CN106257697A - 一种量子点膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点膜及其制备方法，其中量子点膜包括：基板；量子点层；将所述量子点层与所述基板黏结固定的缓冲层；形成于量子点层上并将量子点层封裹住、以对量子点层进行保护的保护层；形成于保护层上并将保护层封裹住的水氧阻隔层；以及形成于水氧阻隔层上并将水氧阻隔层封裹住、以对水氧阻隔层进行保护的固化层。本发明这种量子点膜中的量子点层和水氧阻隔层均得到了全方位的封装保护，从而使其具有较高的结构稳定性和较长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其是一种量子点膜及其制备方法。
背景技术
目前市场上主流的显示器为LCD模式，即需要一个主动发光的光源，叠加面板上的RGB彩色滤光片，通过控制液晶的转向实现明暗及色彩的变换。该技术由于技术成熟，良率高，成本相对低受到了市场的青睐。但其色彩饱和度低也一直饱受诟病。因此，业内针对LCD色域提升技术进行了广泛的研究开发，其中包含LED自身荧光粉技术的改进，也包含在LED之外增加另外的一种机构或薄膜，比如量子点薄膜实现色域的增加。量子点材料发光原理在于收到特定波段蓝光的激发后，发出红光和绿光。由于其光转化效率高，发光波段窄，因此可以得到NTSC 100％以上的优质色域，受到了业内的追捧。但量子点材料由于其本身的耐热性及耐水氧性不足，而使得其制作就变得复杂和高成本。比如做成有上下两张水氧阻隔膜保护的量子点薄膜(其英文名称为Quantum Dot Enhancement Film，简称QDEF)，整面应用于显示器背光单元或者封装在玻璃管中用于侧入式背光单元。
现有量子点产品的发光器件主要有两种被广泛量产使用。
其一是On surface应用模式的量子点薄膜产品(QDEF)，由上下两张水氧阻隔膜对量子点进行上下方向的水氧保护。这种发光器件主要缺点在于：第一，覆盖整个显示区域，成本高；第二，QDEF侧面无水氧阻隔保护，易造成边缘区域失效；第三，整面性应用容易因为某处的点缺引起区域性失效，引起整机显示器失效，损失成倍数放大。
另外一种是On Edge应用模式的QD tube.其主要结构是条状玻璃管封装量子点，用于侧入式背光结构。其主要缺点在于应用模式受到限制，只能用于侧入式。
发明内容
本发明的第一个目的是：针对背景技术中的问题，提供一种结构稳定性高且使用寿命长的量子点膜。
为了达到上述第一个目的，本发明的技术方案是：
一种量子点膜，包括：
基板；
量子点层；
缓冲层，其将所述量子点层与所述基板黏结固定；
保护层，其形成于所述量子点层上并将所述量子点层封裹住，以对所述量子点层进行保护；
水氧阻隔层，其形成于所述保护层上并将所述保护层封裹住；以及
固化层，其形成于所述水氧阻隔层上并将该水氧阻隔层封裹住，以对所述水氧阻隔层进行保护。
在本发明的一些实施例中，所述基板采用玻璃。
在本发明的另外一些实施例中，所述基板为高分子材料层(比如PET材料层)。
考虑到高分子材料层的水氧阻隔效果较差，故而在一些采用高分子材料层作为基板的优选实施例中，所述高分子材料层背离所述缓冲层的那一侧设置有第二水氧阻隔层，该第二水氧阻隔层背离所述高分子材料层的那一侧设置有第二固化层。
在本发明的又一些优选实施例中，所述缓冲层的厚度为5～10微米。
在本发明的又一些优选实施例中，所述保护层为耐高温树脂。更为优选地，所述保护层为烯酸类树脂、环氧类树脂或聚酰亚胺类树脂这三种耐高温树脂。
本发明的第二个目的是：针对背景技术中的问题，提供一种上述结构的量子点膜的制备方法。
为了达到上述第二个目的，本发明的技术方案是：
一种上述结构量子点膜的制备方法，包括：
提供基板；
在所述基板上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成量子点层；
在所述量子点层上形成将所述量子点层封裹住的保护层；
在所述保护层上形成将所述保护层封裹住的水氧阻隔层；
