CN105482363A - 量子点环氧树脂复合胶体及荧光膜制备方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明实施例提出一种量子点环氧树脂复合胶体及荧光膜制备方法，所述量子点环氧树脂复合胶体包括以环氧树脂制成基体连续相，并与量子点材料复合；其中所述量子点环氧树脂复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂制成，各组份的质量组成为：环氧树脂：</b><b>30-60wt%</b><b>，固化剂：</b><b>30-60wt%</b><b>，固化促进剂：</b><b>1-5wt%</b><b>，红色量子点材料</b><b>：0.02-0.2wt%,</b><b>绿色量子点材料</b><b>：0.3-4wt%，</b><b>填充颗粒</b><b>：1-20wt%,</b><b>加工助剂</b><b>：0-3wt%</b><b>。</b>

Description

量子点环氧树脂复合胶体及荧光膜制备方法

技术领域

本发明涉及高性能显示材料领域，特别是指量子点环氧树脂复合胶体及荧光膜制备方法。

背景技术

液晶显示技术占据了90%以上的显示市场，然而传统液晶显示存在色彩表现力不足，色纯度偏低等不足之处，表现在数据上即是显示色域较低，其普通液晶显示面板的色域数值仅达到国家电视标准委员会（NationalTelevisionStandardsCommittee，NTSC）标准的70%左右。

随着发光技术的革新，液晶显示面板背光源已经从原有的冷阴极荧光管（ColdCathodeFluorescentLamp，CCFL）升级为电致发光二极管（LightEmittingDiode，LED）。为了提供液晶显示所需的白色背光源，存在两种方案：

方案一：选用三原色LED光源混合得到白光；这种方案由于成本高而制约了其发展。

方案二：选用蓝色LED光源配合荧光粉得到白光；这种方案受限于荧光粉的特性。荧光粉的发射峰较宽，导致液晶显示色彩表现力差，色纯度低。具体可以参考：顾宝，盛欣等，量子点应用于液晶显示背光的研究，《激光与光电子学进展》，52，022201，2015）。

随着显示行业研究的发展，量子点技术已经成为研究中的关注焦点。量子点材料作为纳米级荧光材料中的典型代表，是近年来新出现的高性能显示材料。以蓝光芯片激发量子点的模式，形成优质RGB白色背光源，已经得到众多研究者的关注。具体可以参考：魏文君，曹元成等，量子点显示材料的研究进展，江汉大学学报（自然科学版），第43卷第1期，2015年2月；以及中国专利申请号：201410815387.6，名称为：一种量子点膜。

量子点材料的颗粒半径约为1-10纳米，具有较强的反应活性，尤其是容易受高温、水氧等物质的影响而性能下降。将量子点材料直接放置于LED芯片处，容易受热而缩短使用寿命。而以量子点荧光膜的形式存在，不仅避免了高温环境，而且能够进一步的保护量子点材料，提高稳定性。虽然有相关研究已经涉及量子点的稳定性，例如中国专利申请号为201410809497.1，名称为《一种长寿命的量子点荧光复合薄膜及其制备方法》的专利申请。但是这些已有的解决方案结构复杂，不利于生产应用。

发明内容

针对现有技术中存在的这些问题，本发明实施例提出了一种量子点环氧树脂复合胶体及其荧光膜。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种量子点环氧树脂复合胶体，包括以环氧树脂制成基体连续相，并与量子点材料复合；其中所述量子点环氧树脂复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂制成，各组份的质量组成为：

环氧树脂30-60wt%

固化剂30-60wt%

固化促进剂1-5wt%

红色量子点材料0.02-0.2wt%

绿色量子点材料0.3-4wt%

填充颗粒1-20wt%

加工助剂0-3wt%。

其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚H型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种的混合体。

其中，所述固化剂为酸酐类固化剂，包括但不限于：邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物、六氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物、戊二酸酐、均苯四酐、苯酮四酸二酐中的一种，或多种的混合体。

其中，固化促进剂为咪唑类促进剂，且所述咪唑类促进剂为咪唑及其衍生物，包括但不限于：N-乙基咪唑、1，2-二甲基咪唑、苯并咪唑、1-正丁基咪唑、1-三苯甲基咪唑、N-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种，或多种的混合体。

