本發(fā)明屬于透鏡背光領(lǐng)域，尤其涉及一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡及其制作方法。

背景技術(shù)：

量子點(diǎn)(quantumdot，qd)又可以稱為納米晶，是一種把導(dǎo)帶電子、價(jià)帶空穴及激子在三個(gè)空間方向上束縛住的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，通常由ii－vi族或iii－v族元素組成，粒徑介于1～10nm之間，由于電子和空穴被量子限域，連續(xù)的能帶結(jié)構(gòu)變成具有分子特性的分立能級(jí)結(jié)構(gòu)，受激后可以發(fā)射熒光。目前商業(yè)的量子點(diǎn)材料主要以cdse為主，熒光量子產(chǎn)率為50％-80％，且含有cd等有毒金屬，極易對(duì)環(huán)境造成危害。因此，近兩年一種新的量子點(diǎn)體系引起了人們的廣泛關(guān)注，這種全無機(jī)鈣鈦礦材料，因?yàn)榫哂休^寬的吸收譜和較窄的發(fā)射譜、很高的熒光量子產(chǎn)率(高達(dá)90％)、熒光波長可調(diào)且覆蓋整個(gè)可見光波段、線寬窄等優(yōu)點(diǎn)，有望可以在新一代的量子點(diǎn)顯示和照明技術(shù)中扮演重要的角色。

目前商業(yè)的量子點(diǎn)材料主要以cdse為主，但是由于量子點(diǎn)材料很容易受溫度、濕度的影響而導(dǎo)致失效，因此商業(yè)上主要將其做成量子點(diǎn)管和量子點(diǎn)膜這兩種形式。其一，將量子點(diǎn)粉制成光學(xué)膜，填充在導(dǎo)光板或者液晶屏內(nèi)，通過藍(lán)光或uv背光燈珠激發(fā)，得到高色域白光。但是此種方法需要大量的熒光粉，且良品率低，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。其二，將量子點(diǎn)粉填充在空心玻璃管內(nèi)，置于屏幕側(cè)面，通過藍(lán)光或uv背光燈珠激發(fā)，得到高色域白光。雖然價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，但是很難達(dá)到目前市場(chǎng)上對(duì)于超薄、窄邊的要求，不適合直下式背光。無論是用量子點(diǎn)粉填充玻璃管還是將其填充在光學(xué)透鏡的腔體中，都難以保證量子點(diǎn)粉均勻分布。

傳統(tǒng)的量子點(diǎn)材料為第ⅱ主族與第ⅵ主族中的元素形成的第一化合物、第ⅲ主族與第ⅴ主族中的元素形成的第二化合物中的任意一種，第一化合物或第二化合物中的多種包覆形成的核殼結(jié)構(gòu)化合物或者摻雜納米晶。

1、以cdse為主的傳統(tǒng)量子點(diǎn)材料熒光量子產(chǎn)率只能達(dá)到50％-80％；

2、以cdse為主的量子點(diǎn)材料，含有cd重金屬元素，不符合無毒綠色環(huán)保的要求；

3、量子點(diǎn)熒光粉由于粒徑很小，很容易發(fā)生團(tuán)聚從而導(dǎo)致量子效率下降；

4、量子點(diǎn)熒光粉很容易受到溫濕度的影響而導(dǎo)致失效，不易保存；

5、由于無法對(duì)熒光粉體的填充分布均勻性狀態(tài)進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致出射光色彩不一致。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡及其制作方法，采用一種新的量子點(diǎn)體系和全無機(jī)鈣鈦礦材料，將其溶解在有機(jī)溶劑并注入到玻璃透鏡的腔體中，解決了量子點(diǎn)熒光粉無法均勻分散在透鏡內(nèi)部的腔體內(nèi)、且容易團(tuán)聚失效的缺點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差以及透鏡出光效率低、背光源色域低等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡，包括透鏡本體，透鏡本體頂部對(duì)稱分布有兩個(gè)出射面，兩個(gè)出射面相交形成凹槽；