在所述水氧阻隔层上形成将所述水氧阻隔层封裹住的固化层。
在采用高分子材料层作为基板的一些优选实施例中，在所述保护层上形成将所述保护层封裹住的水氧阻隔层的同时，在所述基板背离所述缓冲层的那一侧形成第二水氧阻隔层；在所述水氧阻隔层上形成将所述水氧阻隔层封裹住的固化层的同时，在第二水氧阻隔层背离所述基板的那一侧形成第二固化层。
在本发明的一些实施例中，在所述缓冲层上形成量子点层的方法包括：
将所需厚度的薄膜制成需要的图形；
将图形化后的薄膜黏贴于所述缓冲层上；
将总量为0.1％～20wt％的红色和绿色量子点、5％～70wt％的低聚物、10％～80wt％的稀释单体及0.1％～5wt％的光引发剂和1％～20wt％的扩散粒子混合在树脂中，形成含有量子点的树脂溶液；
将所述含有量子点的树脂溶液涂覆在所述图形化后的薄膜上，并去除所述图形化后的薄膜上多余的量子点树脂溶液，经UV或干燥后形成图案化的量子点层，去除所述图形化后的薄膜。
本发明的优点是：
1、本发明这种量子点膜中的量子点层和水氧阻隔层均由相应的结构层进行上、下、左右的全方位封装保护，有效提升了量子点层的耐老化能力，增加了量子点层的使用寿命，同时也使的水氧阻隔层的各个部分均能得到保护而免受破坏。
2、水氧阻隔层覆盖至量子点层的侧部，从而使量子点层的侧部也能够得到水氧保护。
3、水氧阻隔层无需整面覆盖于基板上，降低了材料成本，而且避免了传统技术中因水氧阻隔膜整面性应用而容易因为某处的点缺引起区域性失效、整机显示器失效、损失成倍数放大的问题。
4、本发明这种量子点膜的下层以玻璃或设置有水氧阻隔层和固化层的高分子材料为基板，并在基板与量子点层之间铺设具有黏结性能的缓冲层，使该发光器件具有极佳的光学性能及抗剥离性能。
5、本发明这种量子点膜中的量子点层采用特殊的配方组成，色度可以实现NTSC100％以上，并实现白平衡。
6、对量子点层的保护，采用下层玻璃，上层制作水氧阻隔膜的方式，减少了一层镀膜工艺，同时封装等级也有所提高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例一中量子点膜的结构示意图；
图2为本发明本实施例一这种量子点膜在LED蓝光光源的激发下所得到的光谱图；
图3为本发明实施例二中量子点膜的结构示意图；
图4为本发明实施例三中量子点膜的结构示意图；
其中：1-基板，2-缓冲层，3-量子点层，4-保护层，5-水氧阻隔层，6-固化层，7-第二水氧阻隔层，8-第二固化层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本发明公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
实施例一：量子点膜结构
图1示出了本发明这种量子点膜的一个具体实施例，其包括紧密结合在一起且在图1中基本沿着自下而上的方向依次布置的基板1、缓冲层2、量子点层3、保护层4、水氧阻隔层5和固化层6。其中：
基板1为玻璃材质，其具有一定的水氧阻隔特性，当然该基板1也可以采用具有相同水氧阻隔特性的其他材料，其能够起到阻隔水氧并保护量子点层的作用。
缓冲层2相当于一层黏结剂，其用于将量子点层3与基板1黏结固定，提升量子点层3与基板1之间的剥离力。
量子点层3形成于缓冲层2上，该量子点层3内的量子点由一定配比的红色量子点及绿色量子点构成，在蓝色光源的激发下会发出特定波段的红色和绿色光，由于其半峰宽窄，红色，绿色波段无重叠，可以有效提高显示器的色彩饱和度。
保护层4形成于量子点层3上并且将该量子点层3封裹住，从而使该量子点层3的各个部分均能够得到很好的保护。这是因为量子点层3结构不稳定，故在成膜后需要立即制作该保护层4进行预保护。显然，保护层4采用能够保护量子点层结构稳定性的材料形成。考虑到该保护层4上的水氧阻隔层5在制作时需经高温处理，故该保护层4最好采用耐高温树脂材料，比如丙烯酸类树脂、环氧类树脂以及聚酰亚胺类树脂。
