CN106299093A - 量子点膜与背光单元 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种量子点膜与背光单元。该量子点膜包括量子点层和设置在量子点层相对两个侧面上的第一阻隔层和第二阻隔层，量子点膜还包括至少一个牺牲层，各牺牲层设置在量子点层与第一阻隔层之间和/或量子点层与第二阻隔层之间，各牺牲层包括主体树脂与分散在主体树脂中的吸收物，吸收物为吸水物和/或吸氧物。牺牲层中具有吸收物，该吸收物可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应，可以吸收水和/或氧，该牺牲层与阻隔层协同作用，将水汽和氧气阻隔在量子点层之外，并且相对于只有阻隔层的量子点膜，其寿命延长。
Description
技术领域
本申请涉及光电领域，具体而言，涉及一种量子点膜与背光单元。
背景技术
现有技术中，量子点膜是由上、下阻隔层与中间的量子点层复合形成，其中，阻隔层能够阻隔外界的水氧进入量子点层，进而对量子点层进行保护。而阻隔层一般是利用溅射或者蒸镀等方法在PET基材上镀一个无机物层(一般为氧化硅层、氮化硅层或者氧化铝层)，由于阻隔层需要成卷生产以及设备和工艺的限制，其厚度一般在20～50nm之间，其虽然起到一定的阻隔水氧的作用，但是，随着产品长时间的使用，水汽和氧气还是会逐渐渗透进量子点层，使量子点层中的量子点失效，进而影响产品的寿命。
如果要增加阻隔层的层数或厚度，需要极其昂贵的设备，产品成本大幅提高；并且，生产效率也会大幅降低，另外，阻隔层太厚会影响到产品的卷曲性，使之成卷时容易破裂或者不能成卷。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种量子点膜与背光单元，以解决现有技术中的阻隔层不能长时间有效地阻隔水氧进入量子点层的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种量子点膜，该量子点膜包括量子点层和设置在上述量子点层相对两个侧面上的第一阻隔层和第二阻隔层，上述量子点膜还包括至少一个牺牲层，各上述牺牲层设置在上述量子点层与上述第一阻隔层之间和/或上述量子点层与上述第二阻隔层之间，各上述牺牲层包括主体树脂与分散在上述主体树脂中的吸收物，上述吸收物为吸水物和/或吸氧物。
进一步地，在各上述牺牲层中，上述吸收物的重量百分比在0.01～5％之间。
进一步地，上述吸水物为氧化铝、氧化钙、氯化钙、硫酸镁、氧化钡、五氧化二磷、氢氧化钾、氢氧化钠、溴化钾、溴化钙、氯化锌、硫酸钙、氧化镁、吸水性树脂与量子点中的一种或多种。
进一步地，上述吸氧物为吸氧性树脂、金属氧化物、抗坏血酸、抗坏血酸钠盐、没食子酸、二乙基羟胺、碳酰肼与量子点中的一种或多种。
进一步地，上述吸收物为无壳量子点。
进一步地，上述吸收物为量子点，上述量子点的发光波长小于上述量子点层的中任一量子点的发光波长。
进一步地，上述量子点膜还包括间隔层，上述间隔层设置在上述牺牲层与上述量子点层之间。
进一步地，上述量子点膜包括两个上述牺牲层，分别是第一牺牲层与第二牺牲层，上述量子点膜包括两个上述间隔层，分别是第一间隔层与第二间隔层，上述第一阻隔层、上述第一牺牲层、上述第一间隔层、上述量子点层、上述第二间隔层、上述第二牺牲层与上述第二阻隔层依次叠置设置。
进一步地，上述间隔层具有阻隔水氧性。
根据本申请的另一方面，提供了一种背光单元，该背光单元包括量子点膜，该量子点膜为上述的量子点膜。
应用本申请的技术方案，在量子点层与至少一个阻隔层之间设置牺牲层，且牺牲层中具有吸收物，该吸收物可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应，可以吸收水和/或氧(可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应)，该牺牲层与阻隔层协同作用，将水汽和氧气阻隔在量子点层之外，并且相对于只有阻隔层的量子点膜，其寿命延长。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种典型实施方式提供的量子点膜的结构示意图；
