CN105259601B - 一种多层量子点膜及背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层量子点膜及背光模组，包括量子点核心层和上水氧阻隔层，下水氧阻隔层，所述量子点核心层与上水氧阻隔层之间设有第一量子点微胶囊层，量子点核心层与下水氧阻隔层之间设有第二量子点微胶囊层，第一量子点微胶囊层和第二量子点微胶囊层包括以下组份：基体胶粘剂，80重量份～110重量份，量子点微胶囊，3重量份～41重量份，扩散粒子，1重量份～15重量份。本发明的多层量子点膜发光效率稳定性好，高温高湿条件下测试，亮度与色域衰减小。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示技术领域，尤其涉及一种多层量子点膜及使用该膜的背光模组。
背景技术
液晶显示器LCD（liquid crystal display )背光源的发展由冷极荧光管CCFL（cold cathode fluorescent lamp ）发展到了目前最普及的发光二极管LED (Lightemitting diode ）。液晶显示器上使用的背光装置包括用于发光的光源、反射片、导光板、光学扩散膜和棱镜片等，液晶控制光的通过，滤色片为其增加了色彩，以上部件组成了液晶背光模组。LCD都是以设备背面的一组发光二极管作为白光光源，其中白光实现的方式主要有三种：
第一种是在蓝光芯片上，覆盖黄色荧光粉，把发出的蓝光转化为白光，这种方式简单易行，使用最普遍，但色域NTSC小于70%。
第二种是LED单元通过三原色LED光源混合形成白光，色域NTSC能达到95%，但此方法制作工艺复杂，价格昂贵,所合成白光的颜色偏黄。
第三种白光实现的方式是用LED蓝光，激发添加有红色和绿色两种量子点的光学膜形成白光。这种量子点膜能够提高显示器的色域NTSC能达到95%以上。应用于背光模组中，具有高显色性与高发光效率的特点，是新兴技术。
第三种白光实现的方式中，用现有技术制作量子点膜，存在量子点膜稳定性差的问题，致使发光效率容易衰减，显示器的使用寿命大大降低。现有技术一般采用将量子点溶液直接与树脂基体胶粘剂、扩散粒子等混合，涂布形成量子点膜。红色和绿色量子点由于不耐高温、高湿，易被氧化等特点，需要隔水隔氧保护，量子点若直接分散在树脂基体胶粘剂中，树脂基体胶粘剂中的溶剂、流平剂、固化剂等各种补加助剂使得量子点容易猝灭，对量子点稳定性有影响，发光效率大大降低。
因此有必要提供一种能解决上述技术问题的多层量子点膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足之处，提供一种高色域的多层量子点膜，所述量子点膜不但具备高色域、而且能提高量子点膜发光效率稳定性；本发明还能提高量子点发光效率的稳定性，亮度与色域衰减大大降低，色域NTSC能达到95%～110%。
解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种多层量子点膜，包括量子点核心层和上水氧阻隔层，下水氧阻隔层，所述量子点核心层与上水氧阻隔层之间设有第一量子点微胶囊层，量子点核心层与下水氧阻隔层之间设有第二量子点微胶囊层，第一量子点微胶囊层和第二量子点微胶囊层包括以下组份：
基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点微胶囊，3重量份～41重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份。
所述的量子点核心层包括以下组分：
基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点，1重量份～30重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份。
上述多层量子点膜，所述量子点微胶囊包括红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊，均由囊芯和囊壁组成，红量子点微胶囊的囊芯为吸附有红量子点的具有微孔的微粒，绿量子点微胶囊的囊芯为吸附有绿量子点的具有微孔的微粒。
上述多层量子点膜，所述微粒为有机或无机粒子中的一种或几种以上组成，优选PMMA与有机硅微粒。
上述多层量子点膜，所述微粒粒径为0.5μm ～35μm ，微孔的孔径为10nm～40nm，微孔深度为5nm～20 nm。
上述多层量子点膜，所述微粒粒径为1.5μm～20μm ，微孔的孔径为12nm～30nm，微孔深度为6nm～15 nm。
