一种量子点光学元件及背光模组的制作方法

本发明涉及量子点发光元件领域，具体而言，涉及一种量子点光学元件及背光模组。

背景技术：

液晶彩色显示的显色原理是基于蓝绿红“三基色组合”的原理，这三种颜色的光由白光背光源经液晶的彩色滤光片分解而来。其中，显示器的色域是用来表征显示设备对颜色进行重现的一种能力，显示器的色域越大，说明显示器所能显示的颜色越多，从而表现的画面更加丰富且真实。在液晶显示技术中，液晶的作用是控制不同色彩单元的光强，而彩色滤光片只能起到滤光作用，因此光源的单基色决定了液晶显示的色域。然而，参照国家电视标准委员会(ntsc)，目前市面上主流液晶显示器件的色域水平仅在72％ntsc左右，甚至更低。

采用量子点作为背光源材料可以将显示产品的色域提高至110％ntsc，极大地丰富了显示产品的表现能力。在侧入式液晶显示技术中，量子点材料一般被封装在玻璃管中，所制得的量子点玻璃管被固定在导光板入光面与光源之间。虽然玻璃的密封性较好，但是玻璃容易破碎；同时，现有玻璃管的出光效率还有待提高。

技术实现要素：

本发明提供了一种量子点光学元件，以解决量子点玻璃管容易损坏、出光效率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种量子点光学元件，所述量子点光学元件包括至少一个玻璃管、设置在所述玻璃管内部的量子点分散体以及设置在所述玻璃管外部的透明高分子部件，所述透明高分子部件包括入光面、侧面以及与所述入光面相对设置的出光面，所述入光面和所述出光面沿出光方向凸起呈曲面，所述出光方向是指所述入光面朝向所述出光面的方向。

优选地，所述入光面与所述出光面曲面平行。

优选地，所述入光面面积小于所述出光面面积。

优选地，所述量子点光学元件包括至少两个玻璃管，所述玻璃管在所述量子点光学元件中均匀分布。

优选地，所述量子点光学元件沿轴线方向的对称面的两侧0.5毫米以内没有设置所述量子点分散体，所述轴线是指所述量子点光学元件两端面中心点的连线，所述端面与所述侧面垂直。

优选地，所述量子点光学元件包括两个玻璃管，所述两个玻璃管以所述量子点光学元件的沿轴线方向的对称面为中心而对称。

优选地，所述两个玻璃管相切。

优选地，所述玻璃管包括设置在两端的开口，所述开口设置有密封件。

优选地，所述玻璃管两端通过烧结密封。

优选地，所述量子点分散体包括均匀分散有量子点的聚合物基质。

优选地，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点中的至少一种。

优选地，所述透明高分子部件中，沿出光方向上依次设置有具有红光量子点分散体的玻璃管和具有绿光量子点分散体的玻璃管。

根据本发明的另一个方面，提供一种背光模组，包括发光元件、邻近所述发光元件的上述量子点光学元件。

本发明具有以下有益效果：通过在玻璃管外部设置透明高分子部件，且透明高分子部件的入光面和出光面均为沿出光方向凸起的曲面，本发明可以有效避免量子点玻璃管容易破碎、出光效率低的问题。

附图说明

图1示出了本发明第一实施方式中量子点光学元件的剖面结构示意图；

图2示出了实施例1中背光模组结构示意图；

图3示出了实施例2中背光模组的结构示意图；

图4示出了实施例3中背光模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护范围。

请参阅图1，根据本发明的第一实施方式，量子点光学元件100包括至少一个玻璃管11、设置在玻璃管11内部的量子点分散体12以及设置在玻璃管外部的透明高分子部件13，透明高分子部件13包括入光面131、侧面132以及与入光面131相对设置的出光面133，入光面131和出光面133沿出光方向凸起呈曲面，出光方向是指入光面131朝向出光面133的方向。

透明高分子部件设置在玻璃管外部的主要作用是避免玻璃管受到外力冲击而损坏，通过透明高分子部件对玻璃管的固定和分散作用、使得多个玻璃管可以以预定形式组装在一起，从而改变量子点在量子点光学元件中的分布。

透明高分子部件由高分子材料构成，高分子材料优选包括聚机硅树脂、聚氨酯、聚丙烯酸树脂、聚环氧树脂、聚氟树脂、聚烯烃和聚碳酸酯中的至少一种。与玻璃不同，高分子材料一般通过光或者热的方式将液态的前驱体固化而得到，因此，将高分子材料固化在玻璃管的外部可以避免高温操作。

作为一种光致发光元件，量子点光学元件必须与激发光源组合才能发光，本发明通过将透明高分子部件的入光面和出光面均设置为沿出光方向凸起呈曲面，可以提高激发光源的光利用率。在一优选的实施方式中，曲面所对应的弧度在0.01-π，更优选为0.2-0.6。具体而言，透明高分子部件的入光面沿出光方向凸起呈曲面时，较大的接收光面积可以增加光提取率；透明高分子部件的出光面沿出光方向凸起呈曲面时，光线在出面光处的反射概率能有效的减少，从而增加出光率。优选的，入光面与出光面曲面平行。优选的，入光面面积小于出光面面积。