图2示出了一种实施例提供的量子点膜的结构示意图；以及
图3示出了另一种实施例提供的量子点膜的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一阻隔层；20、第一牺牲层；30、第一间隔层；40、量子点层；50、第二间隔层；60、第二牺牲层；70、第二阻隔层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的阻隔层不能长时间有效地阻隔水氧进入量子点层，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种量子点膜与背光单元。
本申请一种典型的实施方式中，提出了一种量子点膜，该量子点膜包括第一阻隔层、量子点层、至少一个牺牲层与第二阻隔层，其中，第一阻隔层和第二阻隔层设置在上述量子点层相对两个侧面上；各上述牺牲层设置在上述量子点层与上述第一阻隔层之间和/或上述量子点层与上述第二阻隔层之间，上述牺牲层包括主体树脂与分散在上述主体树脂中的吸收物，上述吸收物为吸水物和/或吸氧物。图1示出了一种量子点膜，该量子点膜中包括依次叠置的第一阻隔层10、量子点层40、设置在量子点层40上的一层牺牲层与设置在该牺牲层上的第二阻隔层70，将该牺牲层称为第二牺牲层60。
上述的量子点膜中，在量子点层与至少一个阻隔层之间设置牺牲层，且牺牲层中具有吸收物，该吸收物可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应，可以吸收水和/或氧(可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应)，该牺牲层与阻隔层协同作用，将水汽和氧气阻隔在量子点层之外，并且相对于只有阻隔层的量子点膜，其寿命延长。
上述的牺牲层中，主体树脂可以是现有技术中任何一种可以起到粘结阻隔层与量子点层的树脂，例如可以是乙烯/丙烯酸共聚物、离子交联烯烃共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯接、丙烯酸接枝聚烯烃、乙烯/醋酸乙烯共聚物，共聚聚酯与共聚聚酰胺中的一种或多种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的主体树脂。
并且，本申请中牺牲层可以是一层，也可以是多层，且牺牲层的数量与阻隔层的数量不一定是相同的。例如，一种量子点膜包括依次叠置的第一阻隔层、量子点层、第二牺牲层与第二阻隔层，其中，第一阻隔层和量子点层通过粘结层粘结，且粘结层中不包括吸收物，其作用仅是粘结量子点层与第一阻隔层。又例如，第一阻隔层、第一牺牲层、第一间隔层、量子点层、第二牺牲层与第二阻隔层。
并且，在阻隔层与量子点层之间的牺牲层可以是一层，也可以是两层，当是两层时，这两层中的吸收物可以是相同的，也可以是不同的，牺牲层主体树脂可以是相同的，也可以是不同的。
本申请中的量子点层是包括量子点的树脂层，或者包括量子点和荧光粉的树脂层。
本申请中的阻隔层可以是聚合物和无机氧化物排列组合的堆叠层结构的阻隔层，或者无机氧化物层，例如氧化铝、氧化钛、氧化硅等。但是并不限于上述列举的阻隔层，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的阻隔层。
为了进一步保证吸收物起到较好的阻隔水氧的作用，且同时不影响量子点膜的其他性能，比如影响透光性能与发光效率等，本申请优选在各上述牺牲层中，上述吸收物的重量百分比在0.01～5％之间。
上述牺牲层可以只包括吸水物，也可以只包括吸氧物，也可以同时包括吸水物与吸氧物，本领域技术人员可以实际情况选择合适的吸收物。