上述多层量子点膜，量子点微胶囊的粒径为1μm～40μm，优选2μm～25μm，扩散粒子的粒径为0.1μm～20μm，优选lμm～15μm，多层量子点膜总厚度为25μm～500μm。
上述多层量子点膜，所述囊壁由胶粘剂组合物经过热固化或UV固化后得到，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两种以上的组合。
本发明的另一个目的是提供一种背光模组，其技术方案是：
一种背光模组，包括光源、导光板、棱镜片，它采用上述多层量子点膜，所述多层量子点膜位于导光板与棱镜片之间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明增设了第一量子点微胶囊层和第二量子点微胶囊层，使得多层量子点膜的色域高，NTSC能达到95%～110%。
2、本发明在第一量子点微胶囊层和第二量子点微胶囊层中采用量子点微胶囊，其作用是保护量子点，进一步保护量子点核心层，能防止量子点猝灭、提高量子点膜隔水隔氧性，量子点核心层含有三层结构，提高量子点的发光稳定性，稳定量子点发光效率。
附图说明
图1 为量子点核心层的结构示意图；
图2 为量子点囊芯的结构示意图；
图3 为量子点微胶囊的结构示意图；
图4为第一量子点微胶囊层的结构示意图；
图5为第二量子点微胶囊层的结构示意图；
图6 为多层量子点膜的结构示意图；
图中各标号表示为：101、基体胶粘剂，102、量子点，103、扩散粒子，201、吸附量子点的囊芯，202、量子微胶囊的囊壁，203、量子点微胶囊，301、水氧阻隔层，302、第二量子点微胶囊层，303、量子点核心层，304、第一量子点微胶囊层。
具体实施方式
本发明量子点微胶囊层中的红绿量子点胶囊，其中红量子点微胶囊和绿量子点胶囊的重量比为1:2～1:40，进一步优选，所述红量子点微胶囊和绿量子点胶囊重量比为1:8～1:15。
实施例1
1、量子点核心层的制备
（1）第一量子点微胶囊层的制备
将粒径为0.5μm 、孔径为40μm 、孔深为5μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由53.9重量份聚苯乙烯树脂、1重量份流平剂、0.1重量份光固化剂和5重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为1μm的红量子点胶囊；
将粒径为0.5μm 、孔径为40μm 、孔深为15μm 的PMMA吸附绿量子点，加入到由53.9重量份聚苯乙烯树脂、1重量份流平剂、0.1重量份光固化剂和5重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为1μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和2重量份绿量子点胶囊和80重量份聚氨酯树脂及粒径为0.1μm、15重量份的扩散粒子混合均匀，得到第一量子点微胶囊层涂布液；
（2）量子点核心层的制备
将1重量份的量子点与110重量份聚氨酯、1重量份扩散粒子混合均匀，得到得到量子点核心层涂布液；
（3）第二量子点微胶囊层的制备
将粒径为0.5μm 、孔径为30μm 、孔深为6μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由50重量份聚甲基丙烯酸甲酯、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为2μm的红量子点胶囊；将粒径为0.5μm 、孔径为40μm 、孔深为6μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由50重量份聚甲基丙烯酸甲酯、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为15μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和2重量份绿量子点胶囊和90重量份聚氨酯树脂及粒径为0.1μm、15重量份的扩散粒子混合均匀，得到第二量子点微胶囊层涂布液；
2、多层量子点膜的制备
将第二量子点微胶囊层涂布液在下层水氧阻隔层上，UV固化后，涂布量子点核心层涂布液，UV固化后涂布第一量子点微胶囊层涂布液，并粘合上水氧阻隔层，UV固化后得到厚度为25μm多层量子点膜；
3、性能测试
将包括光源、导光板、棱镜片、多层量子点膜的背光模组进行性能测试：
（1）亮度测试
取一张14寸大小的多层量子点膜片，放置在14寸背光模组中，在24V的额定电压下点亮，用亮度计(苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号:BM-7)测量其亮度及色度坐标。性能测试结果见表1。