本发明中玻璃管的横截面包括圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，优选为圆形或者椭圆形。

通过调节玻璃管的数量及分布，可以有效改变量子点光学元件中量子点的分布。在一个优选的实施方式中，量子点玻璃管的数量为至少两个，玻璃管在量子点光学元件中均匀分布，均匀分布是指玻璃管在量子点光学元件中的分布是随机的。

led光源的发光一般呈朗伯分布，当将量子点光学元件正对光源时，在正对光源的直射中心光强最大，直射中心会聚集大量的热量，从而导致直射中心处量子点材料的寿命减小，本发明中通过改变玻璃管在量子点光学元件中的分布来减小上述影响。在一个优选的实施方式中，量子点光学元件沿轴线方向的对称面的两侧0.5毫米以内没有设置量子点分散体，所述轴线是指所述量子点光学元件两端面中心点的连线，所述端面与所述侧面垂直。通过避免将量子点分散体设置在正对光源的直射中心处来减小led光源热量的影响。优选的，量子点光学元件包括两个玻璃管，两个玻璃管以量子点光学元件的沿轴线方向的对称面为中心而对称。通过控制玻璃管的厚度或者玻璃管之间的距离，从而达到在对称面的两侧0.5毫米以内没有设置量子点分散体的目的。在一个优选的实施方式中，两个玻璃管外壁与对称面之间的距离在0.5毫米-1毫米。在另一个优选的实施方式中，两个玻璃管相切，玻璃管的管壁厚度在0.5毫米-1毫米。

在一个具体实施方式中，为了有效减小量子点材料发光的侧漏，量子点光学元件的侧面还设置有反光元件。反光元件可以单独作为一个组件存在，也可以以反光膜的方式涂覆在侧面。

为增加玻璃管的密封性，玻璃管的两端被密封。优选的，玻璃管包括设置在两端的开口，开口设置有密封件，密封件的构成材料包括有机聚合物或者无机氧化物中的至少一种。在另一个优选的实施方式中，玻璃管两端不需要使用密封件，玻璃管两端通过烧结密封。

本发明中，量子点分散体包括均匀分散有量子点的聚合物基质。量子点分散在聚合物基质中，能够使其不易发生团聚，具有良好的分散效果，并且这些分散介质可以保护量子点不受外界空气、水汽等影响。在此可以通过改变这些量子点的材料、粒径大小、核壳结构性质等改变量子点发光颜色。量子点可以由锌、镉、铟、铅、铜、镁、铝中的至少一种元素与硫、硒、磷、碲中的至少一种元素组成。具体的，本实施方式中的量子点可以包括硒化镉、碲化镉、磷化铟、硫化镉、硫化锌中的一种或者多种。优选地，量子点的至少一部分包括含有第一半导体材料的核和布置在核外表面的至少一部分上的壳，壳包含第二半导体材料。优选的，量子点为硫化锌包覆的硒化镉、硫化锌包覆的硫铟铜、硫化锌包覆的硫硒锌镉或者硫化锌包覆的磷化铟。聚合物基质优选包括聚机硅树脂、聚氨酯、聚丙烯酸树脂、聚环氧树脂、聚氟树脂、聚烯烃和聚碳酸酯中的至少一种。在一个具体的实施方式中，聚合物基质为聚丙烯酸树脂。

量子点材料包括红光量子点和绿光量子点中的至少一种。优选的，本发明中绿光量子点的发射波长在520-535nm、半峰宽在30±10nm，红光量子点的发射波长在600-650nm、半峰宽在30±10nm。

为降低量子点光学元件中重金属元素的使用量，量子点材料优选为绿光量子点，而与其组合的激发光源为涂覆有红色荧光粉的蓝光光源。

为减小红光量子点和绿光量子点混合时产生的自吸收、减小红光量子点对于绿光的吸收，从而增加光利用率、减少量子点的用量，在本发明的具体实施方式，在量子点光学元件的透明高分子部件中，沿出光方向上依次设置有具有红光量子点分散体的玻璃管和具有绿光量子点分散体的玻璃。当蓝光激发光通过从入光面进入量子点发光元件时，红光量子点被激发而发射红光，由于在出光方向上绿光量子点不能被红光激发，从而有效避免自吸收。

根据本发明的一个具体实施方式，提供一种背光模组，背光模组包括发光元件和量子点光学元件，背光模组还包括其他光学组件，其他光学组件包括导光板，反光膜等。背光模组可以应用在多个领域，具体可以包括手机、电视、平板电脑、笔记本电脑、车载显示等。在一个优选的实施方式中，发光元件包括蓝光led。

实施例1

实施例1的背光模组的结构如图2所示，背光模组200包括发光元件10、量子点光学元件20和导光板50，量子点光学元件20设置在导光板50的入光面处。量子点光学元件20包括两个玻璃管21、玻璃管21的内部的量子点分散体22以及设置在玻璃管外部的透明高分子部件23，两个玻璃管21沿轴线方向的对称面为中心而对称设置，两在玻璃管21的外壁之间的距离为1毫米，量子点分散体32为含有红光和绿光量子点的混合分散体，发光元件10为蓝光led。

实施例2

实施例2的背光模组的结构如图3所示，背光模组200包括发光元件10、量子点光学元件30和导光板50，量子点光学元件30设置在导光板50的入光面处。量子点光学元件30包括两个玻璃管31、玻璃管31的内部的量子点分散体32以及设置在玻璃管外部的透明高分子部件33，两个玻璃管31沿轴线方向的对称面为中心而对称设置且相切，玻璃管的管壁厚度为0.5毫米，量子点分散体32为含有红光和绿光量子点的混合分散体，发光元件10为蓝光led。

实施例3

实施例3的背光模组的结构如图4所示，背光模组200包括发光元件10、量子点光学元件40和导光板50，量子点光学元件40设置在导光板50的入光面处。量子点光学元件40包括透明高分子部件43以及分散在其中的多个玻璃管41，沿着出光方向上，依次设置有具有红光量子点分散体421的玻璃管和具有绿光量子点分散体422的玻璃管，发光元件10为蓝光led。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。