[發(fā)明專利]一種高效率量子點膜的液晶顯示背光組件

在審

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• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107608128A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉光;郭翊庭;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 天津納美納米科技有限公司;純納米技術公司
• 主分類號: G02F1/13357
• 分類號: G02F1/13357
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及液晶顯示背光技術領域，尤其涉及液晶顯示背光組件。

背景技術

彩色液晶顯示器已成為日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中無處不在的一種產(chǎn)品，與之相關的各種標準和技術也在不斷的升級換代中，比如ITU-R推薦的 BT2020標準在屏幕的分辨率、幀頻率、色彩分辨率上都定下的更高的標準，推動相關的技術的不斷進步。其中量子點技術作為一項可以大幅提升液晶顯示器色彩再現(xiàn)效果的技術，已經(jīng)引起產(chǎn)業(yè)界的很大關注，相關產(chǎn)品也已經(jīng)開始進入市場。

量子點是半導體材料的納米級的晶體顆粒，一般具有核-殼結構，其能級受其幾何形態(tài)的影響而變化，因而可以通過改變量子點材料的合成條件而控制量子點核與殼的尺寸進而控制其在受激勵時發(fā)出不同顏色的光；對于相同的材料的量子點，尺寸越大，所發(fā)的光的波長越長。激發(fā)條件大體可分為光致發(fā)光和電致發(fā)光。光致發(fā)光技術目前比較成熟，效率也比較高。光致發(fā)光的方法目前主要被用在液晶顯示器的背光組件中，一般的做法是將發(fā)紅色光的量子點和發(fā)綠色光的量子點按一定的比例混合后，置于背光組件的不同位置：如圖1a所示，均勻分散在導光板或擴散板上的薄膜中；或者如圖1b 所示，在這種側入式背光結構中置于導光板的邊緣和發(fā)光二級管之間的細長的透明玻璃管或塑料管中；或者如圖1c所示，在這種直下式背光結構中置于發(fā)光二極管上面的燈罩中或燈罩表面；或者如圖1d所示，置于發(fā)光二極管的芯片上。不管是哪種背光結構選擇，量子點的工作原理基本一樣：光源發(fā)出的藍色基色光，在經(jīng)過紅色和綠色的量子點混合體時，一部分藍色光被轉換成紅色光和綠色光，與其余的藍色光混合形成白色光。

不同波長的之間的轉化效率主要受兩個因素影響，一個是內(nèi)部量子效率，一個是光的吸收效率。量子效率受晶體缺陷、表面配體等諸多因素影響，一般是通過改進量子點合成工藝來提高。據(jù)報道一些研究小組已可以將硒化鎘量子點的量子效率做到接近70%，然而由于成本等因素的考慮，一般用在顯示器背光組件中的量子點材料的量子效率在60%至85%之間。

圖2a所示為硒化鎘綠色量子點材料對不同波長的光的吸收圖譜，圖2b是硒化鎘紅色量子點對不同波長的光的吸收圖譜。對于紅色的量子點來說，不僅可以吸收藍色的光轉化成紅色的光，也可以吸收由綠色量子點發(fā)出的綠色的光轉化成紅色的光；這也就是說在紅色量子點和綠色量子點均勻混合的體系中，所發(fā)出的紅色的光有兩個路徑：一個是由藍色光直接轉化，一個是藍光光先轉化成綠色光再轉化成紅色光。綠色量子點吸收了藍色的激發(fā)光后輻射出的綠色光在各個方向上的強度是相同的，這也使得綠色光在量子點材料的體系中的光程增加，進一步被紅色量子點吸收的機會隨之增大。這樣造成的的結果是在這種紅色量子點和綠色量子點的混合體系中相當一部分綠色量子點所發(fā)出的綠色的光又被轉化成了紅色的光。假如綠色和紅色量子點的量子效率都是80%，那么對于后者這個路徑，從藍色光到紅色光的等效的量子效率就會降低到64%，從而拖累整個體系的量子效率降低。

此外，量子點材料可分為含鎘和無鎘兩大類。到目前為止，以硒化鎘為代表的含鎘量子點材料在量子效率、半峰寬、穩(wěn)定性、成本等多方面都比市場上可使用的無鎘量子點材料有較大優(yōu)勢。然而由于擔心對鎘元素對環(huán)境的負面影響，世界各國都開始或?qū)⒁獙Σ牧现泻k量進行嚴格控制。這對于使用含鎘的量子點產(chǎn)品提出了新的挑戰(zhàn)。美國的Nanosys為了降低量子點體系中的含鎘量，用無鎘的紅色量子點代替原來的含鎘的紅色量子點，與含鎘的綠色量子點混合形成的新體系，這樣既可以在一定程度上降低體系含鎘量，又可以保持優(yōu)于全部是無鎘材料的性能表現(xiàn)。然而由于前述部分綠色光會轉化為紅色光，在實際紅綠量子點的混合體系中，綠色量子點使用量與紅色量子點使用量的比值明顯多于僅按吸收常數(shù)和量子效率所推算的綠色量子點使用量與紅色量子點使用量的比值，高達6:1 甚至 7:1。這樣一來鎘含量的減少的空間受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種更為高效的量子點膜及相應的液晶顯示背光組件的方案，可以同時提高量子點熒光材料的光轉化效率，降低鎘的含量，并且獲得更廣的色域覆蓋面積。