CN106432566B - 量子点材料及制备方法、量子点膜、背光模组、显示设备 - Google Patents

量子点材料及制备方法、量子点膜、背光模组、显示设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种量子点材料及制备方法、量子点膜、背光模组、显示设备，属于液晶显示技术领域。其中量子点材料的制备方法包括：a，将硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、引发剂以及水混合均匀；聚合物单体为用于制备透明柔性聚合物的单体，引发剂为用于引发聚合物单体进行聚合反应的引发剂；b，向步骤a得到的体系中加入量子点并混合均匀；c，将步骤b得到的体系在预设温度下反应预设时间后形成湿凝胶；d，利用超临界干燥法或者冷冻干燥法使步骤c得到的湿凝胶转变为气凝胶，得到量子点材料。利用二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶的三维网络结构负载量子点，降低量子点重叠率，提高量子点膜发光效率，同时提高水氧阻隔性能。

Description

量子点材料及制备方法、量子点膜、背光模组、显示设备
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种量子点材料及制备方法、量子点膜、背光模组、显示设备。
背景技术
随着液晶显示技术的不断发展，消费者对液晶显示设备的色域要求越来越高。近年来，无论是在国际消费类电子产品展览会(CES)中，还是在中国家电博览会(AWE)中，高色域液晶显示设备都成为发展的主流。目前，主要通过利用量子点技术为液晶显示设备提供背光源来提高液晶显示设备的色域，具体来说，即在液晶显示设备的背光模组的扩散板或者导光板上方设置量子点膜。
现有的量子点膜的结构如图1所示，主要包括：量子点层1a以及设置在量子点层1a上下表面的水氧阻隔层2a。其中，量子点层1a包括聚合物基体，以及分布在聚合物基体中的量子点(例如CdS、CdSe、CdSe/ZnS等)。水氧阻隔层2a为表面具有氧化铝(Al2O3)涂层或者其他无机物涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，以防止量子点与水蒸气、氧气接触而失效。在制备量子点膜时，首先将量子点与聚合物掺杂混合形成量子点层，再在量子点层两面贴覆水氧阻隔层从而得到量子点膜。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的量子点膜中，量子点分散不均匀，容易发生团聚，量子点重叠率较高，使得量子点膜的发光效率较低，从而影响背光模组的亮度，进而影响液晶显示设备的显示效果。同时，水氧阻隔层中的无机物涂层会使量子点膜的透光率降低，也会影响背光模组的亮度，并且水氧阻隔层的成本占量子点膜总成本的30％～50％以上，使得现有的量子点膜成本较高。
发明内容
基于以上所述，本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种量子点材料及其制备方法，以及基于该量子点材料的量子点膜、背光模组、显示设备，一方面使量子点在基体中能够均匀分散，防止量子点团聚，提高量子点膜的发光效率，另一方面提高量子点材料的水氧阻隔性能，从而省去水氧阻隔层，提高量子点膜的透光率、降低量子点膜的成本。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种量子点材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤a，将硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、引发剂以及水混合均匀；所述聚合物单体为用于制备透明柔性聚合物的单体，所述引发剂为用于催化所述聚合物单体进行聚合反应的引发剂；
步骤b，向步骤a得到的体系中加入量子点并混合均匀；所述量子点为由II B族元素和VI A族元素形成的量子点或者由III A族元素和V A组元素形成的量子点；
步骤c，将步骤b得到的体系在预设温度下反应预设时间后形成湿凝胶；
步骤d，利用超临界干燥法或者冷冻干燥法使步骤c得到的湿凝胶转变为气凝胶，得到所述量子点材料。
优选地，所述透明柔性聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯或者硅烷改性聚醚。
优选地，所述硅酸酯、所述有机溶剂、所述硅烷偶联剂、所述聚合物单体、所述引发剂以及所述水的摩尔比为1:(0.1～0.3):(0.02～0.08):(0.3～0.7):(0.15～0.4):(1～3)。
优选地，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯或者正硅酸丁酯。
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧硅烷或者γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇、丙醇、丁醇或者丙酮。
优选地，所述步骤d中，所述超临界干燥法所用的流体为二氧化碳。
优选地，所述II B族元素为镉和/或锌，所述VI A族元素为硒、硫和碲中的至少一种；所述III A族元素为铟，所述V A族元素为磷。