本申请中的吸水物可以是任何与水发生化学或者物理变化的物质，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的吸水物。
本申请一种实施例中，上述吸水物为氧化铝、氧化钙、氯化钙、硫酸镁、氧化钡、五氧化二磷、氢氧化钾、氢氧化钠、溴化钾、溴化钙、氯化锌、硫酸钙、氧化镁、吸水性树脂与量子点中的一种或多种。这些吸水物不仅可以吸收水，而且透光率较高，对量子点膜的发光效率影响较小，例如硫酸铜与水反应生成蓝色物质，会影响发光效率。
本申请中的吸氧物可以是任何与氧气发生化学反应或者物理反应的物质，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的吸氧物。
本申请一种优选的实施例中，上述吸收物分散于牺牲层主体树脂后牺牲层的透光率大于等于75％。这样能够进一步降低吸收物对量子点膜发光效率的影响。例如，可以采用透光率大于75％的聚丙烯酰胺作为吸收物。
为了保证这些吸氧物不会吸收光、阻止光通过且不会对产品的外观造成影响，本申请优选上述吸氧物为吸氧性树脂(比如乙烯-环己烯甲基丙烯酸酯共聚物与不饱和烯基聚合物)、金属氧化物(比如二氧化钛)、抗坏血酸、抗坏血酸钠盐、没食子酸、二乙基羟胺、碳酰肼与量子点中的一种或多种。
上述提到的吸水物与吸氧物可以是量子点，该量子点与量子点层中的量子点可以相同也可以不同，其可以是只具有核(例如CdS核或ZnS核)的量子点，也可以是同时包括核与壳的量子点。并且无论是哪一种量子点，其在牺牲层中的重量百分比在0.01～5％之间，进一步保证量子点在失效后不影响透光率。作为吸收物的量子点和量子点层中的量子点因为性质接近或相同，所以外界因素对其的影响也接近或相同，所以作为吸收物的量子点的牺牲更能保护量子点层中的量子点。
本申请一种实施例中，当吸收物为量子点时，该量子点的发光波长小于上述量子点层的任一量子点的发光波长，作为吸收物的量子点可以给量子点层中的量子点提供激发光，增强发光效率。
本申请的另一种实施例中，作为吸收物的量子点的发光波长大于等于上述量子点层的发光波长，作为吸收物的量子点发出的光会对量子点层的发光光谱进行补充，通过调节量子点层或/和牺牲层中的量子点含量，可以达到不影响量子点膜的预设色彩的效果。
为了节省量子点膜的生产成本，且使得作为吸收物的量子点能够更容易与水、氧反应进而阻隔水氧，本申请优选上述吸收物为无壳量子点，这些无壳量子点在可见光的激发下不发光。
本申请一种实施例中，优选量子点膜还包括间隔层，上述间隔层设置在上述牺牲层与上述量子点层之间，上述间隔层用于隔离上述量子点层与上述牺牲层，避免量子点层与牺牲层直接接触，进而避免吸收物直接和量子点层接触而损害量子点。如图2所示，在量子点层40与第二牺牲层60之间，设置有一个间隔层，该间隔层为第二间隔层50。
本申请的一种实施例中，如图3所示，上述量子点膜包括两个牺牲层，分别是第一牺牲层20与第二牺牲层60，上述量子点膜包括两个间隔层，分别是第一间隔层30与第二间隔层50，上述第一阻隔层10、上述第一牺牲层20、上述第一间隔层30、上述量子点层40、上述第二间隔层50、上述第二牺牲层60与上述第二阻隔层70依次叠置设置。
本申请的一种实施例中，上述间隔层可以是不具有阻隔水氧性能的聚合物层，比如PET，或者有机硅层；也可以是具有水氧阻隔性能的聚合物层，比如聚氯乙烯(PVC)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层或者环氧树脂层，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料作为间隔层的材料。
当间隔层具有阻隔水氧性时，可以更好地阻隔水氧，避免其进入量子点层。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种背光单元，该背光单元包括量子点膜，该量子点膜为上述的量子点膜。