（2）色域测试与计算
取一张14寸大小的膜片，放置在14寸显示器中，代替下扩散膜，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，用亮度计(型号:BM-7)分别测试中心点的色度坐标，通过公知的固定公式计算NTSC色域值。性能测试结果见表1。
实施例2
1、量子点核心层的制备
（1）第一量子点微胶囊层的制备
将粒径为15μm 、孔径为30μm 、孔深为6μm 的PMMA吸附红量子点，加入到由50重量份聚甲基丙烯酸甲酯、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为25μm的红量子点胶囊；
将粒径为15μm 、孔径为20μm 、孔深为6μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由50重量份聚甲基丙烯酸甲酯、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为15μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和5重量份绿量子点胶囊和90重量份聚氨酯树脂及粒径为1μm、8重量份的扩散粒子混合均匀，得到第一量子点微胶囊层涂布液；
（2）量子点核心层的制备
将80重量份聚酯树脂、30重量份的量子点、与15重量份扩散粒子混合均匀，得到得到量子点核心层涂布液；
（3）第二量子点微胶囊层的制备
将粒径为15μm 、孔径为40μm 、孔深为15μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由20重量份聚甲基丙烯酸甲酯、27.8重量份丙烯酸树脂、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和10重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为20μm的红量子点胶囊；
将粒径为15μm 、孔径为30μm 、孔深为5μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由20重量份聚甲基丙烯酸甲酯、27.8重量份丙烯酸树脂、2重量份流平剂、0.2重量份交联剂和10重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为20μm的绿量子点胶囊，
取1重量份红量子点胶囊和5重量份绿量子点胶囊和90重量份聚氨酯树脂及粒径为10μm、7重量份的扩散粒子混合均匀，得到第二量子点微胶囊层涂布液；
2、多层量子点膜的制备
将第二量子点微胶囊层涂布液在下层水氧阻隔层上，UV固化后，涂布量子点核心层涂布液，UV固化后涂布第一量子点微胶囊层涂布液，并粘合上水氧阻隔层，UV固化后得到厚度为100μm多层量子点膜；
3、性能测试
亮度和色域测试方法同实施例1，性能测试结果见表1。
实施例3
1、量子点核心层的制备
（1）第一量子点微胶囊层的制备
将粒径为20μm 、孔径为12μm 、孔深为20μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由55重量份聚氨酯树脂、5重量份流平剂、0.5重量份光固化剂和10重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为25μm的红量子点胶囊；
将粒径为20μm 、孔径为30μm 、孔深为20μm 的PMMA吸附绿量子点，加入到由55重量份聚氨酯树脂、5重量份流平剂、0.5重量份光固化剂和10重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为25μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和15重量份绿量子点胶囊和100重量份聚氨酯树脂及粒径为10μm、1重量份的扩散粒子混合均匀，得到第一量子点微胶囊层涂布液；
（2）量子点核心层的制备
将90重量份聚酯树脂、25重量份的量子点与10重量份扩散粒子混合均匀，得到得到量子点核心层涂布液；
（3）第二量子点微胶囊层的制备
将粒径为20μm 、孔径为30μm 、孔深为5μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由80重量份聚氨酯树脂、3重量份流平剂、0.7重量份光固化剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为25μm的红量子点胶囊；