优选地，所述量子点为具有核壳结构的量子点。
优选地，所述量子点的粒径为2～10nm。
第二方面，本发明实施例提供一种利用上述所述的制备方法制备得到的量子点材料。
第三方面，本发明实施例提供一种量子点膜，该量子点膜包括：由上述的量子点材料形成的量子点层；以及，贴附在所述量子点层两个表面的PET膜片层。
优选地，所述量子点材料的气凝胶的孔隙内还填充有惰性气体。
第四方面，本发明实施例提供一种背光模组，该背光模组包括上述的量子点膜。
第五方面，本发明实施例提供一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括上述的背光模组。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供了一种以二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶作为基体来负载量子点的量子点材料的制备方法。一方面，由该制备方法制备得到的量子点材料中，量子点有序并且可控地分散在气凝胶的三维网络骨架结构内。以该量子点材料制备量子点膜能够有效避免量子点团聚，降低量子点的重叠率，提高量子点膜的发光效率，从而提高背光模组的亮度。另一方面，二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中二氧化硅具有良好的水氧阻隔性能，能够对量子点起到保护作用，防止量子点接触水氧而失效，因此，基于该量子点材料的量子点膜不需要设置水氧阻隔层，提高量子点膜的透光率，进一步提升背光模组的亮度，同时大大降低量子点膜的成本。
此外，以二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶作为基体来负载量子点，能够减少聚合物的用量，降低聚合物化学键对光的振动吸收，降低光的损耗，进一步提高量子点的发光效率。量子点发光效率的提高可以减少量子点的用量，更加环保。二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中有机聚合物链段起到增韧作用，提高量子点膜的柔韧性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的量子点膜的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的量子点材料的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例中二氧化硅凝胶形成过程示意图；
图4为本发明实施例提供的量子点材料的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的量子点膜的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图。
图中的附图标记分别表示：
1、量子点层；
11、二氧化硅气凝胶骨架；
12、量子点；
13、聚合物分子链；
14、惰性气体；
2、PET膜片层；
A、背板-反射片；
B、量子点膜；
C、膜片组；
D、结构组件；
1a、现有的量子点膜的量子点层；
2a、现有的量子点膜的水氧阻隔层。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
第一方面，本发明实施例提供一种量子点材料的制备方法，参见图2，该制备方法包括以下步骤：
步骤1，将硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、引发剂以及水混合均匀；聚合物单体为用于制备透明柔性聚合物的单体，引发剂为用于催化聚合物单体进行聚合反应的引发剂。
步骤2，向步骤1得到的体系中加入量子点并混合均匀；量子点为由II B族元素和VI A族元素形成的量子点和/或者由III A族元素和V A组元素形成的量子点。
步骤3，将步骤2得到的体系在预设温度下反应预设时间后形成湿凝胶。
步骤4，利用超临界干燥法或者冷冻干燥法使步骤3得到的湿凝胶转变为气凝胶，得到量子点材料。
在现有的量子点膜中，量子点直接与基体混合，但是量子点的粒径通常为纳米级，这就导致量子点在基体中容易发生团聚，使得量子点重叠。在光致发光过程中，量子点重叠会使得光激发量子点产生的光再次被其他量子点吸收再次激发，从而导致量子点膜的发光效率较低，进而导致背光模组的亮度较低。由此可见，通过改善量子点在基体中的分散性能，防止量子点团聚，降低量子点的重叠率是提高量子点膜发光效率、提升背光模组亮度的有效途径，同时，水氧阻隔层会降低量子点膜的透光率，也会影响背光模组的亮度。如果能够提高量子点材料的水氧阻隔性能，从而省去水氧阻隔层也有利于背光模组亮度的提升。
