、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃；6、红光钙钛矿量子点微晶玻璃；7、扩散膜；8、增亮膜；9、双增亮膜；10、LCD面板；11、蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
图1为本发明中蓝光LED结合绿光钙钛矿量子点微晶玻璃背光源和红光钙钛矿量子点微晶玻璃背光源通过彩色滤光片光谱的示意图，其中(a)为蓝光LED和钙钛矿量子点微晶玻璃结合的发光光谱的示意图，(b)为彩色滤光片的透射谱的示意图，(c)为显示器输出的一定比例的红、绿、蓝光谱的示意图。如图1所示，由于钙钛矿量子点微晶玻璃1发光光谱很窄、十分对称，而且发光波长可调，可以把量子点的红色、绿色和蓝色三色光谱调整到和彩色滤光片透射光谱极大值附近，达到最优的透过效果，这样光线利用效率会有很大提升。现有蓝光LED结合Ce3+:YAG黄光荧光粉技术以及LED结合其他红色、绿色荧光粉技术会有很多不在彩色滤光片透光范围的光谱成分浪费，而且还有光谱色纯度不好、响应速度慢等缺点，而蓝光LED结合红光和绿光钙钛矿量子点微晶玻璃背光技术具有明显优势。
实施例1
图2为本发明中LED量子点微晶玻璃侧入式背光源三种应用的示意图，其中(a)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在LED芯片上，(b)为(a)的LED及量子点玻璃部分放大图，(c)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在导光板侧面，(d)为(c)的量子点玻璃部分放大图，(e)为钙钛矿量子点微晶玻璃封装在导光板背表面，(f)为(e)的量子点玻璃部分放大图。侧入式背光源包括钙钛矿量子点微晶玻璃1、蓝光LED2、导光板3和反光板4，要求产生红色、绿色和蓝色的三色混合光，然后在每一个像素上通过液晶光阀和彩色滤光片共同控制输出红光、绿光和蓝光的比例。
如图2(a)所示，钙钛矿量子点微晶玻璃1封装在LED芯片上，该结构对热稳定性要求很高，需要合理的热设计。本实施例中的钙钛矿量子点微晶玻璃1包括绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5和红光钙钛矿量子点微晶玻璃6。如图2(c)所示，钙钛矿量子点微晶玻璃1封装在导光板3侧面，这种结构对热稳定性要求有所降低。如图2(e)所示，钙钛矿量子点微晶玻璃1封装在导光板3背表面，这种结构中钙钛矿量子点微晶玻璃1的使用量最大，对热稳定性要求最低。在以上三种结构中，红光钙钛矿量子点微晶玻璃6和绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5可以是叠层排列，也可以按一定比例单层排列，分别表示在图2(b)、(d)和(f)中。叠层排列情况，优选方案是LED光源先后照射红光钙钛矿量子点微晶玻璃6和绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5。按比例单层排列情况，对于图2(a)，钙钛矿量子点微晶玻璃1可以封装在不同LED芯片上；对于图2(c)和(e)，钙钛矿量子点微晶玻璃1按一定比例单层排列在导光板3侧面和背表面。
实施例2
图3为本发明中LED量子点微晶玻璃直下式背光源应用的示意图。如图3所示，直下式背光源包括蓝光LED2、反光板4、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5、红光钙钛矿量子点微晶玻璃6、扩散膜7、增亮膜8、双增亮膜9和内含彩色滤光片的LCD面板10，要求产生红色、绿色和蓝色的三色混合光，然后在每一个像素上通过液晶光阀和彩色滤光片共同控制输出红光、绿光和蓝光的比例。
如图3所示，直下式背光源适合钙钛矿量子点微晶玻璃1封装在LED芯片上，为了防止温升造成性能下降，需要合理的热设计，LED芯片与绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5和红光钙钛矿量子点微晶玻璃6可以有一定距离。直下式背光源，可以单独控制红光、绿光和蓝光，进而采用场序工作模式。
实施例3
图4为本发明中钙钛矿量子点微晶玻璃的场序LED背光源应用的示意图，其中(a)为蓝光LED结合红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃以及蓝光LED本身分别产生场序显示的红光、绿光和蓝光的示意图，(b)为LED结合红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃分别产生场序显示的红光、绿光和蓝光的示意图，(c)为场序应用中红光、绿光和蓝光依次闪光构成一个视频场的示意图。场序LED背光源包括蓝光LED2、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5、红光钙钛矿量子点微晶玻璃6和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃11，其中蓝光LED2还可为短于量子点吸收截止波长的LED。如图4(a)所示，绿光由蓝光LED2和绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5产生，红光由蓝光LED2和红光钙钛矿量子点微晶玻璃6产生，蓝光由蓝光LED2直接产生。如图4(b)所示，为了追求高色纯度的蓝光，蓝光可以由短波长LED和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃11产生，绿光和红光还是由蓝光LED2和对应的钙钛矿量子点微晶玻璃产生。如图4(c)所示，在场序应用情况下，红光、绿光、蓝光采用时分复用方式控制，在人眼视觉暂留时间内，让红光、绿光和蓝光分别闪光，人脑会合成出彩色光效果。场序背光源的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃要求是通过电路控制单独产生色纯度高的红光、绿光和蓝光，通过液晶光阀控制每一个像素上通过的红光、绿光和蓝光的光通量，这样可以省掉背光***的彩色滤光片，进而大大提高光线的利用效率，节约滤光片的成本，减少生产时间，提高可靠性等。本实施例的钙钛矿量子点微晶玻璃1具有快速的光致发光响应时间，约100ns量级，和LED的响应时间相当，配合上响应速度快的液晶材料，可以满足场序应用要求的毫秒级的响应要求，有望实现高性能、低成本LED显示光源。由于要单独产生红光、绿光和蓝光，这种场序应用只适合采用将钙钛矿量子点微晶玻璃1封装在LED芯片上，为防止温升影响性能，需要一定的热设计。场序应用情况，可以采用侧入式LED背光或者直下式LED背光结构。
图5为本发明中绿光量子点微晶玻璃的发光光谱和激发光谱的示意图，其中(a)为发光光谱的示意图，(b)为激发光谱的示意图。如图5(a)所示，钙钛矿量子点微晶玻璃1由于激子发光特性，发光波长稳定，不随激发波长改变而改变。发光光谱很窄(半高宽26nm)，十分对称，发光峰值波长515nm，峰值波长可以通过调节量子点尺寸在500nm-530nm范围内调节。在365nm光激发下发光量子效率为86.8％，发光平均寿命是170ns。如图5(b)所示，可得短于吸收截止波长的很多波长光都可以激发量子点微晶玻璃发光。