将粒径为20μm 、孔径为25μm 、孔深为15μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由80重量份聚氨酯树脂、3重量份流平剂、0.7重量份光固化剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为25μm的绿量子点胶囊，
取1重量份红量子点胶囊和8重量份绿量子点胶囊和100重量份聚酯树脂及粒径为15μm、10重量份的扩散粒子混合均匀，得到第二量子点微胶囊层涂布液；
2、多层量子点膜的制备
将第二量子点微胶囊层涂布液在下层水氧阻隔层上，UV固化后，涂布量子点核心层涂布液，UV固化后涂布第一量子点微胶囊层涂布液，并粘合上水氧阻隔层，UV固化后得到厚度为250μm多层量子点膜；
3、性能测试
亮度和色域测试方法同实施例1，性能测试结果见表1。
实施例4
1、量子点核心层的制备
（1）第一量子点微胶囊层的制备
将粒径为18μm 、孔径为20μm 、孔深为10μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由70重量份丙烯酸树脂、3重量份流平剂、0.5重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为25μm的红量子点胶囊；
将粒径为17μm 、孔径为20μm 、孔深为10μm 的PMMA吸附绿量子点，加入到由70重量份丙烯酸树脂、3重量份流平剂、0.5重量份交联剂和15重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为20μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和8重量份绿量子点胶囊和105重量份聚氨酯树脂及粒径为15μm、10重量份的扩散粒子混合均匀，得到第一量子点微胶囊层涂布液；
（2）量子点核心层的制备
将100重量份聚酯树脂、15重量份的量子点与8重量份扩散粒子混合均匀，得到得到量子点核心层涂布液；
（3）第二量子点微胶囊层的制备
将粒径为30μm 、孔径为10μm 、孔深为20μm 的PMMA吸附红量子点，加入到由85重量份丙烯酸树脂、4重量份流平剂、0.5重量份交联剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为40μm的红量子点胶囊；
将粒径为30μm 、孔径为10μm 、孔深为20μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由40重量份丙烯酸树脂、45重量份环氧树脂、4重量份流平剂、0.5重量份交联剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为30μm的绿量子点胶囊，
取1重量份红量子点胶囊和25重量份绿量子点胶囊和110重量份聚酯树脂及粒径为1μm、15重量份的扩散粒子混合均匀，得到第二量子点微胶囊层涂布液；
2、多层量子点膜的制备
将第二量子点微胶囊层涂布液在下层水氧阻隔层上，UV固化后，涂布量子点核心层涂布液，UV固化后涂布第一量子点微胶囊层涂布液，并粘合上水氧阻隔层，UV固化后得到厚度为375μm多层量子点膜；
3、性能测试
亮度和色域测试方法同实施例1，性能测试结果见表1。
实施例5
1、量子点核心层的制备
（1）第一量子点微胶囊层的制备
将粒径为35μm 、孔径为10μm 、孔深为15μm 的有机硅吸附红量子点，加入到由77.3重量份聚氨酯树脂、2重量份流平剂、0.7重量份光固化剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为40μm的红量子点胶囊；
将粒径为17μm 、孔径为20μm 、孔深为10μm 的PMMA吸附绿量子点，加入到由77.3重量份聚氨酯树脂、2重量份流平剂、0.7重量份光固化剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经UV固化后，得到粒径为12μm的绿量子点胶囊，取1重量份红量子点胶囊和8重量份绿量子点胶囊和110重量份聚氨酯树脂及粒径为20μm、5重量份的扩散粒子混合均匀，得到第一量子点微胶囊层涂布液；
（2）量子点核心层的制备
将100重量份聚酯树脂、15重量份的量子点、10重量份的硅胶微粒与8重量份扩散粒子混合均匀，得到得到量子点核心层涂布液；
（3）第二量子点微胶囊层的制备