基于以上所述，本发明实施例提供了一种量子点和二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶复合的量子点材料的制备方法。首先将硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、用于引发聚合物单体进行聚合反应的引发剂以及水混合均匀，然后加入量子点，在一定温度下进行反应，在此过程中，硅酸酯水解生成二氧化硅，二氧化硅在硅烷偶联剂的作用下发生交联形成二氧化硅湿凝胶(图3所示)，同时聚合物单体在引发剂的作用下进行聚合反应生成聚合物链段，聚合物链段掺杂在二氧化硅凝胶中，起到增韧作用。之后通过超临界干燥法或者冷冻干燥法将湿凝胶转变为气凝胶后得到本发明实施例提供的量子点材料。该量子点材料中，一方面，量子点分布在二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶的三维网络骨架结构内，从而有效避免量子点团聚，降低量子点的重叠率，提高量子点膜的发光效率；另一方面，二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中二氧化硅具有良好的水氧阻隔性能，能够对量子点起到保护作用，防止量子点接触水氧而失效，因此，基于该量子点材料的量子点膜不需要设置水氧阻隔层，直接在量子点层的两个表面贴附普通PET膜片层即可，提高量子点膜的透光率。综合以上两方面的作用，提升背光模组的亮度，进而提高液晶显示设备的显示效果，促进高色域液晶显示设备的发展。并且，省去水氧阻隔层后能够使量子点膜的成本降低30％以上。
此外，以二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶作为基体来负载量子点，能够减少聚合物的用量，降低聚合物化学键对光的振动吸收，降低光的损耗，进一步提高量子点的发光效率。量子点发光效率的提高可以减少量子点的用量，更加环保。二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中有机聚合物链段起到增韧作用，从而提高量子点材料的柔韧性，进而有利于提高量子点膜的柔韧性。
进一步地，本发明实施例中，优选以透明度高、柔韧性好、强度高的透明聚合物来与二氧化硅凝胶进行掺杂，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)或者硅烷改性聚醚(MS)等。在步骤1中选择合适的单体和引发剂来生成相应的聚合物。举例来说。聚甲基丙烯酸甲酯的单体为甲基丙烯酸甲酯，引发剂可以为过氧化苯甲酰或者偶氮二异丁腈等；聚苯乙烯的单体为苯乙烯，引发剂可以为过氧化苯甲酰或者偶氮二异丁腈等；聚氨酯的单体为多异氰酸酯和多羟基化合物，引发剂可以为叔胺类引发剂或者有机金属类引发剂。
本发明实施例提供的制备方法的步骤3中，反应的预设时间和预设温度，需要综合考虑硅酸酯的水解反应和聚合物单体的聚合反应。应当保证原料充分反应，生成具有适宜透明度和强度的湿凝胶。
本发明实施例中，硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、引发剂以及水的摩尔比优选为1:(0.1～0.3):(0.02～0.08):(0.3～0.7):(0.15～0.4):(1～3)，例如可以为1:0.1:0.02:0.3:0.15:1、1:0.2:0.05:0.5:0.25:2、1:0.3:0.08:0.7:0.4:3等。在这样的比例范围内，二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中二氧化硅和有机聚合物具有合适的比例，使二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶的水氧阻隔性能和柔韧性达到平衡。如果二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中二氧化硅的比例过低，则水氧阻隔性能会降低，如果二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中二氧化硅的比例过高，则柔韧性变差。
进一步地，本发明实施例中，硅酸酯可以为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯或者正硅酸丁酯等，优选正硅酸乙酯。
硅烷偶联剂可以为γ-氨丙基三乙氧硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷(KH550)、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧硅烷或者γ-氯丙基三甲氧基硅烷等常用的硅烷偶联剂，优选γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
有机溶剂可以为乙醇、甲醇、丙醇、丁醇或者丙酮等能够与水互溶的有机溶剂，优选乙醇。
进一步地，本发明实施例提供的制备方法的步骤4中超临界干燥法和冷冻干燥法的具体的工艺条件本发明实施例不作特殊限定，本领域技术人员可以根据具体的凝胶的种类来确定。其中，超临界干燥法所用的流体优选为二氧化碳。
进一步地，本发明实施例中，量子点的具体的种类也可以根据实际需要选择。其中，II B族元素可以为镉和/或锌，VI A族元素可以为硒、硫和碲中的至少一种；III A族元素可以为铟，V A族元素可以为磷。量子点可以为单一组成的量子点，例如CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、InP等，也可以是具有核壳结构的复合量子点。可以是具有一层壳层结构的量子点，例如CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS等，也可以是具有两层壳层或者更多层壳层结构的量子点，例如CdSe/ZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnSe/ZnS等，具有核壳结构的量子点与单一组成的量子点相比，结构更加致密、晶格匹配度更高，具有更高的荧光效率和水氧阻隔的性能，因此，本发明实施例提供的量子点材料中优选采用具有核壳结构的量子点。