其中，红色量子点材料为发射波长600-660nm的量子点材料，包括但不仅限于：CdSe，CdTe，CdSe_xTe_1-x，InP，InP_xAs_1-x，CuInS₂；或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，所述以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料包括但不限于：CdSe/CdS，CdTe/CdS，CdTe/CdS/ZnS，CuInS₂/ZnS，CdSe/CdS/ZnS。

其中，所述红色量子点材料的发射波长为620-640nm。

其中，绿色量子点材料为发射波长500-560nm的量子点材料，包括但不仅限于：Cd_xZn_1-xSe，Cd_xZn_1-xTe，CdSe_xS_1-x，InP，或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，其中，所述以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料包括但不限于：CdSe/ZnS，Cd_xZn_1-xSe/ZnS/ZnO，CdTe/ZnS，InP/ZnS，CdSe/ZnS/ZnO。

其中，所述绿色量子点材料的发射波长为520-540nm。

其中，所述填充颗粒为以下任一种材料制成的微纳米颗粒或粉末：CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO。

其中，所述加工助剂为消泡剂和/或流平剂；其中所述消泡剂为以下的一种：有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、硅醚接枝类消泡剂；所述流平剂为以下的一种：丙烯酸流平剂、有机硅类流平剂。

同时，本发明实施例还提出了一种前述的量子点环氧树脂复合胶体制备荧光膜的方法，包括：

步骤1、以环氧树脂制成基体连续相，并与量子点材料复合制成量子点环氧树脂复合胶体;其中所述量子点环氧树脂复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂制成；

步骤2、将所述量子点环氧树脂复合胶体进行薄膜成型；对所述薄膜进行薄膜涂布后，再进行量子点荧光膜的固化成型；

所述步骤1还包括:

使用溶剂将量子点溶解，再与环氧树脂基体共混；其中所述容积为红色量子点材料、绿色量子点材料、环氧树脂基体的共同溶剂，包括以下的一种或多种混合：石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙醇、丙三醇、新戊醇、正辛醇、丙酮、丁酮、甲基异戊酮、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、己烷、环己烷。

其中，所述量子点环氧树脂复合胶体的薄膜涂布，是采用以下的一种方式：喷涂制膜、旋涂制膜、刮涂制膜、流涂制膜、挤压涂布制膜、丝网印刷制膜。

其中，所述量子点荧光膜的固化成型为热固化成型。在本发明中可以根据环氧树脂及固化剂的种类制定固化温度和固化时间，且固化温度不大于180℃。

本发明的技术方案具有以下优势：

本发明实施例提供了一种量子点环氧树脂复合胶体及荧光膜制备方法，是以量子点环氧树脂复合胶体材料及以环氧树脂复合胶体为主体制备出的量子点荧光膜，具有良好的光学转化性能，通过蓝色光源激发，可进行光学转化形成白光。使用其为背光源制备出的液晶模组的显示色域比普通白光LED背光源的液晶模组高出20%以上，同时具有较高的稳定性及较长的使用寿命。

采用本发明实施例的技术方案制备的荧光膜，其特征在于所制备出的量子点荧光膜，具有良好的光学转化性能。通过蓝色光源激发，可进行光学转化，并形成白光。所得到的白光色坐标为（x=0.2-0.4，y=0.2-0.4），使用其为背光源制备出的液晶模组的显示色域比普通白光LED背光源的液晶模组高出20%以上，同时具有较高的稳定性及较长的使用寿命。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的一个优选实施例进行的描述，本发明的技术方案及其技术效果将变得更加清楚，且更加易于理解。其中：

图1为本发明实施例所涉及的材料化学结构式；

图2为本发明实施例的量子点荧光膜白平衡光谱；

图3为本发明实施例的量子点荧光膜单色光曲线；

图4为本发明实施例的量子点背光模组色域面积图。

具体实施方式

以下将结合所附的附图对本发明的一个优选实施例进行描述。本发明的主旨在于提供一种量子点环氧树脂复合胶体及其荧光膜，为液晶显示面板提供优质RGB背光源，提高液晶显示的色彩表现力与色纯度。