该背光单元中包括上述的量子点膜，使得该背光单元在较长时间内均能较好地阻隔水氧，使得该背光单元具有较长的使用寿命。
上述的背光单元中，当光源为蓝光光源时，量子点膜为红绿量子点膜；当光源为紫光光源时，量子点膜为绿色量子点膜。上述的紫光光源包括蓝色LED芯片和红色荧光粉胶体，其中，红色荧光粉胶体接触或者不接触地设置在蓝色LED芯片上。
整体外层的一面或者上下面可以都具有磨砂层，使得量子点膜在使用状态下具有均匀柔和的光线，并且量子点膜在和增亮膜堆叠的时候避免产生牛顿环。
为了使得本领域技术人员能够更好地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例说明本申请的技术方案。
实施例1
量子点膜的结构如图1所示，包括依次叠置的第一阻隔层10、量子点层40、第二牺牲层60与第二阻隔层70。其中，该量子点层40包括混合均匀的红色量子点与绿色量子点，其中，红色量子点为核壳结构的CdSe/CdS，其发光波长为620nm，绿色量子点为核壳结构的CdSe/CdS，其发光波长为540nm，红色量子点与绿色量子点的总重量百分比为1％；第二牺牲层60包括丙烯酸共聚物与均匀分散在该共聚物中的氧化铝和没食子酸，并且，在第二牺牲层60中，氧化铝的重量百分比为1.0％，没食子酸的重量百分比为1.5％；第一阻隔层10和第二阻隔层70均为氧化铝阻隔层，其透水率为0.1g/m2·day，其透氧率为0.01cc/m2·day。
实施例2
量子点膜的结构如图2所示，包括依次叠置的第一阻隔层10、量子点层40、第二间隔层50、第二牺牲层60与第二阻隔层70。其中，该量子点层40与实施例1的相同；第二牺牲层60包括共聚聚酯与均匀分散在该共聚物中的CdSe/CdS核壳量子点，其发光波长为640nm；并且，在第二牺牲层60中，CdSe/CdS核壳量子点的重量百分比为0.01％；第二间隔层为环氧树脂层，该环氧树脂层具有阻隔水氧的作用，第二阻隔层与实施例1的相同。
实施例3
量子点膜的结构如图3所示，包括依次叠置的第一阻隔层10、第一牺牲层20、第一间隔层30、量子点层40、第二间隔层50、第二牺牲层60与第二阻隔层70。其中，该量子点层40与实施例1的相同；第一牺牲层20与第二牺牲层60相同，均包括共聚聚酯与均匀分散在该共聚物中的ZnS量子点，该量子点在可见光的激发下不发光；并且，在第一牺牲层20与第二牺牲层60中，ZnS量子点的重量百分比为2.5％；第一间隔层30与第二间隔层50相同，均与实施例2中的第二间隔层相同，第一阻隔层10与第二阻隔层70相同，均与实施例2的第二阻隔层相同。
实施例4
与实施例3的区别在于，在第一牺牲层20与第二牺牲层60中，量子点的重量百分比为5.0％。
实施例5
与实施例3的区别在于，在第一牺牲层20与第二牺牲层60中，量子点的重量百分比为8.0％。
实施例6
与实施例3的区别在于，第一牺牲层20与第二牺牲层60中的量子点为CdSe/CdS核壳量子点，该量子点的发光波长为480nm，小于量子点层的任一量子点的发光波长。
实施例7
与实施例3的区别在于，第一牺牲层20与第二牺牲层60中的量子点包括红色量子点与绿色量子点，该红色量子点与绿色量子点与量子点层中的完全相同，并且，在第一牺牲层20与第二牺牲层60中，红色量子点的重量百分比为0.2％，绿色量子点的重量百分比为0.2％。
实施例8
与实施例3的区别在于，第一牺牲层20与第二牺牲层60中的吸收物为吸水性树脂聚丙烯酰胺。
对比例
与实施例3的区别在于，第一牺牲层20与第二牺牲层60中不包括量子点，即不包括吸收物。
对各个实施例和对比例中的量子点膜老化前后的发光效率进行测试，其中，老化后的量子点膜是在高温(65℃)高湿(95％)的条件下，老化1000h后得到的。
