CN103852817A - 一种应用于背光模组的量子点膜 - Google Patents

一种应用于背光模组的量子点膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种应用于背光模组的量子点膜。为了解决液晶显示器的色彩饱和度不佳的问题，本发明提供一种新型的量子点膜，所述量子点膜包括量子点层，在量子点层的上、下表面分别设置有上阻水层和下阻水层；所述量子点层包括100重量份的胶黏剂、5-20重量份的硅胶微粒、1-20重量份的扩散粒子和0.1-20重量份的量子点；所述硅胶微粒的表面具有微孔结构；所述量子点吸附在硅胶微粒的微孔内或分散在胶黏剂中；所述硅胶微粒和扩散粒子分散在胶黏剂中。本发明提供的量子点膜应用于背光模组中，所述量子点膜具有提高色域，同时提高亮度的作用。

Description

一种应用于背光模组的量子点膜
技术领域
本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种应用于背光模组的量子点膜。
背景技术
背光模组是液晶显示器的光源提供者，液晶显示器所能表现出的全部色彩也来源于背光模组所发出的光。现在市面上的背光模组内的光源主要分为两种，包括冷阴极灯管（cold cathodefluorescent lamp,CCFL）和发光二极管（lightemitting diode,LED）。两种光源相比较，发光二极管无论是在节能、环保方面，还是在体积小、寿命长等方面都有着明显优势；而冷阴极灯管中含有汞，不仅成本高且对环境危害大，从环保的角度看，LED逐渐替代冷阴极灯管将是一个必然的结果。但是对于液晶显示器颜色饱和度的表现来说，冷阴极灯管发出的光线具有良好的色彩饱和度，而普通白光LED的色彩饱和度较差，所以，提高以LED为光源的液晶显示器的色彩饱和度是非常重要的。
液晶显示器的色彩饱和度一般用NTSC色域表示，NTSC色域即为NTSC标准下显示器所能表现出的颜色的总和。普通白光LED的色域为68%-70%NTSC，这对于显示器的色彩表现非常不利。现有的提高LED色域的方法主要有两种：一是将能发出不同颜色的LED光源混合使用，使色彩饱和度超越90%NTSC色域，由于不同颜色的LED光源的成本较高，使用寿命参差不齐，其方法不能得到普及；另一种方法是使用普通白光LED，此光源发出的光线以蓝光为主，通过使用量子点，将一部分蓝光转化为红光和绿光，与传统LED发出的白光相比，有更多的红、绿、蓝色光透过滤色片，因而显示更加明亮，色彩更丰富，但是，量子点的成本较高，在使用过程中，还需考虑量子点的光转化效率和稳定性等因素。
发明内容
为了解决液晶显示器的色彩饱和度不佳的问题，本发明提供一种新型的量子点膜，应用于背光模组中，所述量子点膜具有提高色域，同时提高亮度的作用。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，所述量子点膜包括量子点层，在量子点层的上、下表面分别设置有上阻水层和下阻水层；所述量子点层包括100重量份的胶黏剂、5-20重量份的硅胶微粒、1-20重量份的扩散粒子和0.1-20重量份的量子点；所述硅胶微粒的表面具有微孔结构；所述量子点吸附在硅胶微粒的微孔内或分散在胶黏剂中；所述硅胶微粒和扩散粒子分散在胶黏剂中。
优选的，所述量子点层包括100重量份的胶黏剂、5-20重量份的硅胶微粒、5-15重量份的扩散粒子和9-11重量份的量子点。
优选的，上述量子点层内，硅胶微粒的微孔内吸附的量子点重量占量子点层内全部量子点重量的60-100%。
优选的，上述量子点层内，硅胶微粒的微孔内吸附的量子点重量占量子点层内全部量子点重量的80-100%。
上述量子点层，可以根据量子点的种类和发光效率，加入适量的量子点。
进一步的，所述量子点材料选自半导体材料中的一种，两种或两种以上的组合。
所述半导体材料包括IIB-ⅥB族元素，IIIB-VB族元素。所述IIB-ⅥB族元素包括CdS、CdSe、CdTe和ZnSe。所述IIIB-VB族元素包括InP和InAs。
进一步的，所述硅胶微粒的粒径为2-30μm，所述硅胶微粒表面的微孔结构的孔径为10-30nm，所述量子点的粒径为1-20nm。优选的，所述硅胶微粒粒径为18-20微米，表面具有12-20nm的微孔结构。优选的，所述量子点的粒径为2-9nm。
所述硅胶微粒可以将量子点吸附在微孔内，当光线在微孔内进行反复折射时，量子点可以将光线转化为所需要的波长的光，微孔结构能够明显的提高量子点的发光效率。
进一步的，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点，所述红光量子点与绿光量子点的重量比为1:1-1:15。
优选的，所述红光量子点与绿光量子点的重量比为1:2-1:10，或1:3-1:6。进一步优选的，所述红光量子点与绿光量子点的重量比为2:7-2:9。
所述红光量子点的粒径范围是6-9nm，所述绿光量子点的粒径范围是2-5nm。
所述红光量子点材料选自CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、InP或InAs中的一种或两种的组合，或两种以上材料的组合。所述绿光量子点材料选自CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、InP或InAs中的一种或两种的组合，或两种以上材料的组合。
根据不同背光源发出的光的不同，来调节不同种类的量子点比例，比如现在最常见的白光LED，其发出的光以蓝光居多，就只用红光和绿光量子点来调节以得到需要的混合光。
量子点的发光光谱由量子点的尺寸（主要因素）和它的化学组成决定，所以不同成分的量子点通过控制尺寸都可以发出不同波长的光。
量子点经光源照射所发出的光的波长，主要由量子点的粒径决定，根据需要，调节量子点的粒径以获得红光量子点或绿光量子点，调节红光量子点和绿光量子点的重量比例，可以得到不同波长（不同颜色）的光，从而得到所需要的混合光。
进一步的，所述扩散粒子为球形或椭球形，所述扩散粒子粒径范围为3-35μm，所述扩散粒子的粒径相同或者粒径变异系数小于或等于15%。