图6为本发明中绿光钙钛矿量子点微晶玻璃发光光谱温度稳定性的示意图。如图6所示，图中显示是波长465nm的蓝光激发、不同温度下的发光光谱，由图6可得，随着温度从27-125℃变化，发光强度逐渐减弱，但峰值波长稳定，谱型不变，保持对称。发光强度随温度变化要求钙钛矿量子点微晶玻璃1在应用中要有温度控制管理，以保证红、绿、蓝三色配出的颜色的稳定性。
图7为本发明中红光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光光谱和激发光谱的示意图，其中(a)为发光光谱的示意图，(b)为激发光谱的示意图。如图7(a)所示，钙钛矿量子点微晶玻璃1由于激子发光特性，发光波长不随激发波长改变而改变，光谱谱型稳定。发光光谱很窄(半高宽39nm)，十分对称，发光峰值波长为675nm，峰值波长可以通过调节量子点尺寸在660nm-700nm范围内调节。在405nm光激发下测得发光量子效率为56％。
图8为本发明中蓝光LED、蓝光LED结合绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和红光钙钛矿量子点微晶玻璃的色坐标示意图。如图8所示，图中A点表示蓝光LED2自身的蓝光的色坐标，B点表示蓝光LED2结合绿光钙钛矿量子点微晶玻璃5产生的窄线宽绿光的色坐标，C点表示蓝光LED2结合红光钙钛矿量子点微晶玻璃6产生的窄线宽红光的色坐标。由图8可得，可以实现非常宽的色域，达到NTSC色域标准的130％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，用于为显示器提供光源，其特征在于，所述背光源包括LED和钙钛矿量子点微晶玻璃，所述钙钛矿量子点微晶玻璃包括红光钙钛矿量子点微晶玻璃、绿光钙钛矿量子点微晶玻璃和蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃；
所述钙钛矿量子点微晶玻璃材料中的量子点为产生显示用窄线宽红、绿、蓝三基色光谱的核心材料，包括CsPbX3(X＝Cl,Br,I)，或CsPb(ClxBr1-x)3(x＝0-1)，或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)；
所述显示用宽色域背光源光谱包含蓝光LED的自身蓝色光成分，蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分，蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分；所述背光源光谱也可以是包含低于量子点的吸收截止波长的短波长LED激发蓝光CsPb(ClxBr1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽蓝光成分，短波长或蓝光LED激发CsPbBr3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽绿光成分，短波长或蓝光LED激发CsPbI3或CsPb(BrxI1-x)3(x＝0-1)量子点微晶玻璃产生的窄线宽红光成分。
2.根据权利要求1所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，发光峰值波长容易调节到适合显示应用的红色光、绿色光和蓝色光的波长，量子点玻璃发光光谱半高宽窄且光谱对称性极好，其中，半高宽为20nm-40nm，发光量子效率很高，可达45-90％，环境稳定性和机械稳定性好，发光寿命短且无显示拖尾效应；所述钙钛矿量子点微晶玻璃采用高温熔融法制备，工艺简单，成本低，而且LED结合量子点玻璃背光源技术和现有背光源技术兼容性好。
3.根据权利要求1所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述钙钛矿量子点微晶玻璃的玻璃基质材料为硼酸盐，或硼硅酸盐，或硼磷酸盐，或铝酸盐，或铝硅酸盐，或铝硼硅酸盐，或硅酸盐，或磷酸盐，或磷硅酸盐，或碲酸盐，或锗酸盐，或硼锗酸盐，或钛酸盐，或锑酸盐，或砷酸盐。
4.根据权利要求2所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述绿光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率可达90％；所述红光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率为可达60％；所述蓝光钙钛矿量子点微晶玻璃的发光量子效率为可达45％。
5.根据权利要求1所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃侧入式背光源或LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃直下式背光源。
6.根据权利要求5所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃侧入式背光源时，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中的封装方式为封装在LED芯片上，或封装在导光板侧面，或封装在导光板背表面。
7.根据权利要求5所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述显示用宽色域背光源为LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃直下式背光源时，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中的封装方式为封装在LED芯片上。
8.根据权利要求6所述的LED结合钙钛矿量子点微晶玻璃的显示用宽色域背光源，其特征在于，所述钙钛矿量子点微晶玻璃在背光源***中为叠层排列或按一定比例单层排列。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20191203 Assignee: Riyu optical technology (Suzhou) Co.,Ltd. Assignor: Dalian Maritime University Contract record no.: X2024210000016 Denomination of invention: A Wide Color Gamma Backlight Source for Display of LED Combined with Perovskite Quantum Dot Microcrystalline Glass Granted publication date: 20210115 License type: Common License Record date: 20240308 |