对应的量子点膜的发光效率检测方法是：利用波长为450nm蓝色LED灯作为背光光谱，利用积分球分别测试蓝色背光光谱和透过量子点膜的光谱，利用光谱图的积分面积计算发光效率，发光效率＝(红色量子点吸收峰面积+绿色量子点吸收峰面积)/(蓝色背光面积-透过量子点膜未被吸收的蓝色峰面积)×100％，最后，对发光效率进行归一化处理，得到表1中的相对发光效率，即将对比例1的相对发光效率定为100％，其他相对发光效率同比例对应。
表1
由表1的数据可知，与对比例相比，实施例3至实施例8的量子点膜老化后的相对发光效率较高，老化前后的变化较小；并且，与实施例3相比，实施例5由于吸收物的含量大于5％，使得老化后的相对发光效率较小，寿命较短。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请中的量子点膜，在量子点层与至少一个阻隔层之间设置牺牲层，且牺牲层中具有吸收物，该吸收物可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应，可以吸收水和/或氧(可以与氧和/或水发生物理反应或者化学反应)，该牺牲层与阻隔层协同作用，将水汽和氧气阻隔在量子点层之外，并且相对于只有阻隔层的量子点膜，其寿命延长。
2)、本申请中的背光单元中包括上述的量子点膜，使得该背光单元在较长时间内均能较好地阻隔水氧，使得该背光单元具有较长的使用寿命。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种量子点膜，其特征在于，所述量子点膜包括量子点层(40)和设置在所述量子点层(40)相对两个侧面上的第一阻隔层(10)和第二阻隔层(70)，所述量子点膜还包括至少一个牺牲层，各所述牺牲层设置在所述量子点层(40)与所述第一阻隔层(10)之间和/或所述量子点层(40)与所述第二阻隔层(70)之间，各所述牺牲层包括主体树脂与分散在所述主体树脂中的吸收物，所述吸收物为吸水物和/或吸氧物。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，在各所述牺牲层中，所述吸收物的重量百分比在0.01～5％之间。
3.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述吸水物为氧化铝、氧化钙、氯化钙、硫酸镁、氧化钡、五氧化二磷、氢氧化钾、氢氧化钠、溴化钾、溴化钙、氯化锌、硫酸钙、氧化镁、吸水性树脂与量子点中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述吸氧物为吸氧性树脂、金属氧化物、抗坏血酸、抗坏血酸钠盐、没食子酸、二乙基羟胺、碳酰肼与量子点中的一种或多种。
5.根据权利要求3或4所述的量子点膜，其特征在于，所述吸收物为无壳量子点。
6.根据权利要求3或4所述的量子点膜，其特征在于，所述吸收物为量子点，所述量子点的发光波长小于所述量子点层的中任一量子点的发光波长。
7.根据权利要求1所述的量子点膜，所述量子点膜还包括间隔层，所述间隔层设置在所述牺牲层与所述量子点层(40)之间。
8.根据权利要求7所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点膜包括两个所述牺牲层，分别是第一牺牲层(20)与第二牺牲层(60)，所述量子点膜包括两个所述间隔层，分别是第一间隔层(30)与第二间隔层(50)，所述第一阻隔层(10)、所述第一牺牲层(20)、所述第一间隔层(30)、所述量子点层(40)、所述第二间隔层(50)、所述第二牺牲层(60)与所述第二阻隔层(70)依次叠置设置。
9.根据权利要求7或8所述的量子点膜，其特征在于，所述间隔层具有阻隔水氧性。
10.一种背光单元，包括量子点膜，其特征在于，所述量子点膜为权利要求1至9中任一项所述的量子点膜。
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