实际上，保护层4与基板1的结合性较好，并不需要利用上述缓冲层2来增强保护层4和基板1之间的剥离力，因此，也可以将图1中保护层4与基板1结合处的缓冲层部分去除，而使保护层4的下部直接与基板1(而非缓冲层)接触连接(二者之间不再通过缓冲层2间接相连)。本实施例之所以在保护层4和基板1的结合处保留了缓冲层结构，是基于简化制作工艺的考虑。
水氧阻隔层5形成于保护层4上并且将该保护层4封裹住，其是一种具有一定水氧阻隔功能的层结构。该水氧阻隔层5既可以由无机材料生成，也可以由无机材料膜和有机材料膜多层膜设置而成。该水氧阻隔层5的水氧阻隔率一般在10^-1～-2等级，也可以是更高的等级，主要以满足保护量子点层的需要为准。而且保护层4被封裹在该水氧阻隔层5与缓冲层2之间。
实际上，我们也可以将图1中该水氧阻隔层5与玻璃基板1结合处的缓冲层部分去除，而使水氧阻隔层5的下部直接与基板1(而非缓冲层)接触连接。本实施例之所以在水氧阻隔层5和基板1的结合处保留了缓冲层结构，仍然是基于简化制作工艺的考虑。
固化层6设于水氧阻隔层5上并将水氧阻隔层5封裹住，以用于保护水氧阻隔层5的各个部分均不被破坏。显然，固化层6采用能够保护水氧阻隔层5结构稳定性的材料形成。本实施例中该固化层由树脂涂布生成，与上述保护层4不同的是，该固化层6并非必须采用耐高温树脂材料，无耐高温要求。
实际上，我们也可以将图1中固化层6与玻璃基板1结合处的缓冲层部分去除，而使固化层6的下部直接与基板1(而非缓冲层)接触连接。本实施例之所以在固化层6和基板1的结合处保留了缓冲层结构，依然是基于简化制作工艺的考虑。
我们将本实施例这种量子点膜在LED蓝光光源的激发下进行测试，得到的光谱如图2所示，从该图2中可以看出，由该量子点膜激发而得到的红光和绿光的发光波段窄，纯度高，可以有效实现色域的增加，提高色彩饱和度。
实施例二：量子点膜结构
图3示出了本发明这种量子点膜的另一个具体实施例，其结构与上述实施例一的结构相似，唯一不同在于本实施例中的基板1不再采用玻璃材质，而是是高分子材料层(比如PET等)。
实施例三：量子点膜结构
考虑到实施例二中高分子材料层形成的基板1的水氧阻隔效果较差，故发明人又设计了如图4所示的这种量子点膜结构，其结构与上述实施例二的结构相似，其基板1也采用柔性的高分子材料层，不同在于本实施例中在高分子材料层背离所述缓冲层2的那一侧设置有第二水氧阻隔层7，该第二水氧阻隔层7背离所述高分子材料层的那一侧设置有第二固化层8。即本实施例以柔性的高分子材料层为衬底，并在高分子材料层底部依次设置一层水氧阻隔层和一层固化层，从而使其对LED的热量有一定隔离作用，可以单颗集成在LED上方，相对于整面使用的QDEF膜片，有效减少了量子点的用量，成本也大大降低。
实施例四：量子点膜的制备方法
可参照图1所示，其包括以下步骤：
1)提供玻璃材质的基板1。
2)在基板1上设置缓冲层2，缓冲层2的涂布厚度优选在5～10微米之间。
3)在缓冲层2上形成将该缓冲层封裹住的量子点层3。
该步骤3)的具体工艺为：
①将所需厚度(一般为200～500um)的薄膜用机械或化学的方法制成所需要的图形，经此工序处理后，薄膜上会形成许多所需形状的孔洞，这些孔洞的形状与所要制作的量子点层的形状相对应；
②然后将图形化后的薄膜黏贴于缓冲层2上；
③将总量为0.1wt％且红绿比1:6的红色和绿色量子点(产自浙江纳晶科技股份有限公司)、70wt％的低聚物、10wt％的稀释单体、5wt％的光引发剂和14.9wt％的扩散粒子混合于光固化丙烯酸树脂中，形成含有量子点的树脂溶液；
显然，前述的各个重量百分比值分别表示对应组分占量子点、低聚物、稀释单体、光引发剂和扩散粒子总重量的百分比；
该工序③与上述工序①和工序②的顺序不分先后；
④然后将工序③制作的含有量子点的树脂溶液涂覆在黏贴于缓冲层2上的图形化后的薄膜上(显然，部分树脂溶液会渗入该薄膜上的孔洞而与下方的缓冲层2相结合，而且我们在涂覆所述树脂溶液时应尽可能地将其涂覆在薄膜的孔洞处以节省原材料)，利用刮刀或刮棒去除图形化后的薄膜上多余的含有量子点的树脂溶液(此操作是为了保证后序形成的量子点层3具有相对平整的上表面以及所需要的厚度值，本例中该树脂溶液的涂布厚度值为100μm)，使用紫外光(500mj/cm2)进行固化处理(也可以采用干燥处理工艺)而形成图案化的量子点层3，之后移除图形化后的薄膜。