所述扩散粒子选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、硅氧烷树脂、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述扩散粒子为PMMA或二氧化钛，粒径为5-20μm。
所述胶黏剂选自聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述量子点层的厚度为10-200μm。进一步的，所述量子点层的厚度为150-200μm。
进一步的，本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份的红光量子点、7-9重量份的绿光量子点，5-20重量份的硅胶微粒，5-15重量份的扩散粒子，100重量份的聚苯乙烯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯。所述红光量子点的粒径为6-9nm，所述绿光量子点的粒径为2-5nm。所述硅胶微粒粒径为18-20微米，表面具有12-20nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA或二氧化钛，粒径为5-20μm。制成的量子点层的厚度为150-200μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。
本发明还提供一种背光模组，所述背光模组包括上述的量子点膜。
进一步的，所述量子点膜的上阻水层的上表面还设有保护涂层、防眩结构、棱镜结构或扩散层中的一种；所述下阻水层的下表面还设有保护涂层，所述保护涂层的下表面具有1-10μm的不规则凸起。
所述阻水层是由具有气体（水蒸气）阻隔能力的一层或多层薄膜构成，薄膜材质包括但不限于PVA涂布高阻隔薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜（PVDC）、乙烯/乙烯醇共聚物薄膜(EOVH)、尼龙材料、无机氧化物镀覆薄膜等。所述阻水层的厚度一般为10-100μm。
所述保护涂层的厚度为4-12μm，材料选自丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或两种的组合，其中添加有0.1%-10%的扩散粒子，粒径为1-10μm，所述扩散粒子的材质可以与量子点层中的扩散粒子的材质相同或不同。
进一步的，所述阻水层的材料为PVA涂布高阻隔薄膜或聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为20-40μm。进一步的，所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有5%-10%的扩散粒子，粒子粒径为5-10μm。
所述防眩结构、棱镜结构和扩散层可以按照现有技术制备，也可以为市场上购买的现有材料。
本发明还提供一种上述的量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硅胶微粒和量子点混合；
（2）将步骤（1）得到的硅胶微粒和量子点加入胶黏剂混合、将扩散粒子加入胶黏剂混合，得到胶黏剂涂布液；
（3）将步骤（2）得到的胶黏剂涂布液涂布在下阻水层的上表面，固化形成量子点层；
（4）在量子点层的上面表粘结上阻水层。
在本发明所提供的量子点膜中，分散在膜中的硅胶微粒表面具有微孔结构，可以将量子点吸附在微孔中，当光线经过膜片时，光线在硅胶微粒上的微孔中不断发生折射，提高了量子点的利用率，在实际应用中，相当于只添加了少量的量子点，就能达到优异的发光效率，这大大的提高了量子点的发光效率。由于扩散粒子和硅胶微粒同时具有雾化光源，提高正面亮度的作用，本发明所提供的量子点膜在提高色域的同时，还提高了亮度，可以取代背光模组中的扩散膜，节省成本。
附图说明
图1为本发明提供的量子点膜的量子点层的结构示意图；
图2为本发明提供的设有保护涂层的量子点膜的结构示意图；
其中，102为硅胶微粒，101为吸附在硅胶微粒上的量子点，103为扩散粒子，104为胶黏剂，201为量子点层，202、203分别为上、下阻水层，204为保护涂层。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的量子点膜的量子点层包括硅胶微粒102，吸附在硅胶微粒102的微孔内的量子点101，扩散粒子103和胶黏剂104。
如图2所示，本发明提供的设有保护涂层的量子点膜包括量子点层201，在量子点层201的上、下表面分别设置有上阻水层202和下阻水层203，所述上、下阻水层的上、下表面还设有保护涂层204。
本发明提供的量子点膜采用下述方法测试其性能：
亮度测试：取一张32寸大小的量子点膜片，放置在32寸背光模组中，在24V的额定电压下点亮，用亮度仪（苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号：BH-7）测量其亮度及可视角度。
色域测试：取一张32寸大小的膜片，放置在32寸显示器中，将显示器调整至规定的工作状态后，将全场红、绿、蓝信号输入到显示器，用亮度仪（型号：BH-7）分别测试中心点的色度坐标，通过固定公式计算NTSC值。
实施例1
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，15重量份的硅胶微粒，10重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。所述红光量子点的粒径为6nm，所述绿光量子点的粒径为2nm。所述硅胶微粒粒径为18微米，表面具有15nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。制成的量子点层的厚度为150μm。量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为20μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有5%的扩散粒子，粒子粒径为5-8μm。
