一种新型量子点液晶背光源的制作方法

本发明涉及显示设备领域，尤其涉及一种采用量子点高色域光学膜技术的新型量子点液晶背光源。

背景技术：

目前，量子点技术应用于液晶显示领域，可大幅提高显示设备的色域和色彩鲜艳度，并可降低能耗，色域可从现有主流显示设备的70％(NTSC标准)提高到100％(NTSC标准)，甚至可以满足更高的色域标准，例如：Rec.2020标准。量子点技术应用于液晶显示设备，尤其是大尺寸的显示设备时，通常使用含量子点的荧光膜(即量子点高色域光学膜，膜中同时含有发红光的量子点和发绿光的量子点，此两种量子点分别称为红色量子点和绿色量子点，下同)及与之配套使用的蓝光LED背光源。

但是，使用同时含有红色量子点和绿色量子点的荧光膜，存在很大弊端。请参阅图1，其是现有技术中液晶背光源的组装结构示意图。所述液晶背光源10包括边框11、蓝光LED灯带12、增亮膜13、扩散膜14、同时含红色和绿色量子点的荧光膜15、导光板16与反光膜17。所述增亮膜13、扩散膜14、荧光膜15、导光板16和反光膜17至上而下依次层设并设置于边框11之中，所述蓝光LED灯带12设置于导光板16的一个侧边。红色量子点能吸收绿色量子点发出的绿光，然后自身发出红色荧光，此过程导致绿光强度下降，影响背光源的整体亮度和光效。若通过增加绿色量子点用量的方法增加绿光强度，则红光同时增强；而增加红色量子点用量，则绿光强度会因红色量子点对其的吸收而下降，也使得背光源白点的调整变得困难。

此外，现有技术制备的量子点，多数为Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族量子点，其中主要是CdSe型量子点，但CdSe型量子点含有一些相对危险的成分，对环境要求比较高，而且该类量子点制备工艺复杂，制备条件苛刻，需要无水无氧的制备条件，对设备的要求高，生产成本高，难于实现大规模生产。因而，在保障背光源广色域的前提下，寻找其他类型的荧光材料来代替部分的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族量子点，是量子点荧光材料能否得以大规模推广应用的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种新型量子点液晶背光源。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种新型量子点液晶背光源，包括蓝光LED灯带、含有绿色量子点的荧光膜和导光板，所述荧光膜和导光板层叠设置，所述蓝光LED灯带设置于导光板的一个或多个侧边，所述蓝光LED灯带朝向导光板的一侧的表面封装有红色荧光层。

相对于现有技术，本发明的新型量子点液晶背光源的荧光膜中仅添加绿色量子点，避免绿色量子点发出的绿光被红色量子点或其他红色荧光材料吸收，并且在蓝光LED表面直接封装红色荧光层，可避免绿光损耗，使白色光源的整体亮度提高5-10％；或者在同等色域值和亮度的情况下，减少绿色量子点的用量，从而减少整个系统中量子点的用量。

进一步，所述红色荧光层是通过将红色荧光材料溶于胶粘剂中，再加入溶剂，配制形成含有红色荧光材料的胶水，将胶水涂布于蓝光LED灯带的表面，使胶水固化形成红色荧光层。

进一步，所述红色荧光材料为发红光的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族量子点、钙钛矿量子点、氟硅酸盐荧光粉、氟钛酸盐荧光粉或氮氧化物荧光粉中的一种或几种的混合。

进一步，所述红色荧光材料的发光波长为610nm-650nm。

进一步，所述胶水中所述红色荧光材料的质量浓度为5％-60％。

进一步，所述发红光的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族量子点为CdSe型量子点。

进一步，所述钙钛矿量子点的结构式为APbX₃，其中，A＝Cs、CH₃NH₃；X＝Cl、Br或I。钙钛矿量子点的荧光量子效率较高，发射峰半峰宽窄，不含CdSe成分，制备工艺简单，容易实现大规模生产，生产成本低，是代替Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ量子点的理想材料。

进一步，所述红色氟硅酸盐荧光粉为K₂SiF₆:Mn⁴⁺、Na₂SiF₆:Mn⁴⁺、Na₂SiF₆:Nd³⁺,Yb³⁺或Ca_2-2xEu(II)_2xMg₅(Si₄O₁₁)₂F₂中的一种或几种，所述氟钛酸盐荧光粉为K₂TiF₆:Mn⁴⁺。

进一步，所述胶粘剂为光固化树脂、热固化树脂、热塑性树脂、有机硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯中的一种或多种；所述溶剂为芳香烃类、酯类、醚类、烷烃类、卤代烃类中的一种或多种。