4)采用丝网印刷工艺在量子点层3上形成将该量子点层3封裹住的保护层4。
5)在所述保护层4上形成将该保护层4封裹住的水氧阻隔层5。
6)采用丝网印刷工艺在所述水氧阻隔层5上形成将该水氧阻隔层5封裹住的固化层6。
然后将制作好的样品投于60℃、95％RH环境中，不同时间后取出搭配蓝色LED光源测试样品灰度，并计算灰度相对于初始灰度的变化率，结果见表1。
实施例五：量子点膜的制备方法
可参照图2所示，其包括以下步骤：
1)提供柔性的高分子材料层形成的基板1。
2)在基板1上设置缓冲层2。
3)在缓冲层2上形成量子点层3。
该步骤3)的具体工艺为：
①将一定厚度(一般为200～500um)的薄膜用机械或化学的方法制成所需要的图形；
②然后将图形化后的薄膜黏贴于缓冲层2上；
③将总量为20wt％且红绿比1:8.8的红色和绿色量子点(产自浙江纳晶科技股份有限公司)、5wt％的低聚物、54.9wt％的稀释单体、0.1wt％的光引发剂和20wt％的扩散粒子混合于光固化丙烯酸树脂中，形成含有量子点的树脂溶液；
前述的各个重量百分比值分别表示对应组分占量子点、低聚物、稀释单体、光引发剂和扩散粒子总重量的百分比；
该工序③与上述工序①和工序②的顺序不分先后；
④然后将工序③制作的含有量子点的树脂溶液涂覆在黏贴于缓冲层2上的图形化后的薄膜上，涂布厚度350μm，利用刮刀或刮棒去除图形化后的薄膜上多余的含有量子点的树脂溶液，使用紫外光(500mj/cm2)进行固化处理而形成图案化的量子点层3，之后移除图形化后的薄膜。
4)采用丝网印刷工艺在量子点层3上形成将该量子点层3封裹住的保护层4。
5)在所述保护层4上形成将该保护层4封裹住的水氧阻隔层5，同时在基板背离缓冲层的那一侧形成第二水氧阻隔层7。这是因为由高分子材料形成的基板，其水氧阻隔性能较差。
6)采用丝网印刷工艺在所述水氧阻隔层5上形成将该水氧阻隔层5封裹住的固化层6，同时在第二水氧阻隔层背离基板的那一侧形成第二固化层8，以保护第二水氧阻隔层。
然后将制作好的样品投于60℃、95％RH环境中，不同时间后取出搭配蓝色LED光源测试样品灰度，并计算灰度相对于初始灰度的变化率，结果见表1。
实施例六：量子点膜的制备方法
可参照图1所示，其包括以下步骤：
1)提供玻璃材质的基板1。
2)在基板1上设置缓冲层2。
3)在缓冲层2上形成将该缓冲层封裹住的量子点层3。
该步骤3)的具体工艺为：
①将所需厚度的薄膜用机械或化学的方法制成所需要的图形；
②然后将图形化后的薄膜黏贴于缓冲层2上；
③将总量为3wt％且红绿比1:8.8的红色和绿色量子点(产自浙江纳晶科技股份有限公司)、40wt％的低聚物、53wt％的稀释单体、3wt％的光引发剂和1wt％的扩散粒子混合于光固化丙烯酸树脂中，形成含有量子点的树脂溶液；
前述的各个重量百分比值分别表示对应组分占量子点、低聚物、稀释单体、光引发剂和扩散粒子总重量的百分比；
该工序③与上述工序①和工序②的顺序不分先后；
④然后将工序③制作的含有量子点的树脂溶液涂覆在黏贴于缓冲层2上的图形化后的薄膜上，涂布厚度350μm，利用刮刀或刮棒去除图形化后的薄膜上多余的含有量子点的树脂溶液，使用紫外光(500mj/cm2)进行固化处理而形成图案化的量子点层3，之后移除图形化后的薄膜。
4)采用丝网印刷工艺在量子点层3上形成将该量子点层3封裹住的保护层4。
5)在所述保护层4上形成将该保护层4封裹住的水氧阻隔层5。
6)采用丝网印刷工艺在所述水氧阻隔层5上形成将该水氧阻隔层5封裹住的固化层6。
然后将制作好的样品投于60℃、95％RH环境中，不同时间后取出搭配蓝色LED光源测试样品灰度，并计算灰度相对于初始灰度的变化率，结果见表1。
表1：
| 灰度变化 | 100h | 200h | 300h | 400h | 500h |
| 实施例4 | -3.3％ | -5.5％ | -7.9％ | -10.2％ | -13％ |