所述透鏡本體底部水平分布有底面，底面中央垂直設(shè)有的錐形擴(kuò)散孔；

所述透鏡本體中間設(shè)有半圓狀的填充腔，底面上設(shè)有與填充腔底部端口相貫通的連接口；

所述填充腔中填充有量子點(diǎn)溶液。

進(jìn)一步地，所述出射面為半球形曲面或半橢球形曲面。

進(jìn)一步地，所述透鏡本體底部安裝有l(wèi)ed芯片，led芯片為藍(lán)光芯片或紫光芯片，激發(fā)波長為380nm-470nm。

進(jìn)一步地，所述透鏡本體為折射式光學(xué)透鏡，同時(shí)透鏡本體為玻璃透鏡。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)溶液由量子點(diǎn)粉和有機(jī)溶劑組成；

所述有機(jī)溶劑為正己烷、環(huán)己烷、正辛烷、甲苯、二氯甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶中的至少一種；

所述量子點(diǎn)粉采用全無機(jī)鈣鈦礦材料，該全無機(jī)鈣鈦礦材料包括第ⅰ主族、第ⅳ主族與第ⅶ主族中的元素形成的三元化合物。

進(jìn)一步地，所述全無機(jī)鈣鈦礦材料還包括由其他元素包覆形成的核殼結(jié)構(gòu)或者摻雜有其他元素形成的納米化合物。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)粉的化學(xué)式為abx3，其中a為na、k、rb、cs，b為si、ge、sn、pb，x為cl、br、i。

進(jìn)一步地，所述填充腔內(nèi)覆有量子點(diǎn)熒光粉，該量子點(diǎn)熒光粉為yag粉或硅酸鹽、氮化物熒光粉、ksf熒光粉、β-sialon中的至少一種。

本發(fā)明還提供一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡制作方法，所述方法包括以下步驟：

s1：在無水無氧的環(huán)境中，將透鏡原料和模具一起加熱升溫至透鏡原料的軟化點(diǎn)附近，利用模具對(duì)透鏡原料施壓成型，得到透鏡毛坯；

s2：在透鏡毛坯上經(jīng)過鍍鎳處理后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行曲面加工，經(jīng)過冷卻脫模得到帶有填充腔的光學(xué)透鏡；

s3：將量子點(diǎn)粉溶于有機(jī)溶劑中，經(jīng)過超聲處理得到量子點(diǎn)溶液；

s4：將量子點(diǎn)溶液通過連接口注入到透鏡的填充腔中，得到量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)粉的質(zhì)量份數(shù)為4-20份，有機(jī)溶劑的質(zhì)量份數(shù)為2-200份。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明中量子點(diǎn)材料熒光量子產(chǎn)率可以達(dá)到90％以上，可以有效減少量子點(diǎn)粉的用量，且線寬窄，色域高達(dá)100％-150％；

2、本發(fā)明中將量子點(diǎn)粉溶解在有機(jī)溶劑中，相比于量子點(diǎn)粉體直接填充光學(xué)透鏡，量子點(diǎn)粉分散更均勻，表面積更大，有更多的光線穿過透鏡來激發(fā)表面量子點(diǎn)，光源的發(fā)光效率更高；

3、本發(fā)明中以量子點(diǎn)粉溶液制成的腔體光學(xué)透鏡，既能用于直下式led背光，達(dá)到高色域、發(fā)光角度大且混光距離大等優(yōu)點(diǎn)，又可以隔絕熱源，減少熱量對(duì)量子點(diǎn)粉的影響，提高成品燈珠的熱穩(wěn)定性，進(jìn)而延長led發(fā)光器件的使用壽命；

4、本發(fā)明中量子點(diǎn)由于自身的特性可以通過調(diào)控量子點(diǎn)材料的尺寸從而精確控制量子點(diǎn)的發(fā)射光譜和色純度，進(jìn)而能夠發(fā)出顏色更純、光轉(zhuǎn)化效率更高的優(yōu)質(zhì)白光；

5、本發(fā)明中玻璃透鏡較pmma透鏡、pc透鏡以及硅膠透鏡等具有更優(yōu)秀的光學(xué)特性參數(shù)、透光率高和耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明中腔體透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中腔體透鏡制作方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示的一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡，包括透鏡本體1，透鏡本體1頂部對(duì)稱分布有兩個(gè)出射面2，兩個(gè)出射面2相交形成凹槽，出射面2為半球形曲面或半橢球形曲面，呈現(xiàn)雙球蝴蝶狀；透鏡本體1為折射式光學(xué)透鏡，同時(shí)透鏡本體1為玻璃透鏡或其他透光率高且不與有機(jī)溶劑反應(yīng)的透鏡；