进一步，所述量子点液晶背光源还包括边框、增亮膜、扩散膜和反光膜，所述增亮膜、扩散膜、荧光膜、导光板和反光膜至上而下依次层设并设置于所述边框之中。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是现有技术中液晶背光源的组装结构示意图。

图2是本发明的新型量子点液晶背光源的组装结构示意图。

图3是本发明的实施例1中的新型量子点液晶背光源的光谱图。

图4是本发明的实施例2中的新型量子点液晶背光源的光谱图。

图5是本发明的实施例3中的新型量子点液晶背光源的光谱图。

图6是本发明的实施例4中的新型量子点液晶背光源的光谱图。

图7是现有技术中的液晶背光源的光谱图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供了一种新型量子点液晶背光源，请参阅图2，其是本发明的新型量子点液晶背光源的组装结构示意图，所述新型量子点液晶背光源20包括边框21、蓝光LED灯带22、增亮膜23、扩散膜24、含有绿色量子点的荧光膜25、导光板26和反光膜27。所述增亮膜23、扩散膜24、含有绿色量子点的荧光膜25、导光板26和反光膜27至上而下依次层设并设置于边框11之中。所述蓝光LED灯带22设置于导光板16的一个侧边。所述蓝光LED灯带22朝向导光板26一侧的表面封装有红色荧光层28。所述红色荧光层28是将红色荧光材料先与粘合剂混合，配成胶水，再涂布于蓝光LED表面，经固化后形成红色荧光层28。

在本实施例中，所述荧光膜25中的绿色荧光材料选用发绿光的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族量子点和钙钛矿量子点的一种或多种，所述绿色量子点的发光波长是510nm-540nm，优选为530nm。

本实施例所述的红色荧光层28的红色荧光材料发射波长为610nm-650nm的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族红色量子点，优选为630nm。所述红色荧光层28的制备方法包括以下步骤：将发射波长为630nm的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族红色量子点，溶于一定量的胶粘剂中，再加入一定量的溶剂，配制成含红色量子点的胶水，使所述胶水中红色量子点的质量浓度为5％；将前述胶水涂布于蓝光LED灯带的表面，通过热固化或者UV固化将胶水固化形成红色荧光层。通过上述方法将红色荧光量子点封装于蓝光LED灯带表面。在本实施例中，所述胶粘剂为光固化树脂、热固化树脂、热塑性树脂、有机硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯中的一种或多种。所述溶剂为芳香烃类、酯类、醚类、烷烃类、卤代烃类中的一种或多种。

在本实施例中，所述发射波长为630nm的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族红色量子点优选CdSe红色量子点。请参阅图3，其是本实施例中的新型量子点液晶背光源的光谱图。采用红色CdSe量子点荧光材料封装在蓝光LED灯带表面所形成的新型量子点液晶背光源的亮度达5325cd/m²，背光源色域达110％NTSC。

在所述量子点液晶背光源使用过程中，所述背光源以蓝光LED灯带作为一次光源，在蓝光LED灯带表面封装的红色荧光层，吸收蓝光LED灯带发出的部分蓝光，然后发射红色荧光。未被吸收的蓝光与红色荧光一起组成混合光。所述混合光经过导光板匀光后，垂直射入覆盖在导光板正面的含有绿色量子点的荧光膜，荧光膜吸收部分蓝光，然后发射绿色荧光。最后，未被吸收的蓝光、红光和绿光一起组成白色光源，该白色光源作为液晶背光源的光源。

相对于现有技术，本发明的新型量子点液晶背光源的荧光膜中仅添加绿色量子点，避免绿色量子点发出的绿光被红色量子点或其他红色荧光材料吸收，因此避免绿光损耗，使白色光源的整体亮度提高5-10％；或者在同等色域值和亮度的情况下，减少绿色量子点的用量，从而减少整个系统中量子点的用量。与传统量子点荧光膜中同时添加红色量子点和绿色量子点的工艺相比，其优势更在于：便于调整红、绿、蓝三种颜色光的相对强度。若使用传统的红绿荧光膜，由于红色量子点或其他红色荧光材料吸收绿光并发出红光，当提高荧光膜中绿色量子点的浓度时，绿色荧光强度增大，红色荧光强度也随之增大；而当提高荧光膜中红色量子点的浓度时，红色荧光强度增大，而绿色荧光强度反而减少。而本发明的量子点液晶背光源，当改变荧光膜中绿色量子点的浓度时，红色荧光强度无变化，利于背光源白光的调整。

实施例2

本实施例与实施例1所述的新型量子点液晶背光源结构大致相同，其不同之处在于所述红色荧光层28。本实施例中所述的红色荧光层28的红色荧光材料为红色钙钛矿量子点。所述红色荧光层28的制备方法包括以下步骤：将红色钙钛矿量子点溶于一定量的胶粘剂中，再加入一定量的溶剂，配制成含红色量子点的胶水，使所述胶水中红色量子点的质量浓度为15％；将前述胶水涂布于蓝光LED灯带的表面，通过热固化或者UV固化将胶水固化形成红色荧光层。