将粒径为30μm 、孔径为12μm 、孔深为12μm 的PMMA吸附红量子点，加入到由85重量份丙烯酸树脂、4重量份流平剂、0.5重量份交联剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为40μm的红量子点胶囊；
将粒径为35μm 、孔径为12μm 、孔深为10μm 的有机硅吸附绿量子点，加入到由85重量份丙烯酸树脂、4重量份流平剂、0.5重量份交联剂和20重量份溶剂组成的胶粘剂溶液中，经热固化后，得到粒径为40μm的绿量子点胶囊，
取1重量份红量子点胶囊和40重量份绿量子点胶囊和110重量份聚酯树脂及粒径为20μm、1重量份的扩散粒子混合均匀，得到第二量子点微胶囊层涂布液；
2、多层量子点膜的制备
将第二量子点微胶囊层涂布液在下层水氧阻隔层上，UV固化后，涂布量子点核心层涂布液，UV固化后涂布第一量子点微胶囊层涂布液，并粘合上水氧阻隔层，UV固化后得到厚度为500μm多层量子点膜；
3、性能测试
亮度和色域测试方法同实施例1，性能测试结果见表1。
对比例1
将基体胶和扩散粒子涂布在下层水氧阻隔层上，粘合上层水氧阻隔层，得到多层量子点膜。
对比例2
将基体胶、扩散粒子、红量子点和绿量子点涂布在下层水氧阻隔层上，粘合上层水氧阻隔层，得到多层量子点膜。
对比例与实施例的实验结果表明，多层量子点膜色域和亮度都高于对比例1的产品；对比例2与实施例的实验结果表明，应用量子点制作多层量子点膜耐候性测试后，亮度与色域衰减较大，约10%；应用量子点微胶囊制作多层量子点膜耐候性测试后，亮度与色域NTSC衰减量小于7%；应用量子点微胶囊与隔水隔氧性小于0.01mg/m2day的水氧阻隔层，耐候性测试亮度与色域NTSC衰减量小于5%。
表1：实施例性能测试结果
注：耐候性测试，条件：温度85°C，湿度RH85%，时间：1000小时,再次测试亮度并计算出色域NTSC，耐候试验之后亮度与实验前亮度的比值百分数为亮度衰减量，耐候试验之后色域NTSC与实验前色域NTSC的比值百分数为色域NTSC衰减量。
Claims (9)
1.一种多层量子点膜，包括量子点核心层和上水氧阻隔层，下水氧阻隔层，其特征在于，所述量子点核心层与上水氧阻隔层之间设有第一量子点微胶囊层，量子点核心层与下水氧阻隔层之间设有第二量子点微胶囊层，第一量子点微胶囊层和第二量子点微胶囊层包括以下组份：
基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点微胶囊，3重量份～41重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份；
所述的量子点微胶囊包括红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊，均由囊芯和囊壁组成，红量子点微胶囊的囊芯为吸附有红量子点的具有微孔的微粒，绿量子点微胶囊的囊芯为吸附有绿量子点的具有微孔的微粒。
2.根据权利要求1所述的多层量子点膜，其特征在于，所述量子点核心层包括以下组分：基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点，1重量份～30重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份。
3.根据权利要求2所述的多层量子点膜，其特征在于，所述微粒为有机或无机粒子中的一种或几种以上组成。
4.根据权利要求3所述的多层量子点膜，其特征在于，所述微粒为PMMA与有机硅微粒。
5.根据权利要求4所述的多层量子点膜，其特征在于，所述微粒粒径为0.5μm～35μm，微孔的孔径为10nm～40nm，微孔深度为5nm～20nm。
6.根据权利要求5所述的多层量子点膜，其特征在于，所述微粒粒径为1.5μm～20μm，微孔的孔径为12nm～30nm，微孔深度为6nm～15nm。
7.根据权利要求6所述的多层量子点膜，其特征在于，量子点微胶囊的粒径为2μm～25μm，扩散粒子的粒径为lμm～15μm，多层量子点膜总厚度为25μm～500μm。
8.根据权利要求7所述的多层量子点膜，其特征在于，所述囊壁由胶粘剂组合物经过热固化或UV固化后得到，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两种以上的组合。
9.一种背光模组，包括：光源、导光板、棱镜片，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项的多层量子点膜，所述多层量子点膜位于导光板与棱镜片之间。
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