[发明专利]一种新型的高色域发光器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器技术领域，具体涉及一种基于量子点半导体材料的高色域发光器件及其制备方法。

背景技术

量子点是一种具有独特光学性能的半导体纳米材料，当受到高能量的光或者电刺激时，量子点会发射出光谱非常集中、纯度非常高的光，且其发光光谱的峰值波长和半峰宽连续可调。利用量子点材料的该特殊性能，可使得平板显示器背光中构成白光的RGB三基色峰值接近于液晶面板中彩色滤光片的RGB三基色峰值，并且三基色的半峰宽可调节得非常窄。彩色滤光片类似于一个带通滤波器，只允许特定波长范围内的光通过，其余部分则被吸收损耗了。而当背光中三基色光的半峰宽变窄时，光通过彩色滤光片的效率就会大幅提升，从而可以提升液晶屏幕的亮度，实现低功耗显示。更重要的是当基色光的纯度变高时，液晶面板可以调配出更加丰富、鲜艳的色彩，使得显示器的画面更加接近真实的颜色，同时对画面的质感和立体感都有巨大的提升。

由于量子点容易受氧气和水的影响，在水氧环境中量子点材料很快会被氧化，造成表面缺陷急剧增加，形成光子淬灭中心，导致发光效率降低，因此在使用过程中量子点材料需要选择良好的水氧阻隔封装方式。现有的显示器应用量子点技术的主要方式有三种：量子点膜、量子点玻璃管和量子点LED。它们均采用蓝光LED作为高能量背光源，去激发红绿量子点发射出纯正的红绿光，由于蓝光只是部分被吸收，故经过量子点层之后出来的光是由品质非常高的红绿蓝三基色光混合成的白光。也有少部分采用紫外光LED去激发红绿蓝三种量子点实现白光，激发过程与前一种类似。目前，市场上使用了量子点技术的液晶显示器在色域、色彩控制的精准性以及红绿蓝三基色光的色彩纯度上均有十分出色的表现。

量子点膜是将量子点层夹在两层阻隔膜中间，膜片铺满整个背光模组表面，放置在导光板和液晶面板之间。量子点膜不易受到热的影响，然而当量子点膜用在大尺寸的显示器中时，膜片的尺寸需与电视尺寸相当，对于量子点的用量就必须很高，导致成本偏高。同时量子点膜需要采用两层阻隔膜，量子点膜整体会比较厚，这就需要增加背光模组的整体厚度，在小尺寸的显示屏中量子点膜还不能较好的运用。

量子点玻璃管是将量子点层密封在高硼硅玻璃中，置于屏幕边缘上的 LED灯条和导光板之间。量子点玻璃管可以大幅降低量子点的用量，同尺寸大小的显示屏该方法的量子点用量只有量子点膜的五十分之一左右。由于目前量子点材料的价格还比较昂贵，所以量子点管具有很大的成本优势。另外，由于高硼硅玻璃具有优异的隔水氧性能，所以量子点玻璃管的水氧稳定性大幅提升。量子点玻璃管也有本身的劣势之处：封装量子点的玻璃管直径小，长度与管径比过大，加工、运输和使用过程中容易发生变形碎裂，并且一台电视机需要多根量子点玻璃管，量子点电视的良率就会降低。

量子点LED是将量子点材料直接放置在蓝光芯片上，封装在LED杯罩中。相当于是用量子点材料替换了原有的荧光粉材料，保持了原有的LED 封装工艺不变，与现有的LED背光和照明模组结构匹配，相对于量子点膜和量子点玻璃管这两种已经较为成熟的技术来说，该方法更加简单便捷，是非常有希望实现产业化的一种方式。但是，现有的量子点LED构造都有其自身问题。

美国专利US 8552416 B2中提出了一种量子点LED，是将量子点胶体层嵌入导电层，其器件结构与OLED有些类似，也可以作为柔性器件，但是这种器件需要使用透明的导电材料为主体基质，这严重限制了可用材料通过这种方法生产LED。目前，此类器件的寿命很短，达到显示器使用的要求还有待进一步研究。

另一个美国专利US 6501091 B1中提出了一种量子点LED，是将量子点材料直接设置在LED的主体基质中，相对于前一种方法，该种方法的基质材料为透明绝缘体材料，此类材料非常容易获得。另外该方法对于调配 LED整体发光颜色的方法非常灵活。然而该方法都是将量子点材料直接用于LED封装，由于缺少有效的水氧阻隔材料，同时量子点承受的蓝光功率密度远超于量子点膜和量子点管中的功率密度，因此量子点LED器件的稳定性是一个亟待解决的难题。