一种utg-qd板及其应用、制备方法和光学架构
阅读说明：本技术 一种utg-qd板及其应用、制备方法和光学架构 (UTG-QD plate and application, preparation method and optical framework thereof ) 是由 晏东 张锡强 于 2021-10-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种UTG-QD板及其应用、制备方法和光学架构,主要解决现有技术光学利用率低的技术问题。UTG-QD板包括UTG基板和QD量子点层,其主要应用于制备光扩散板中。制备方法主要为在UTG基板上构建微米级凹槽后依次涂布QD量子点层和扩散层,再在扩散层上通过OC胶粘合透明阻隔膜层以保护QD量子点的稳定性。光学架构主要是在UTG-QD板外表面依次贴覆增光膜层和扩散膜层,再用锁合件将UTG-QD板、增光膜层和扩散膜层锁合成光学架构。本发明设计科学,构思巧妙,通过在UTG表面构造微米级凹槽,再直接在UTG表面均匀涂布QD量子点,在提升QD量子点的附着力的同时,也提升了QD量子点的发光效率。(The invention discloses an UTG-QD plate, and an application, a preparation method and an optical framework thereof, and mainly solves the technical problem of low optical utilization rate in the prior art. UTG-QD plate comprises UTG substrate and QD quantum dot layer, which is mainly used for preparing light diffusion plate. The preparation method mainly comprises the steps of constructing a micron-sized groove on an UTG substrate, sequentially coating a QD quantum dot layer and a diffusion layer, and bonding a transparent barrier film layer on the diffusion layer through OC glue to protect the stability of the QD quantum dot. The optical structure is mainly formed by sequentially attaching a light increasing film layer and a diffusion film layer on the outer surface of an UTG-QD plate, and locking the UTG-QD plate, the light increasing film layer and the diffusion film layer into the optical structure by using a locking piece. The invention has scientific design and ingenious concept, and improves the adhesive force and the luminous efficiency of the QD quantum dots by constructing micron-sized grooves on the surface of UTG and directly and uniformly coating the QD quantum dots on the surface of UTG.)
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种UTG-QD板及其应用、制备方法和光学架构。
背景技术
传统直下式背光结构如附图11所示，主要包括PCB板，设置于PCB板上的蓝光LED，以及聚苯乙烯（PS）扩散板。所述聚苯乙烯（PS）扩散板上依次覆盖有QD膜、增光膜和扩散膜。PS扩散板的主要功能是使入射光充分散射，实现更柔和、均匀的照射效果。采用聚苯乙烯制成的扩散板厚度和板材的刚性无法兼顾，板材太薄，支撑平面平整度不够，中间容易塌陷，导致直下式LED灯珠打上来的光混光不均匀，出现暗影，影响视觉效果；要达到需要的平整度，则需要在聚苯乙烯中增加一部分扩散粒子，又会导致厚度大于0.8mm。此外，如果用于大尺寸机种，扩散板下面必须增加PC支撑柱（如附图11所示），以减少板材的变形，不仅增加了成本，还会影响画面效果。此外，聚苯乙烯耐温性很低，一般70℃左右开始出现热变形，容易发黄，如果直下式背光模组灯珠和扩散板采用0间距，或者小间距，直接影响背光寿命和效果。由于灯珠散热问题，扩散板距灯珠的表面一般大于3mm，由此带来的问题是混光距离太大，如图11所示，混光距离OD大于10mm，影响整机的厚度和外观，并且LED灯珠的光学利用率太低，背光模组亮度低。
