一種量子點發光元件、背光模組和顯示裝置的製作方法
2023-07-09 01:13:31 1
本發明涉及光電器件領域，尤其涉及一種量子點發光元件、背光模組和顯示裝置。
背景技術：
目前市面上最常見的液晶電視，它們能表現的色域範圍一般都不大，其顯示色域一般在68％～72％NTSC(英文全稱：National Television Standards Committee，中文縮寫：國家電視標準委員會)標準左右，因而不能提供很好的色彩效果。隨著消費者對畫質要求的提高，高色域背光技術正成為行業內研究的重點。ULED(Ultra Light Emitting Diode，極致發光二極體)產品色域可達85％NTSC以上，色彩表現力突出，市場反應較好，更高的色域是下一代ULED產品的發展方向。
行業內目前可實現色域最高的背光方案是藍光激發量子點材料產生白光的方案，色域可達100％NTSC以上，然而如圖1示出一種量子點LED，包括支撐架(1)、設置於支撐架(1)底部的LED晶片(2)、和設置於支撐架(1)頂部開口處的量子點層(3)，其中從LED晶片(2)出射的大角度光線i，照射在支撐架(2)的側壁上經反射後的反射光線o用於激發量子點層產生白光，而大角度光線i照射在支撐架(2)的側壁上被部分吸收，使真正激發量子點層的光線相對較少，從而最終導致採用量子點製作的LED發光效率不高。
技術實現要素：
本發明的實施例提供一種量子點發光元件、背光模組和顯示裝置，能夠降低光線傳輸過程中的吸收損失，提高量子點發光元件的出光效率。
為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案：
第一方面，提供一種量子點發光元件，包括：支撐架，所述支撐架
呈凹槽狀；
激勵光源，所述激勵光源設置在所述支撐架內部的凹槽底部，發射激勵光線；
折射層，所述折射層設置在所述激勵光源出光方向上，所述折射層由透光材料構成，所述激勵光源發射激勵光線經過所述折射層後傳播方向向激勵光源出光面中心法線方向偏轉；
量子點層，所述量子點層設置在所述折射層上方，所述量子點層受所述激勵光線激發而發光；
其中，所述激勵光源、所述折射層及所述量子點層與所述支撐架一起封裝成一體封閉結構。
第二方面，提供一種背光模組，包括：
背板；
背光光源，所述背光光源設置在所述背板上，所述背光光源包括多個點光源，每個所述點光源包括上述的量子點發光元件；
光學膜片組，所述光學膜片組設置在所述背光光源的出光方向上；
液晶顯示面板，所述液晶顯示面板設置在所述光學膜片組上方；
其中，所述背板、所述背光光源、所述光學膜片組及所述液晶顯示面板組裝成一體結構。
第三方面，提供一種顯示裝置，包括上述的背光模組。
上述提供的量子點發光元件、背光模組和顯示裝置，由於激勵光源和量子點層之間設置有折射層，並且折射層能夠將光線的傳播方向向靠近激勵光源出光面中心法線方向調整，因此能夠調整激勵光源產生的大角度光線向出光面中心法線靠近，從而直接進入量子點層，避免激勵光源產生的大量的大角度光線經其他結構反射後再進入量子點層，能夠降低光線傳輸過程中的吸收損失，提高量子點發光元件的出光效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有技術提供的一種量子點發光元件的結構示意圖；
圖2為本發明的實施例提供的一種量子點發光元件的結構示意 圖；
圖3為本發明的實施例提供的如圖2所示的量子點發光元件的發光原理示意圖；
圖4為本發明的又一實施例提供的一種量子點發光元件的結構示意圖；
圖5為本發明的再一實施例提供的一種量子點發光元件的結構示意圖；
圖6為本發明的實施例提供一種量子點層的結構示意圖；
圖7為本發明的實施例提供一種背光模組的結構示意圖；
圖8為本發明的另一實施例提供一種背光模組的結構示意圖。
附圖標記：
偏振激勵光源-11；
量子點層-12；
上基板-121；
下基板-122；
量子點材料-123；
封框膠-124；
線偏振選擇器件-13；
支撐架-14；
臺階結構-141；
矽膠層-15。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
參照圖2所示，本發明的實施例提供一種量子點發光元件，包括：激勵光源11、量子點層12、折射層13和支撐架14，
支撐架14呈凹槽狀；
激勵光源11設置在支撐架14內部的凹槽底部，用於發射激勵光線；
折射層13設置在激勵光源11出光方向上，折射層13由透光材料構成，激勵光源11發射激勵光線經過折射層13後傳播方向向激勵光源11出光面中心法線方向偏轉；
量子點層12設置在折射層13上方，量子點層12受激勵光線激發而發光；
其中，激勵光源11、折射層13及量子點層12與支撐架14一起封裝成一體封閉結構。
其中該量子點發光元件用於直下式或側入式背光模組的光源，當應用於直下式背光模組的光源時，量子點發光元件可以均勻的按照行或列排布分布於背光模組的背板上。當用於側入式背光模組的光源時，量子點發光元件位於背光模組中導光板的一側。
根據幾何光學的折射原理，光線由光疏介質進入光密介質時，光線發生折射後向中心法線方向偏轉，據此，參照圖2、3所示，激勵光源11和量子點層12之間設置有多層折射層13；其中每層折射層的折射率自激勵光源11向靠近量子點層12逐漸變大。或者，折射層13包括單層折射層，此時激勵光源11發射的激勵光線可以經由折射層13與激勵光源11之間的空氣後進入折射層13發生折射；此外，折射層13還可以為折射率漸變的折射層，其中折射層的折射率自激勵光源11向靠近量子點層12逐漸變大。其中，可選的折射層13可以採用矽膠、樹脂、玻璃或其他透明材料。這樣折射層13便能夠調整激勵光源11的大角度出射光線直接入射量子點層12，而不會從量子點發光元件溢出或被量子點發光元件的其他結構反射至量子點層12。