透鏡本體1底部水平分布有底面5，底面5中央垂直設(shè)有的錐形擴(kuò)散孔3；透鏡本體1底部安裝有l(wèi)ed芯片，led芯片為藍(lán)光芯片或紫光芯片，激發(fā)波長為380nm-470nm；

透鏡本體1中間設(shè)有半圓狀的填充腔4，底面5上設(shè)有與填充腔4底部端口相貫通的連接口，連接口用封裝膠來密封；

填充腔4中填充有量子點(diǎn)溶液，填充腔4內(nèi)還覆有量子點(diǎn)熒光粉，該量子點(diǎn)熒光粉為yag粉或硅酸鹽、氮化物熒光粉、ksf熒光粉、β-sialon中的至少一種。

其中，量子點(diǎn)溶液由量子點(diǎn)粉和有機(jī)溶劑組成；有機(jī)溶劑為正己烷、環(huán)己烷、正辛烷、甲苯、二氯甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶中的至少一種；量子點(diǎn)粉采用全無機(jī)鈣鈦礦材料，該全無機(jī)鈣鈦礦材料包括第ⅰ主族、第ⅳ主族與第ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核殼結(jié)構(gòu)或者摻雜有其他元素形成的納米化合物；量子點(diǎn)粉的化學(xué)式為abx3，其中a為na、k、rb、cs，b為si、ge、sn、pb，x為cl、br、i。

如圖2所示的一種量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡制作方法，該方法包括以下步驟：

s1：在無水無氧的環(huán)境中，將透鏡原料和模具一起加熱升溫至透鏡原料的軟化點(diǎn)附近，利用模具對(duì)透鏡原料施壓成型，得到透鏡毛坯，透鏡原料可以采用玻璃、塑料、樹脂等透明材料；

s2：在透鏡毛坯上經(jīng)過鍍鎳處理后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行曲面加工，經(jīng)過冷卻脫模得到帶有填充腔的光學(xué)透鏡；

s3：將4-20份質(zhì)量的量子點(diǎn)粉溶于2-200份有機(jī)溶劑中，經(jīng)過超聲處理得到量子點(diǎn)溶液；

s4：將量子點(diǎn)溶液通過連接口注入到透鏡的填充腔中，得到量子點(diǎn)溶液填充的腔體透鏡。

1、本發(fā)明中全無機(jī)鈣鈦礦材料為第ⅰ主族、第ⅳ主族與第ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核殼結(jié)構(gòu)或者摻雜有其他元素形成的納米化合物，其化學(xué)式為abx3(a為na、k、rb、cs；b為si、ge、sn、pb，x為cl、br、i)；以cspbx3(x為cl、br、i)為主的的量子點(diǎn)材料熒光量子產(chǎn)率可以達(dá)到90％以上，因此可以減少量子點(diǎn)粉的用量，且線寬窄(半波寬大約為10-20nm左右)，色域高達(dá)100％-150％；

2、本發(fā)明中將量子點(diǎn)粉溶解在有機(jī)溶劑中，相比于量子點(diǎn)粉體直接填充光學(xué)透鏡，量子點(diǎn)粉分散更均勻，表面積更大，有更多的光線穿過透鏡來激發(fā)表面量子點(diǎn)，光源的發(fā)光效率更高；

3、本發(fā)明中將以cspbx3(x為cl、br、i)為主的量子點(diǎn)粉溶液制成的腔體光學(xué)透鏡，既能用于直下式led背光，達(dá)到高色域、發(fā)光角度大且混光距離大等優(yōu)點(diǎn)，又可以隔絕熱源，減少熱量對(duì)量子點(diǎn)粉的影響，提高成品燈珠的熱穩(wěn)定性，進(jìn)而延長led發(fā)光器件的使用壽命；

4、本發(fā)明中量子點(diǎn)由于自身的特性可以通過調(diào)控量子點(diǎn)材料的尺寸從而精確控制量子點(diǎn)的發(fā)射光譜和色純度，進(jìn)而能夠發(fā)出顏色更純、光轉(zhuǎn)化效率更高的優(yōu)質(zhì)白光；

5、本發(fā)明中玻璃透鏡較pmma透鏡、pc透鏡以及硅膠透鏡等具有更優(yōu)秀的光學(xué)特性參數(shù)、透光率高和耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。