量子点光学元件、背光模组及显示装置的制作方法

本发明涉及量子点技术领域，尤其涉及一种量子点光学元件、背光模组及显示装置。

背景技术：

量子点是一种三维直径都在1-20nm范围内的发光纳米晶，由于其粒径小于或接近激子玻尔半径，量子点具有粒径可控、发光波长可控、半峰宽窄、光稳定性强等优点，因而被广泛的应用于显示、照明等领域。

经过多年的发展，量子点的制备技术已趋于成熟，制备得到的量子点被视为最优秀的发光材料之一。但是，作为一种荧光纳米材料，由于其具有比表面积大，表面活性较高等特点，量子点极其容易受到水分子和氧气分子的破坏，导致其发光性能比如荧光量子产率，使用寿命显著下降，从而限制了量子点的应用。量子点稳定性的问题是量子点材料能否实现产业化应用的关键。

解决量子点在应用中稳定性的方法之一就是将量子点分散在高分子材料中，通过高分子材料实现对量子点的保护，理想的高分子材料应该对量子点材料具有良好溶解性以及优良的水氧阻隔性能，但是目前存在的大多水氧阻隔性能良好的高分子材料对量子点的溶解性极差，对量子点溶解性较好的高分子材料的水氧阻隔性能不能满足水氧阻隔性。由于单独使用高分子材料对量子点的保护并不能解决量子点的稳定性问题，因此需要在量子点高分子材料的周围加阻隔材料，常见的量子点光学元件为制备成量子点玻璃管或者量子点膜的形式。量子点膜的结构为在量子点高分子层的上下增加阻水阻氧层，但是水氧阻隔层只能保护量子点的上下不受水汽和氧气的渗透，量子点高分子层的周围还需要用其他材料封装，并且在量子点高分子层的周围进行封装的效果不佳。量子点玻璃管的结构为将量子点高分子注入到玻璃管中，接着对量子点光学元件的两端进行烧结，由于玻璃的水氧阻隔性能优良，可以很好的对量子点进行保护，实现量子点材料的长寿命。

图1是现有量子点光学元件中量子点玻璃管的结构示意图，量子点玻璃管包括玻璃管11，分散于玻璃管11管中的量子点高分子材料12，以及位于玻璃管11两端的封端部13，现有量子点玻璃管存在着很多的缺点，比如玻璃管极容易断裂或者破碎，一旦玻璃管11的管体有裂口，环境中的水氧就容易从裂口进入玻璃管内，导致对整根玻璃管中量子点的破坏；使用前需要每一根玻璃管的两端都要进行封端，同时要保证其在使用过程中的稳定性，需要对其进行良好的固定，从而增加了相关产品的制备难度和成本；当量子点玻璃管断裂或者破碎后，需要对其进行重新封端，并且封端过程麻烦；在不同领域以及不同型号产品中对量子点光学元件的长度要求不同，需要事先对玻璃管进行切割，再注入量子点高分子材料，无法满足长度要求的量子点玻璃管就不能进一步的使用，增加了制造成本和工艺的复杂；由于封端部13的一般采用烧结的方式，封端部13的长度一般为2mm以上，属于不发光的部分，使得玻璃管的无效长度增加。

制备一种结构稳定，使用和制造方便，使用寿命更长的量子点光学元件对量子点的应用具有重大的意义。

技术实现要素：

针对目前量子点玻璃管存在的上述问题，本发明旨在提供一种量子点光学元件，实现量子点光学元件的制造和使用方便、使用寿命更长的目的。

本发明的一方面提供一种量子点光学元件，包括玻璃管和位于所述玻璃管内部的第一部、第二部，所述第一部包括量子点，所述第二部包括阻隔材料，所述第一部和所述第二部沿所述玻璃管轴向方向上间隔交替分布。

优选地，所述第一部沿所述轴向方向的长度为0.01-5mm。

优选地，所述第一部沿所述轴向方向的长度为0.1-1mm。

优选地，所述第二部沿所述轴向方向的长度为0.01-5mm。

优选地，所述第二部沿所述轴向方向的长度为0.1-1mm。

优选地，所述第一部中量子点的含量大于0.5％。

优选地，所述第一部包括分散量子点的高分子材料。

优选地，所述高分子材料包括聚丙烯酸酯。

优选地，所述第二部的水氧透过率小于1*10^-2g m^-2day^-1。

优选地，所述第二部包括聚环氧树脂。

优选地，所述量子点包括II-VI、IV-VI、III-V、I-VI族化合物单一结构和复合结构量子点中的至少一种。

优选地，所述复合结构量子点包括核壳结构量子点，构成所述核壳结构量子点的核包括CdSe、CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnS、PbSe、ZnTe、CdSeS、PbS、PbTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InZnP、InGaP、InGaN、CdZnSeS中的至少一种。