其中，一種優選方案是，激勵光源11與折射層13接觸的材料的折射率小於折射層13的最小折射率。這樣能夠保證光線在激勵光源11和量子點層12之間發生的折射也是靠近法線方向，從而使得光線在激勵光源11和量子點層12之間傳播光路中的傳播方向均為向法線方向調整，最大程度的使得激勵光源11的大角度出射光線直接進入量子點層12。
此外，參照圖3所示，量子點層12受激勵光源11的光線照射產生前向散射光線i1和背向散射光線i2時，由於折射層13的折射率自激勵光源11向靠近量子點層12逐漸變大，因此，量子點層12產生的背向散射光線i2是從大折射率介質進入小折射率介質，即由光密介質進入光疏介質，此時大於臨界角的背向散射光線i2將直接發生全反射而反射回量子點層12，從而提高了量子點發光元件的出光效率。
具體如圖2、3所示，以激勵光源11和量子點層12之間設置有3層折射層13(13-1、13-2和13-3)為例進行說明，由於每層折射層的折射率自激勵光源11向靠近量子點層12逐漸變大，激勵光源11發出的光線i經過第一層折射層13-1後在第一層折射層13-1和第二折射層13-2的界面處發生折射，光線方向向法線r1靠近(即光線的傳播方向與垂直方向的夾角變小)，同理，光線i在第二層折射層13-2和第三折射層13-3的界面處再次發生折射，光線方向向法線r2靠近，最終光線i進入量子點層12；相比現有技術中光線i沿直線傳播經支撐架14的側壁反射後入射量子點層12，本發明提供的實施例能夠避免支撐架14的側壁反射對光線i的吸收，從而提高量子點發光元件的出光效率。
上述提供的量子點發光元件，由於激勵光源和量子點層之間設置有折射層，並且折射層能夠將光線的傳播方向向靠近激勵光源出光面中心法線方向調整，因此能夠調整激勵光源產生的大角度光線向出光面中心法線靠近，從而直接進入量子點層，避免激勵光源產生的大量的大角度光線經其他結構反射後再進入量子點層，能夠降低光線傳輸過程中的吸收損失，提高量子點發光元件的出光效率。
進一步的，參照圖2所示，支撐架14的凹槽開口處設置有臺階結構141；量子點層12設置於支撐架14的凹槽開口處的臺階結構141上，將支撐架14的凹槽開口封閉。
進一步的，為了對該量子點發光元件進行密封並對量子點層12進行固定，參照圖4所示，量子點層12上覆蓋有矽膠層15。
此外可選的，參照圖5所示，為了提高該量子點發光元件所產生的白光的發散角度，從而減少單個背光模組使用量子點發光元件的數量，量子點層12可以採用為凸球面，其中當量子點層12採用凸球面時能最大化提高產生的白光的發散角度。可以理解的是受量子點層12的結構限制，折射層13也為凸球面圖中未示出，此外參照上述的實施例，該圖5中的量子點光器件還可以包括上述的矽膠層15，圖中未示出。
進一步的，參照圖6所示，量子點層12包括：上基板121、下基板122、和設置在上基板121與下基板122之間的量子點材料123，上基板121和下基板122通過量子點材料123周圍的封框膠124粘合。量子點材料123通過上基板121及下基板122和封框膠124密封以實現水氧阻隔，從而提高器件使用壽命。其中下基板122的折射率大於折射層13的最大折射率。
基於上述實施例提供的各個方案，激勵光源11產生藍光，量子點材料123為紅綠量子點混合材料；或者，激勵光源11產生紫外光，量子點材料123為紅綠藍量子點混合材料。其中激勵光源11可以採用藍光或紫光LED晶片。
本發明的實施例提供一種背光模組，參照圖7、8所示，包括背板71；背光光源72，光學膜片組73、液晶顯示面板74；
背光光源72設置在背板71上，背光光源72包括多個點光源，每個點光源包括上述任一實施例提供的量子點發光元件；光學膜片組73設置在背光光源72的出光方向上；液晶顯示面板74，設置在光學膜片組73上方，其中，背板71、背光光源72、光學膜片組73及液晶顯示面板84組裝成一體結構。
參照圖7所示，本發明的實施例提供的背光模組可以為直下式背光模組，此時背光光源72均勻設置於背板71的底面，上述的光學膜片組73具體可以為由擴散膜、稜鏡片組成的光學膜層結構。
或者，參照圖8所示，本發明的實施例提供的背光模組可以為側入式背光模組，此時背光光源72設置於背板71的側面，上述的光學膜片組73還包括導光板731，其中導光板731用於將背光光源72發射的光線反射至光學膜片組73的其他膜片結構，其中上述直下式和側入式背光模組的光學膜片組均為現有技術這裡不再贅述。
上述提供的背光模組所採用的背光模組中由於量子點發光元件的激勵光源和量子點層之間設置有折射層，並且折射層能夠將光線的傳播方 向向靠近激勵光源出光面中心法線方向調整，因此能夠調整激勵光源產生的大角度光線向出光面中心法線靠近，從而直接進入量子點層，避免激勵光源產生的大量的大角度光線經其他結構反射後再進入量子點層，能夠降低光線傳輸過程中的吸收損失，提高量子點發光元件的出光效率。
本發明的實施例提供一種顯示裝置，包括上述的背光模組。該顯示裝置可以為電子紙、手機、電視、數碼相框等等顯示設備。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。