| 实施例5 | -5.3％ | -9.2％ | -13.7％ | -18.1％ | -23.3％ |
| 实施例6 | -2.1％ | -3.5％ | -5.7％ | -7.2％ | -9.3％ |
从测试数据来看，实施例6灰度变化最小，表明采用本发明方法制备的量子点层中量子点稳定性最好。
在上述各个实施例中所采用的各种原料均可外购或通过常规方法制备，其中用于制作量子点层的低聚物、稀释单体、光引发剂和散粒子均为本领域常用原料，故不再对其具体组成进行赘述。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种量子点膜，其特征在于，包括：
基板(1)；
量子点层(3)；
缓冲层(2)，其将所述量子点层(3)与所述基板(1)黏结固定；
保护层(4)，其形成于所述量子点层(3)上并将所述量子点层(3)封裹住，以对所述量子点层(3)进行保护；
水氧阻隔层(5)，其形成于所述保护层(4)上并将所述保护层(4)封裹住；以及
固化层(6)，其形成于所述水氧阻隔层(5)上并将所述水氧阻隔层(5)封裹住，以对所述水氧阻隔层(5)进行保护。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述基板(1)为玻璃。
3.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述基板(1)为高分子材料层。
4.根据权利要求3所述的量子点膜，其特征在于，所述高分子材料层背离所述缓冲层(2)的那一侧设置有第二水氧阻隔层(7)，该第二水氧阻隔层(7)背离所述高分子材料层的那一侧设置有第二固化层(8)。
5.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述缓冲层(2)的厚度为5～10微米。
6.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述保护层(4)为耐高温树脂。
7.根据权利要求6所述的量子点膜，其特征在于，所述保护层(4)为丙烯酸类树脂、环氧类树脂或聚酰亚胺类树脂。
8.一种如权利要求1～7中任一权利要求所述量子点膜的制备方法，其特征在于，包括：
提供基板(1)；
在所述基板(1)上形成缓冲层(2)；
在所述缓冲层(2)上形成量子点层(3)；
在所述量子点层(3)上形成将所述量子点层(3)封裹住的保护层(4)；
在所述保护层(4)上形成将所述保护层(4)封裹住的水氧阻隔层(5)；
在所述水氧阻隔层(5)上形成将所述水氧阻隔层(5)封裹住的固化层(6)。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，当所述基板(1)为高分子材料层时，在所述保护层(4)上形成将所述保护层(4)包封住的水氧阻隔层(5)的同时，在所述基板(1)背离所述缓冲层(2)的那一侧形成第二水氧阻隔层(7)；在所述水氧阻隔层(5)上形成将所述水氧阻隔层(5)包封住的固化层(6)的同时，在所述第二水氧阻隔层(7)背离所述基板(1)的那一侧形成第二固化层(8)。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，在所述缓冲层(2)上形成所述量子点层(3)的方法包括：
将所需厚度的薄膜制成需要的图形；
将图形化后的薄膜黏贴于所述缓冲层(2)上；
将总量为0.1％～20wt％的红色和绿色量子点、5％～70wt％的低聚物、10％～80wt％的稀释单体及0.1％～5wt％的光引发剂和1％～20wt％的扩散粒子混合在树脂中，形成含有量子点的树脂溶液；
将所述含有量子点的树脂溶液涂覆在所述图形化后的薄膜上，并去除所述图形化后的薄膜上多余的量子点树脂溶液，经UV或干燥后形成图案化的量子点层(3)，去除所述图形化后的薄膜。
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