实施例2
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，5重量份的硅胶微粒，15重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。所述红光量子点的粒径为8nm，所述绿光量子点的粒径为3nm。所述硅胶微粒粒径为20μm，表面具有12nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。制成的量子点层的厚度为150μm。量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为40μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有10%的扩散粒子，粒子粒径为8-10μm。
实施例3
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，20重量份的硅胶微粒，5重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯。红光量子点的粒径为9nm，所述绿光量子点的粒径为5nm。所述硅胶微粒粒径为20微米，表面具有20nm的微孔结构，所述扩散粒子为二氧化钛，粒径为5μm。制成的量子点层的厚度为150μm。量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为30μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有8%的扩散粒子，粒子粒径为6-9μm。
实施例4
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用0.02重量份数的红光量子点、0.08重量份数的绿光量子点，5重量份的硅胶微粒，1重量份数的扩散粒子，100重量份数的丙烯酸树脂。红光量子点的粒径为6nm，所述绿光量子点的粒径为2nm。所述硅胶微粒粒径为2微米，表面具有10nm的微孔结构，所述扩散粒子为聚甲基丙烯酸丁酯，粒径为3μm。几乎全部量子点都吸附在硅胶微粒的微孔内。制成的量子点层的厚度为10μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层是乙烯/乙烯醇共聚物薄膜，厚度为10μm。所述保护涂层为丙烯酸树脂，厚度为4-12μm，其中添加有0.1%的扩散粒子，粒径为1-5μm。
实施例5
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用3重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，12重量份的硅胶微粒，10重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。红光量子点的粒径为8nm，所述绿光量子点的粒径为3nm。所述硅胶微粒粒径为15μm，表面具有20nm的微孔结构，所述扩散粒子为聚苯乙烯，粒径为20μm。硅胶微粒的微孔内吸附的量子点重量占量子点层内全部量子点重量的60%左右。制成的量子点层厚度为120μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为尼龙材料，厚度50μm。所述保护涂层为聚氨酯树脂，厚度为4-12μm，其中添加有2%的扩散粒子，粒径为5-8μm。
实施例6
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用4重量份数的红光量子点、16重量份数的绿光量子点，20重量份的硅胶微粒，20重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯。红光量子点的粒径为9nm，所述绿光量子点的粒径为5nm。所述硅胶微粒粒径为30微米，表面具有30nm的微孔结构，所述扩散粒子为硅氧烷树脂，粒径为20-35μm，粒径变异系数为15%。硅胶微粒的微孔内吸附的量子点重量占量子点层内全部量子点重量的90%。制成的量子点层厚度为200μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层是乙烯/乙烯醇共聚物薄膜，厚度为100μm。所述保护涂层的厚度为4-12μm，材料为环氧树脂，其中添加有10%的扩散粒子，粒径为5-10μm。
实施例7
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、7重量份数的绿光量子点，10重量份的硅胶微粒，6重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。所述红光量子点的粒径为8nm，所述绿光量子点的粒径为3nm。所述硅胶微粒粒径为18μm，表面具有20nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。硅胶微粒的微孔内吸附的量子点重量占量子点层内全部量子点重量的80%左右。制成的量子点层厚度为150μm，上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层是PVA涂布高阻隔薄膜，厚度为20μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有6%的扩散粒子，粒子粒径为5-10μm。
实施例8