因此，提供一种扩散板，其挺度高，平整度好，混光距离小，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种UTG-QD板，其挺度高，平整度好，利用其制备扩散板，混光距离小。
本发明的目的之二在于，提供该UTG-QD板的应用。
本发明的目的之三在于，提供该UTG-QD板的制备方法。
本发明的目的之四在于，提供包括有该UTG-QD板的光学架构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的一种UTG-QD板，以UTG为基材制成的UTG基板，且UTG基板表面均匀涂布有QD量子点层。本发明直接在UTG表面均匀涂布量子点层，相比于现有技术，可有效减少透明阻隔膜层的使用，并且玻璃可以有效提高阻隔效果。本发明所述的UTG-QD板，UTG为超薄玻璃，QD为量子点，UTG-QD板即为含有量子点的超薄玻璃板。
本发明的部分实施方案中，UTG表面均匀阵列布满有若干个凹槽，凹槽表面均匀涂布有QD量子点；凹槽为倒锥形凹槽、或者是半球形凹槽。
本发明的部分实施方案中，所述凹槽的大小为微米级，且所有凹槽的尺寸、形状一致。
本发明的部分实施方案中，倒锥形凹槽的深度为10~50μm，优选为30μm；相邻两个倒锥形凹槽的中心点的水平距离为50~200μm，优选为150μm；倒锥形凹槽的锥角为60°或90°。
本发明的部分实施方案中，所述半球形凹槽的半径为10~50μm，优选为15μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为50~200μm，优选为150μm。
本发明采用表面有微米级别凹槽的UTG板，将QD量子点涂布于凹槽中，不仅能提升QD量子点的附着力，并且利用凹槽的聚光效果，提升QD量子点的发光效率。
本发明的部分实施方案中，所述QD量子点层的厚度为30~150μm；优选为30~120μm。
本发明的部分实施方案中，QD量子点层表面涂布有扩散层；优选地，所述扩散层表面覆盖有透明阻隔膜层；优选地，所述透明阻隔膜层表面贴覆有增光膜层；优选地，所述增光膜层表面贴覆有扩散膜层。透明阻隔膜层可采用通用阻隔膜，主要用于隔水隔氧，其透过率优选92%以上。
本发明的部分实施方案中，所述扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，优选地，所述扩散层的厚度为50~120μm。
申请人经过大量试验，付出了创造性的劳动后，意外地发现扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635时，UTG-QD板具有良好的雾度和光透过率。本发明通过设置扩散层，将光线进行反射，散射，让光更好地进行扩散，更加均匀，减少LED灯珠的使用。
本发明的部分实施方案中，所述透明阻隔膜层的厚度为30~100μm；优选地，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴。
本发明将透明阻隔膜层通过OC胶粘合于UTG-QD板上，以保护QD量子点的稳定性。
本发明提供的UTG-QD板在制备光扩散板中的应用。
本发明的部分实施方案中，所述光扩散板用于电视、手机、车载显示器、计算机显示器的制备。
本发明提供的UTG-QD板的制备方法包括以下步骤：
S1. 在UTG基板外表面通过激光加工、化学蚀刻或者贴膜的方式构建出均匀阵列布满于UTG基板外表面并且为微米级的凹槽；
S2. 采用狭缝涂布或者喷墨的方式将包含QD量子点的涂布材料涂布于UTG外表面，室温晾干，在UTG表面形成一层QD量子点层；所述涂布材料包括1~20wt%的QD量子点，1~10wt%的二氧化钛，余下物料为树脂；优选地，所述树脂为丙烯酸酯；
S3. 采用狭缝涂布或者喷墨的方式在QD量子点层上涂布一层扩散层，室温晾干，所述扩散层的材料包括1-10 wt%的二氧化硅或有机硅材料，余量为树脂，所述树脂优选为丙烯酸酯；
S4. 在扩散层表面均匀涂一层10~20μm的OC胶，然后将透明阻隔膜粘合在一起，保护QD量子点的稳定性。
在步骤S1中，采用激光加工、化学蚀刻或者是带微结构的膜材都可以在UTG基板外表面构建出理想的微米级凹槽。
在步骤S2中，涂布材料还可以是1~20wt%的QD量子点，1~10wt%的二氧化硅或有机硅，余下物料为树脂。所述树脂优选为丙烯酸酯。
本发明通过上述方法，可以快速高效、精准地制备出符合上述要求的UTG-QD板。
本发明提供的一种光学架构，它包括有：
上述的UTG-QD板；
贴覆于UTG-QD板中透明阻隔膜层表面的增光膜层；
贴覆于增光膜层表面的扩散膜层；
以及，用于将UTG-QD板、增光膜层和扩散膜层锁合成光学架构的锁合件，所述锁合件优选塑胶框。