优选地，所述玻璃管的横截面形状包括圆形、半圆形、椭圆形、多边形中的至少一种。

优选地，所述玻璃管的至少一端为烧结密封。

优选地，所述玻璃管的两端由所述阻隔材料密封。

优选地，所述量子点包含红色量子点或者绿色量子点中的至少一种。

本发明的另一方面提供一种背光模组，包括光源、导光板和上述量子点光学元件，所述量子点光学元件邻近所述导光板并位于所述光源的出光方向上，所述导光板包括出光面和邻近所述光源的入光面。

优选地，所述量子点光学元件通过胶黏剂粘合在所述入光面上，所述胶黏剂为光学透明材料。

优选地，所述背光模组包括至少两个所述量子点光学元件。

优选地，多个所述量子点光学元件排列成曲线。

优选地，所述背光模组包括至少两个所述量子点光学元件，所述量子点光学元件设置在所述光源的出光面上。

优选地，所述量子点光学元件设置在所述光源出光面上的方式包括通过胶黏剂粘合，所述胶黏剂为光学透明材料。

本发明的另一方面提供一种显示装置，所述显示装置包括图像显示面板和上述背光模组。

本发明具有以下有益效果：本发明通过在玻璃管内间隔设置沿轴向方向排列的含有量子点的第一部和具有阻隔能力的第二部，制备得高稳定性的量子点光学元件，由于量子点被间隔设置在阻隔材料间，即使玻璃管断裂也不会影响未断裂部分的量子点材料的稳定性，因此该量子点光学元件在玻璃管裂开的情况下依然可以使用、稳定性极高，基于本发明量子点光学元件的背光模组、显示装置的稳定性和使用寿命都会显著增加，本发明对量子点的产业化应用具有重大的意义。

附图说明

图1是现有量子点玻璃管的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例中的量子点光学元件结构示意图；

图3是本发明实施例中背光模组的结构示意图；

图4是本发明实施例中显示装置的结构示意图。

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。

本发明提供了一种量子点光学元件，图2为本发明实施例量子点光学元件的剖面结构示意图，包括玻璃管21和位于玻璃管21内部的第一部22、第二部23，第一部22包括量子点，第二部23包括阻隔材料，第一部22和第二部23沿所述玻璃管轴向方向上间隔交替分布。

由于第二部23为阻水阻氧部分，且第二部23将包含有量子点的第一部22间隔分散在其中，和现有量子点光学元件相比，当本发明中量子点光学元件不管是在第一部22或者第二部23断裂或者裂开时，环境中水汽和氧气只能破坏裂口处及其周围极小块区域的量子点，而不是整根玻璃管21中的量子点，从而使得量子点光学元件的整体性能不受影响。

第二部23的实际作用相当于现有量子点光学元件中的封端部，由于封端部直接设置在玻璃管中，量子点光学元件在制造时就具有如下优点，比如可以对量子点光学元件进行任意切割，切割后的量子点光学元件依然存在着封端部，而不需要对其进行额外的封端，切割后的量子点光学元件可以直接使用。

为保证本发明中量子点光学元件能在沿轴向方向的任意点切割，以及在任意点具有裂口时不会太大影响量子点光学元件的进一步使用，本发明中第一部22沿所述轴向方向的长度优选为0.01-5mm，更有选为0.1-1mm；第二部23沿所述轴向方向的长度优选为0.01-5mm，更有选为0.1-1mm。在这样的长度范围内，即使玻璃管21的裂口在第一部22处，量子点受破坏区也仅在几毫米之内。