本发明实施例提出了一种量子点环氧树脂复合胶体，以环氧树脂为基体连续相，通过与量子点材料的复合，使得复合胶体具有良好的光学转化性能。该复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂所组成，各组份的质量组成为：（质量比）

环氧树脂30-60wt%

固化剂30-60wt%

固化促进剂1-5wt%

红色量子点材料0.02-0.2wt%

绿色量子点材料0.3-4wt%

填充颗粒1-20wt%

加工助剂0-3wt%

量子点环氧树脂复合胶体具有良好的光学转化性能，通过蓝色光源激发，可进行光学转化，并形成白光。

以环氧树脂为基体连续相，通过与量子点材料的复合，使得复合胶体具有良好的光学转化性能。该复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂所组成。

环氧树脂应当具有良好的透明度以减少对光的削减影响，可为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚H型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种的混合体。环氧树脂的用量约为30-60wt%（质量比）。环氧树脂用量的多少应当由环氧树脂与固化剂的固化反应所限定，同时与固化剂用量的多少相关。进一步的可根据以上原则，选择其他种类的环氧树脂，或者在限定范围内改变用量，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

固化剂应当具有良好的透明度，同时对红色量子点材料与绿色量子点材料的性能影响较小，可为酸酐类固化剂，包括但不仅限于邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物（如甲基四氢邻苯二甲酸酐）、六氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物（如甲基六氢邻苯二甲酸酐）、戊二酸酐、均苯四酐、苯酮四酸二酐中的一种或多种的混合体。固化剂的用量约为30-60wt%（质量比）。固化剂用量的多少应当由环氧树脂与固化剂的固化反应所限定，同时与环氧树脂用量的多少相关。进一步的可根据以上原则，选择其他种类的固化剂，或者在限定范围内改变用量，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

固化促进剂应当具有良好的固化增效，同时其化学活性不应当影响到红色量子点材料与绿色量子点材料的性能，可选用咪唑类促进剂（咪唑及其衍生物），包括但不仅限于N-乙基咪唑、1，2-二甲基咪唑、苯并咪唑、1-正丁基咪唑、1-三苯甲基咪唑、N-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或多种的混合体。固化促进剂的用量约为1-5wt%（质量比）。固化促进剂控制固化过程的时间长短，增大固化促进剂的用量，可加快固化反应速率，反之则减慢。进一步的可根据以上原则，选择其他种类的固化促进剂，或者在限定范围内改变用量，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

红色量子点材料直接关系到量子点荧光膜的红色色彩表现力，选择发射波长为600-660nm的量子点材料，作为一个优选，红色量子点材料的发射波长为620-640nm。同时较小的半峰宽参数能够提升量子点荧光膜的红色色纯度。红色量子点材料包括但不仅限于CdSe，CdTe，CdSe_xTe_1-x，InP，InP_xAs_1-x，CuInS₂等，或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，如CdSe/CdS，CdTe/CdS，CdTe/CdS/ZnS，CuInS₂/ZnS，CdSe/CdS/ZnS等。红色量子点材料的用量约为0.02-0.2wt%（质量比）。红色量子点材料的用量与液晶显示中的红色显示效果相关，增大红色量子点材料的用量能够强化红色显示效果，反之则减弱。对于红色量子点材料的用量调整，视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

绿色量子点材料直接关系到量子点荧光膜的绿色色彩表现力，选择发射波长为500-560nm的量子点材料，作为一个优选，绿色量子点材料的发射波长为520-540nm。同时较小的半峰宽参数能够提升量子点荧光膜的绿色色纯度。绿色量子点材料包括但不仅限于Cd_xZn_1-xSe，Cd_xZn_1-xTe，CdSe_xS_1-x，InP等，或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，如CdSe/ZnS，Cd_xZn_1-xSe/ZnS/ZnO，CdTe/ZnS，InP/ZnS，CdSe/ZnS/ZnO等。绿色量子点材料的用量约为0.3-4wt%（质量比）。绿色量子点材料的用量与液晶显示中的绿色显示效果相关，增大绿色量子点材料的用量能够强化绿色显示效果，反之则减弱。对于绿色量子点材料的用量调整，视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