在本实施例中，所述红色钙钛矿量子点结构式为APbX₃，其中，A＝Cs、CH₃NH₃；X＝Cl、Br或I。所述红色钙钛矿量子点优选CsPbI₃量子点，所述CsPbI₃量子点的制备方法为：在特定有机溶剂中，按摩尔比例加入一定量的CsCO₃和配体，升温至100-200℃范围内，然后注入含PbI₂的溶液，反应1-30min，得到CsPbI₃量子点。

请参阅图4，其是本实施例中的新型量子点液晶背光源的光谱图。采用红色CsPbI₃量子点荧光材料封装在蓝光LED灯带表面所形成的新型量子点液晶背光源的亮度达4640cd/m²，背光源色域99％NTSC。

实施例3

本实施例与实施例1所述的新型量子点液晶背光源结构大致相同，其不同之处在于所述红色荧光层28。本实施例中所述的红色荧光层28的红色荧光材料为红色氟硅酸盐或氟钛酸盐荧光粉。所述红色荧光层28的制备方法包括以下步骤：将红色氟硅酸盐荧光粉溶于一定量的胶粘剂中，再加入一定量的溶剂，配制成含红色荧光粉的胶水，使所述胶水中红色荧光粉的质量浓度为40％；将前述胶水涂布于蓝光LED灯带的表面，通过热固化或者UV固化将胶水固化形成红色荧光层。

在本实施例中，所述红色氟硅酸盐荧光粉优选K₂SiF₆:Mn⁴⁺，但不局限于此，还可以为Na₂SiF₆:Mn⁴⁺、Na₂SiF₆:Nd³⁺,Yb³⁺、Ca_2-2xEu(II)_2xMg₅(Si₄O₁₁)₂F₂。红色氟钛酸盐荧光粉为K₂TiF₆:Mn⁴⁺但不局限于此。请参阅图5，其是本实施例中的新型量子点液晶背光源的光谱图。采用K₂SiF₆:Mn⁴⁺封装在蓝光LED灯带表面所形成的新型量子点液晶背光源的亮度达5128cd/m²，背光源色域97％NTSC。

实施例4

本实施例与实施例1所述的新型量子点液晶背光源结构大致相同，其不同之处在于所述红色荧光层28。本实施例中所述的红色荧光层28的红色荧光材料为红色氮氧化物荧光粉。所述红色荧光层28的制备方法包括以下步骤：将红色氮氧化物荧光粉溶于一定量的胶粘剂中，再加入一定量的溶剂，配制成含红色荧光粉的胶水，使所述胶水中红色荧光粉的质量浓度为60％；将前述胶水涂布于蓝光LED灯带的表面，通过热固化或者UV固化将胶水固化形成红色荧光层。

在本实施例中，所述红色氮氧化物荧光粉优选CaAlSiN₃:Eu²⁺，但不局限于此，还可以为M_2xSi₅N₈:Eu_x²⁺(M＝Ca，Sr，Ba，其中0≤x≤0.4)。请参阅图6，其是本实施例中的新型量子点液晶背光源的光谱图。采用CaAlSiN₃:Eu²⁺封装在蓝光LED灯带表面所形成的新型量子点液晶背光源的亮度达5004cd/m²，背光源色域96％NTSC。

对比实施例

本实施例为现有技术中的液晶背光源，其结构如图1所示。所述液晶背光源包括边框11、蓝光LED灯带12、增亮膜13、扩散膜14、同时含红色和绿色量子点的荧光膜15、导光板16与反光膜17。所述增亮膜13、扩散膜14、荧光膜15、导光板16和反光膜17至上而下依次层设并设置于边框11之中，所述蓝光LED灯带12设置于导光板16的一个侧边。在对比实施例中，所述荧光膜15中的红色量子点为CdSe量子点。请参阅图7，其是现有技术中的液晶背光源的光谱图。在对比实施例中，所述液晶背光源的亮度为4870cd/m²，背光源色域108％NTSC。

本发明的新型量子点液晶背光源，相比于现有传统技术中的液晶背光源，采用将红色荧光材料封装在蓝光LED灯带上的方法，荧光膜中只添加绿色量子点，避免绿色量子点发出的绿光被红色量子点或其他红色荧光材料吸收，因此避免绿光损耗，使白色光源的整体亮度提高5-10％；或者在同等色域值和亮度的情况下，减少绿色量子点的用量，从而减少整个系统中量子点的用量。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。