在透明阻隔膜层表面贴覆增光膜，在增光膜表面贴覆扩散膜，提升画面亮度和均匀性，改善画面效果，然后再用塑胶框进行锁合，将膜片和UTG-QD 板组合成一个光学架构。结构稳固、画面亮度和均匀性好、画面效果佳。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，构思巧妙，通过在UTG表面构造微米级凹槽，再直接在UTG表面均匀涂布QD量子点，在提升QD量子点的附着力的同时，也提升了QD量子点的发光效率。
本发明采用了UTG作为扩散板材，UTG耐温高，LED可以直接贴到UTG表面，使光源与扩散板距达到0距离，混光距离小，从而使整机的外观更为美观；并且UTG挺度高，平整度好，能避免混光层局部塌陷，导致MURA，影响画面效果；此外，采用UTG还能减小支撑的使用，降低成本。
附图说明
附图1为本发明一种实施方式的结构示意图。
附图2为附图1中A部放大图。
附图3为本发明一种实施方式的结构示意图（UTG基板表面构建有锥角为60°的倒锥形凹槽）。
附图4为附图3中B部放大图。
附图5为本发明一种实施方式的结构示意图（UTG基板表面构建有锥角为90°的倒锥形凹槽）。
附图6为本发明一种实施方式的结构示意图（UTG基板表面构建有半球形凹槽）。
附图7为附图6中C部放大图。
附图8为本发明光学架构示意图（UTG基板表面仅示出倒锥形凹槽）。
附图9为附图8中D部放大图。
附图10为本发明背光结构示意图（UTG基板表面仅示出倒锥形凹槽）。
附图11为现有技术直下式背光结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如附图1和附图2所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，包括表面平整的UTG基板，以及均匀涂布于UTG上表面的QD量子点层；所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层。
其中，QD量子点层的厚度为30~150μm，
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例2
如附图3、附图4和附图5所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级倒锥形凹槽。倒锥形凹槽的深度为10~50μm；相邻两个倒锥形凹槽的中心点的水平距离为50~200μm；倒锥形凹槽的锥角为60°或90°。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例3
如附图3、附图4和附图5所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级倒锥形凹槽。倒锥形凹槽的深度为30μm；相邻两个倒锥形凹槽的中心点的水平距离为50~200μm；倒锥形凹槽的锥角为60°或90°。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例4
如附图3、附图4和附图5所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级倒锥形凹槽。倒锥形凹槽的深度为10~50μm；相邻两个倒锥形凹槽的中心点的水平距离为150μm；倒锥形凹槽的锥角为60°或90°。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例5
如附图3、附图4和附图5所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级倒锥形凹槽。倒锥形凹槽的深度为30μm；相邻两个倒锥形凹槽的中心点的水平距离为150μm；倒锥形凹槽的锥角为60°或90°。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~120μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例6
如附图6和附图7所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级半球形凹槽。半球形凹槽的半径为10~50μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为50~200μm。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例7
如附图6和附图7所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级半球形凹槽。半球形凹槽的半径为15μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为50~200μm。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例8