为满足量子点光学元件的亮度需求，在一个优选的实施方式中，第一部22中量子点的含量大于0.5％。

第一部22中还包括分散量子点的高分子材料，高分子材料选自对量子点具有较好溶解能力的物质，高分子材料包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚有机硅类树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯中的至少一种；在一个优选的实施方式中，高分子材料为聚丙烯酸酯，聚丙烯酸酯包括聚((甲基)丙烯酸甲酯)、聚((甲基)丙烯酸乙酯)，聚((甲基)丙烯酸正丙酯)、聚((甲基)丙烯酸丁酯)、聚((甲基)丙烯酸正戊酯)、聚((甲基)丙烯酸正己酯)、聚((甲基)丙烯酸环己酯)、聚((甲基)丙烯酸2-乙基己酯)、聚((甲基)丙烯酸辛酯)、聚((甲基)丙烯酸异辛酯)、聚((甲基)丙烯酸正癸酯)、聚((甲基)丙烯酸异癸酯)、聚((甲基)丙烯酸月桂基酯)、聚((甲基)丙烯酸十六烷基酯)、聚((甲基)丙烯酸十八烷基酯)、聚((甲基)丙烯酸异冰片酯)中的至少一种。

第二部23的作用在于其阻隔功能，特别是对水汽和氧气的阻隔，因此第二部23优选为水氧阻隔能力较强的高分子材料，在一个优选的实施方式中，第二部23的水氧透过率小于1*10^-2g m^-2day^-1，在一个优选的实施方式中，第二部23包括聚环氧树脂，环氧树脂为任何类型的一种或任意组合而成，环氧树脂包括加氢后双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、氧化聚烯烃、低粘度缩水甘油醚类环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂和酚醛型环氧树脂中的至少一种组成。

本发明中第一部22中的量子点包括II-VI、IV-VI、III-V、I-VI族化合物单一结构和复合结构量子点中的至少一种。相比于单一结构量子点，复合结构的量子点在光学性质方面具有一定的优势，在一个优选的实施方式中，复合结构量子点包括核壳结构量子点，构成核壳结构量子点的核包括CdSe、CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnS、PbSe、ZnTe、CdSeS、PbS、PbTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InZnP、InGaP、InGaN、CdZnSeS中的至少一种；构成核壳结构量子点的壳包括ZnS、ZnSe中的至少一种。本发明中量子点也可以为碳量子点、硅量子点。

本发明中对所使用玻璃管21的横截面没有特殊的要求，玻璃管的横截面形状包括圆形、半圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，多边形包括三边形、四边形、五边形、六边形中的至少一种。玻璃管横截面沿着不同方向的内径可以不一样，本发明中玻璃管横截面最长内径优选为小于5mm，更优选的，内径小于2mm。

虽然本发明中量子点光学元件可以直接使用，本发明对量子点光学元件的进一步封装处理不作限定，比如在量子点光学元件切割完成之后，为使得其使用稳定性增加，可以对其进行额外封端，在一个优选的实施方式中，所玻璃管的至少一端为烧结密封；在另一个优选的实施方式中，玻璃管的两端都由上述阻隔材料密封。

在一个优选的实施方式中，量子点包含红色量子点或者绿色量子点中的至少一种。

本发明提供了一种背光模组，图3是本发明实施例中背光模组的结构示意图，背光模组包括光源、导光板和上述量子点光学元件，所述量子点光学元件邻近所述导光板并位于所述光源的出光方向上，所述导光板包括出光面和邻近所述光源的入光面。

在一个优选的实施方式中，量子点光学元件通过胶黏剂粘合在所述入光面上，所述胶黏剂为光学透明材料。

由于本发明中量子点光学元件可任意切割，在不同的产品中，对于量子点光学元件的长度、组合等有所要求，本发明中背光模组包括至少两个量子点光学元件。光学元件可以拼接在一起成直线型，也可以成曲线型，在一个优选的实施方式中，量子点光学元件排列成曲线。

在另一个优选的实施方式中，背光模组包括至少两个量子点光学元件，量子点光学元件设置在所述光源的出光面上，量子点光学元件设置在所述光源出光面上的方式包括通过胶黏剂粘合，所述胶黏剂为光学透明材料。

图4为本发明实施例显示装置的结构示意图，显示装置包括背光模组41、图像显示面板42，显示装置还包括光学膜43。光学膜43改善了光朝向图像显示面板42照射的方向性，并设置在导光板的出光面一侧。光学膜43包括棱镜、光学扩散片等。

本发明通过在玻璃管中，将量子点材料间隔设置在水氧阻隔材料中，实现玻璃管中间隔设置的多个阻隔部，从而避免玻璃管因部分裂口而对整根玻璃管中量子点造成破坏，可以显著提高量子点光学元件的稳定性和使用寿命，基于该量子点的玻璃管可以直接切割使用，制造和使用方便，减低了生产成本。

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。