填充颗粒的作用是使得光线在量子点荧光膜中能够均匀分布，同时利用漫反射提升红色量子点材料与绿色量子点材料的光转化效率。填充颗粒为CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO等微纳米颗粒或粉末，填充颗粒的用量约为1-20wt%（质量比）。增大填充颗粒的用量，能够提升量子点材料的效率，但对整体材料的综合性能具有一定影响。进一步的可根据以上原则，选择其他种类的填充颗粒，或者在限定范围内改变用量，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。同时，可通过表面处理（如表面改性、偶联剂处理等）来增强填充颗粒与环氧树脂基体之间相溶性，这也是本发明专利的一个补充方案。

加工助剂的作用是提升量子点荧光膜的薄膜质量，减少复合胶体的成型时的缺陷。加工助剂包括消泡剂、流平剂等，其中，消泡剂可为有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、硅醚接枝类消泡剂等，流平剂可为丙烯酸流平剂、有机硅类流平剂。加工助剂的用量约为0-3wt%（质量比）。可根据具体情况选择是否使用加工助剂，而加工助剂的选择与用量方面的改变，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

量子点环氧树脂复合胶体，通过薄膜成型，制备得到量子点荧光膜。量子点荧光膜的制备过程，包括如下步骤：

（1）量子点环氧树脂复合胶体的配制

（2）量子点环氧树脂复合胶体的薄膜涂布

（3）量子点荧光膜的固化成型

量子点环氧树脂复合胶体的配制过程中，为进一步增强红色量子点材料、绿色量子点材料与环氧树脂基体之间相溶性，调整量子点环氧树脂复合胶体的粘度与固含量参数，可使用溶剂先将量子点溶解，再与环氧树脂基体共混。所使用的溶剂为红色量子点材料、绿色量子点材料、环氧树脂基体的共同溶剂，包括但不限于石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙醇、丙三醇、新戊醇、正辛醇、丙酮、丁酮、甲基异戊酮、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、己烷、环己烷等。溶剂的用量应当由薄膜涂布工艺对粘度与固含量参数的具体需求而定，将量子点环氧树脂复合胶体调整至合适的粘度与固含量。进一步的可根据以上原则，选择其他种类的溶剂，或者改变用量，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

量子点环氧树脂复合胶体的薄膜涂布，包括喷涂制膜、旋涂制膜、刮涂制膜、流涂制膜、挤压涂布制膜、丝网印刷制膜等。根据量子点环氧树脂复合胶体的特征，选择不同的涂布工艺，应视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

量子点荧光膜的固化成型，是指热固化成型。依据不同的环氧树脂及固化剂的种类，具有不同的固化温度与固化时间，但是一般情况下，不应超过180℃。量子点荧光膜的热固化过程具有时温等效性，即升高温度与延长时间均能达到相同的固化效果。进一步的可根据以上原则，在限定范围内选择不同的固化时间与固化温度，均视为本实施方案的一个补充，应属于本发明专利的保护范围。

通过上述方案所制备出的量子点荧光膜，具有良好的光学转化性能。通过蓝色光源激发，可进行光学转化，并形成白光。所得到的白光色坐标为（x=0.2-0.4，y=0.2-0.4），使用其为背光源制备出的液晶模组的显示色域比普通白光LED背光源的液晶模组高出20%以上，同时具有较高的稳定性及较长的使用寿命。