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、9重量份数的绿光量子点，14重量份的硅胶微粒，8重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯。红光量子点的粒径为6-9nm，所述绿光量子点的粒径为2-5nm。所述硅胶微粒粒径为20微米，表面具有15nm的微孔结构，所述扩散粒子为聚甲基丙烯酸甲酯，粒径为15μm。制成的量子点层厚度为200μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为40μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有10%的扩散粒子，粒子粒径为5-10μm。
实施例9
本发明提供一种应用于背光模组的量子点膜，选用2重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，16重量份的硅胶微粒，6重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。红光量子点的粒径为6-9nm，所述绿光量子点的粒径为2-5nm。所述硅胶微粒粒径为20微米，表面具有30nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。制成的量子点层的厚度为150μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为PVA涂布高阻隔薄膜，厚度为100μm。所述保护涂层的材料为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有5%-10%的扩散粒子，粒子粒径为5-10μm。
对比例1
选用15重量份的硅胶微粒，10重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。所述硅胶微粒粒径为18微米，表面具有15nm的微孔结构，所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。制成的薄膜厚度为150μm。
所得到的薄膜不含有量子点，色彩饱和度较差。
对比例2
选用2重量份数的红光量子点、8重量份数的绿光量子点，10重量份数的扩散粒子，100重量份数的聚苯乙烯树脂。所述扩散粒子为PMMA，粒径为20μm。制成的量子点层厚度为150μm，量子点层上下复合有涂敷了保护涂层的阻水层。所述阻水层为聚偏二氯乙烯薄膜，厚度为50μm。所述保护涂层为丙烯酸树脂，厚度为10-12μm，其中添加有5%的扩散粒子，粒径为5-10μm，所述扩散粒子为PMMA。
所得到的薄膜不含有硅胶微粒，量子点的发光效率较差，色彩饱和度也较低。
表1：实施例和对比例所得量子点膜的光学性能测试对比
亮度 NTSC
实施例1 1834 96%
实施例2 1765 94%
实施例3 1854 97%
实施例4 1652 89%
实施例5 1625 91%
实施例6 1654 92%
实施例7 1804 95%
实施例8 1823 97%
实施例9 1650 90%
对比例1 1821 68%
对比例2 1831 81%
通过表1中的实验数据可以得出，本发明提供的应用于背光模组的量子点膜的NTSC值较高，具有较好的色彩饱和度，同时亮度也较高。特别的，实施例1至3，实施例7和8提供的应用于背光模组的量子点膜的NTSC值更高，具有更好的色彩饱和度，同时亮度也较高。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种应用于背光模组的量子点膜，其特征在于，所述量子点膜包括量子点层，在量子点层的上、下表面分别设置有上阻水层和下阻水层；所述量子点层包括100重量份的胶黏剂、5-20重量份的硅胶微粒、1-20重量份的扩散粒子和0.1-20重量份的量子点；所述硅胶微粒的表面具有微孔结构；所述量子点吸附在硅胶微粒的微孔内或分散在胶黏剂中；所述硅胶微粒和扩散粒子分散在胶黏剂中。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点的材料选自半导体材料中的一种，两种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述硅胶微粒的粒径为2-30μm，所述硅胶微粒表面的微孔结构的孔径为10-30nm，所述量子点的粒径为1-20nm。
4.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点，所述红光量子点与绿光量子点的重量比为1:1-1:15。
5.根据权利要求4所述的量子点膜，其特征在于，所述红光量子点的粒径范围是6-9nm，所述绿光量子点的粒径范围是2-5nm，所述红光量子点与绿光量子点的重量比为2:7-2:9。
6.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述扩散粒子为球形或椭球形，所述扩散粒子粒径范围为3-35μm，所述扩散粒子的粒径相同或者粒径变异系数小于或等于15%。
7.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点层的厚度为10-200μm。
8.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括权利要求1至7之一所述的量子点膜。
9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述量子点膜的上阻水层的上表面还设有保护涂层、防眩结构、棱镜结构或扩散层中的一种；所述下阻水层的下表面还设有保护涂层，所述保护涂层的下表面具有1-10μm的不规则凸起。
10.根据权利要求1-7之一所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将硅胶微粒和量子点混合；
（2）将步骤（1）得到的硅胶微粒和量子点加入胶黏剂混合、将扩散粒子加入胶黏剂混合，得到胶黏剂涂布液；
（3）将步骤（2）得到的胶黏剂涂布液涂布在下阻水层的上表面，固化形成量子点层；
（4）在量子点层的上面表粘结上阻水层。
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