如附图6和附图7所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级半球形凹槽。半球形凹槽的半径为10~50μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为150μm。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~150μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例9
如附图6和附图7所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级半球形凹槽。半球形凹槽的半径为15μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为150μm。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~120μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例10
如附图6和附图7所示，本实施例公开了一种UTG-QD板，UTG基板以UTG为基材，并且UTG表面均匀阵列布满有若干个大小一致的微米级半球形凹槽。半球形凹槽的半径为15μm；相邻两个半球形凹槽的球心的水平距离为150μm。
UTG表面均匀涂布有厚度为30~120μm的QD量子点层，所述QD量子点层上覆盖有扩散层、扩散层上粘合有透明阻隔膜层，所述扩散层表面涂覆有一层10~20μm的OC胶，所述透明阻隔膜层通过OC胶与所述扩散层相粘贴，凹槽表面均匀涂布有QD量子点。
扩散层的折射率为1.365~1.455或1.5103~1.635，厚度为50~120μm；
透明阻隔膜层的厚度为30~100μm。
实施例11
如图8所示和附图9所示，本实施例公开了一种光学架构，它包括有：
上述UTG-QD板；
贴覆于UTG-QD板中透明阻隔膜层表面的增光膜层；
贴覆于增光膜层表面的扩散膜层；
以及，用于将UTG-QD板、增光膜层和扩散膜层锁合成光学架构的塑胶框。
本实施例的UTG-QD板的结构如实施例1或实施例2或实施例3或实施例4或实施例5或实施例6或实施例7或实施例8或实施例9或实施例10所示。图8中UTG基板表面仅示出倒锥形凹槽，当UTG基板表面凹槽为半球形凹槽时，半球形凹槽部分请参照图6所示。
实施例11
如附图10所示，本实施例公开了一种背光结构，其包括PCB板、安装于PCB板上的蓝光LED灯、以及下表面与蓝光LED灯0间距的UTG-QD板。本实施例的UTG-QD板的结构如实施例1或实施例2或实施例3或实施例4或实施例5或实施例6或实施例7或实施例8或实施例9或实施例10所示。图10中UTG基板表面仅示出倒锥形凹槽，当UTG基板表面凹槽为半球形凹槽时，半球形凹槽部分请参照图6中所示。
本发明的UTG-QD板的制备方法包括以下步骤：
S1. 在UTG基板外表面通过激光加工、化学蚀刻或者贴膜的方式构建出均匀阵列布满于UTG基板外表面并且为微米级的凹槽；
S2. 采用狭缝涂布或者喷墨的方式将包含QD量子点的涂布材料涂布于UTG外表面，室温晾干，在UTG表面形成一层QD量子点层；所述涂布材料包括1~20wt%的QD量子点，1~10wt%的二氧化钛，余下物料为树脂；优选地，所述树脂为丙烯酸酯；
S3. 采用狭缝涂布或者喷墨的方式在QD量子点层上涂布一层扩散层，室温晾干，所述扩散层的材料包括1-10 wt%的二氧化硅或有机硅材料，余量为树脂，所述树脂优选为丙烯酸酯；
S4. 在扩散层表面均匀涂一层10~20μm的OC胶，然后将透明阻隔膜粘合在一起，保护QD量子点的稳定性。
本发明设计科学，构思巧妙，通过在UTG表面构造微米级凹槽，再直接在UTG表面均匀涂布QD量子点，在提升QD量子点的附着力的同时，也提升了QD量子点的发光效率。
本发明采用了UTG作为扩散板材，UTG耐温高，LED可以直接贴到UTG表面，使光源与扩散板距达到0距离，混光距离小，从而使整机的外观更为美观；并且UTG挺度高，平整度好，能避免混光层局部塌陷，导致MURA，影响画面效果；此外，采用UTG还能减小支撑的使用，降低成本
本发明LED和UTG-QD板混光距离更小，UTG耐温高，LED可以贴到UTG上表面，做到0距离。
本发明挺度高，平整度好，能有效避免混光层局部塌陷而导致MURA影响画面效果的不利影响。
本发明利用UTG表面微结构，可以将QD量子点涂布里面，这样可以提升QD量子点的附着力，并且利用微结构的聚光效果，提升QD量子点的发光效率。
本发明可有效减少支撑柱的使用，降低成本。
本发明使用TOMI QD量子点增加整机的色域，提升画面色彩饱和度。
本发明LED和UTG-QD板混光距离值越小，整机的外观更美观。
本发明实用性强，商业效益显著，适于在本技术领域大力推广应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上做出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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