实施例一

按以上组份配制量子点环氧树脂复合胶体

使用丁酮与甲基异戊酮的混合溶剂辅助红色量子点材料与绿色量子点材料的溶解，同时将胶体调节至适用于喷涂的方式所需要的粘度。

使用喷涂的方式在基材上制备量子点荧光膜，并通过150℃2小时加热以达到固化。

通过450nm波长的蓝色光源激发，所得到的白光色坐标为（x=0.31，y=0.31），使用其为背光源制备出的液晶模组的具有良好的色彩表现力。（低色温显示）

实施例二

按以上组份配制量子点环氧树脂复合胶体

使用乙酸仲丁酯与二甲苯的混合溶剂辅助红色量子点材料与绿色量子点材料的溶解，同时将胶体调节至适用于丝网印刷制膜所需要的粘度。

使用丝网印刷制的方式在基材上制备量子点荧光膜，并通过120℃4小时加热以达到固化。

通过450nm波长的蓝色光源激发，所得到的白光色坐标为（x=0.24，y=0.24），使用其为背光源制备出的液晶模组的具有良好的色彩表现力。（高色温显示）

实施例三

按以上组份配制量子点环氧树脂复合胶体

使用甲苯为溶剂辅助红色量子点材料与绿色量子点材料的溶解，同时将胶体调节至适用于刮涂的方式所需要的粘度。

使用刮涂的方式在基材上制备量子点荧光膜，并通过100℃4小时加热以达到固化。

通过450nm波长的蓝色光源激发，所得到的白光色坐标为（x=0.26，y=0.26），使用其为背光源制备出的液晶模组的具有良好的色彩表现力。（中高色温显示）

随着技术的发展，本发明构思可以不同方式实现。本发明的实施方式并不仅限于以上描述的实施例，而且可在权利要求的范围内进行变化。

Claims (10)

1.一种量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，包括以环氧树脂制成基体连续相，并与量子点材料复合；其中所述量子点环氧树脂复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂制成，各组份的质量组成为：

环氧树脂30-60wt%

固化剂30-60wt%

固化促进剂1-5wt%

红色量子点材料0.02-0.2wt%

绿色量子点材料0.3-4wt%

填充颗粒1-20wt%

加工助剂0-3wt%。

2.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚H型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种的混合体。

3.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，所述固化剂为酸酐类固化剂，包括但不限于：邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物、六氢邻苯二甲酸酐或其取代衍生物、戊二酸酐、均苯四酐、苯酮四酸二酐中的一种，或多种的混合体。

4.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，固化促进剂为咪唑类促进剂，且所述咪唑类促进剂为咪唑及其衍生物，包括但不限于：N-乙基咪唑、1，2-二甲基咪唑、苯并咪唑、1-正丁基咪唑、1-三苯甲基咪唑、N-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种，或多种的混合体。

5.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，其中，红色量子点材料为发射波长600-660nm的量子点材料，包括但不仅限于：CdSe，CdTe，CdSe_xTe_1-x，InP，InP_xAs_1-x，CuInS₂；或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，所述以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料包括但不限于：CdSe/CdS，CdTe/CdS，CdTe/CdS/ZnS，CuInS₂/ZnS，CdSe/CdS/ZnS。

6.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，绿色量子点材料为发射波长500-560nm的量子点材料，包括但不仅限于：Cd_xZn_1-xSe，Cd_xZn_1-xTe，CdSe_xS_1-x，InP，或以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料，其中，所述以上述材料为核心的核壳结构包覆改性材料包括但不限于：CdSe/ZnS，Cd_xZn_1-xSe/ZnS/ZnO，CdTe/ZnS，InP/ZnS，CdSe/ZnS/ZnO。

7.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，所述填充颗粒为以下任一种材料制成的微纳米颗粒或粉末：CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO。

8.根据权利要求1所述的量子点环氧树脂复合胶体，其特征在于，所述加工助剂为消泡剂和/或流平剂；其中所述消泡剂为以下的一种：有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、硅醚接枝类消泡剂；所述流平剂为以下的一种：丙烯酸流平剂、有机硅类流平剂。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的量子点环氧树脂复合胶体制备荧光膜的方法，其特征在于，包括：

步骤1、以环氧树脂制成基体连续相，并与量子点材料复合制成量子点环氧树脂复合胶体;其中所述量子点环氧树脂复合胶体由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、红色量子点材料、绿色量子点材料、填充颗粒、加工助剂制成；

步骤2、将所述量子点环氧树脂复合胶体进行薄膜成型；对所述薄膜进行薄膜涂布后，再进行固化成型。

10.根据权利要求9所述的量子点环氧树脂复合胶体制备荧光膜的方法，其特征在于，所述步骤1还包括:

使用溶剂将量子点溶解，再与环氧树脂基体共混；其中所述容积为红色量子点材料、绿色量子点材料、环氧树脂基体的共同溶剂，包括以下的一种或多种混合：石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙醇、丙三醇、新戊醇、正辛醇、丙酮、丁酮、甲基异戊酮、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、己烷、环己烷。