对于用于液晶显示设备的量子点材料来说，量子点应该包括一定比例的红光量子点和绿光量子点。最终得到的量子点材料中量子点与气凝胶的质量比也应该在合适的范围内，如果量子点材料中量子点与气凝胶的质量比例过大，也就是量子点含量过高，可能导致量子点团聚。如果量子点材料中量子点与气凝胶的质量比例过小，也就是量子点含量过低，在量子点膜尺寸一定的情况下，量子点含量低，会使得量子点膜的亮度降低。最终得到的量子点材料中量子点与气凝胶的质量比可以为(0.1～10):1，例如0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1等。
本发明实施例中，所用的量子点的粒径优选为2～10nm，例如3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm等，在这个粒径范围内，量子点受到激发后的发射波长能够在可见光范围内。
第二方面，本发明实施例提供一种利用上述的制备方法制备得到的量子点材料。
图4示出了本发明实施例提供的量子点材料的结构。如图4所示，本发明实施例提供的量子点材料中，有机聚合物分子链13掺杂在二氧化硅气凝胶的骨架结构11中，形成二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶，量子点12以该气凝胶为基体，均匀分布在二氧化硅气凝胶的骨架11以及聚合物分子链13上，量子点12之间没有重叠，从而提高基于该量子点材料的量子点膜的发光效率，进而提升背光模组的亮度；同时，二氧化硅具有良好的水氧阻隔性能，能够对量子点起到保护作用，防止量子点接触水氧而失效，因此，基于该量子点材料的量子点膜不需要设置水氧阻隔层，提高量子点膜的透光率，进一步提升背光模组的亮度，同时大大降低量子点膜的成本。
第三方面，本发明实施例提供一种量子点膜，参见图5，该量子点膜包括：由上述的量子点材料形成的量子点层1；以及，贴附在量子点层1两个表面的PET膜片层2。
本发明实施例提供的量子点膜中，量子点层1中的量子点12均匀分布在二氧化硅气凝胶的骨架11以及聚合物分子链13上，量子点12之间没有重叠，因此，该量子点膜具有较高的发光效率，有利于背光模组亮度的提升。
同时，由于二氧化硅具有良好的水氧阻隔性能，因此，本发明实施例提供的量子点膜中采用普通的光学PET膜片即可，不需要水氧阻隔层，一方面提高量子点膜的透光率，另一方面降低量子点膜的成本。
本发明实施例提供的量子点膜可以由以下方法制备得到：
由于气凝胶本身已经呈薄膜的形状，因此直接在气凝胶的两个表面通过光学胶贴附PET膜片即可。
进一步地，为了提高本发明实施例提供的量子点膜的水氧阻隔性能，还可以在量子点材料的气凝胶的孔隙内填充惰性气体14，例如氮气、氩气等，以排出气凝胶孔隙内的水蒸气和氧气。通入惰性气体还可以提高气凝胶骨架结构的支撑强度。
由上述制备方法可以看出，由于本发明实施例提供的量子点材料为量子点和基体的复合材料，因此省去了传统量子点膜制备过程中混胶等工艺，简化了量子点膜的制备工艺，提高量子点膜加工效率，节约成本。
第四方面，本发明实施例提供一种背光模组，该背光模组中包括上述的量子点膜。
具体来说，参见图6，本发明实施例提供的背光模组包括依次设置的背板-反射片A、量子点膜B、膜片组C以及结构组件D，其中，量子点膜B即为本发明实施例提供的量子点膜。背板-反射片A包括背板、灯条、导光板/扩散板、扩散板支架等组件，膜片组C包括扩散片，结构组件包括胶框前壳等。量子点膜B在背光模组中的具体设置方式采用本领域常规技术手段即可，在此不再赘述。
由于本发明实施例提供的量子点膜具有较高的发光效率、透光率，因此，基于该量子点膜的背光模组具有较高的亮度。同时，由于量子点膜成本的降低，使得背光模组的成本也相应降低。并且，由于气凝胶密度小、重量轻，有利于背光模组的轻量化。
第五方面，本发明实施例提供一种液晶显示设备，该液晶显示设备中的背光模组为上述的背光模组。
由于本发明实施例提供的背光模组中具有较高的亮度，因此有利于提高本发明实施例提供的液晶显示设备的显示性能。同时，本发明实施例提供的液晶显示设备还具有较低的成本。
本发明实施例中所述的液晶显示设备具体可以为液晶电视、笔记本电脑屏幕、平板电脑、手机等任何具有显示功能的产品或者部件。特别是对于ULED(Ultra LightEmitting Diode)电视来说，应用本发明实施例提供的背光模组后，不仅具有较高的色域，而且由于背光模组亮度较高、重量较轻、成本也较低，可以降低ULED产品的能效等级以及成本，提高ULED产品竞争力。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
在以下实施例中，所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本发明实施例提供一种量子点材料及其制备方法，该量子点材料以二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶作为基体负载量子点，利用气凝胶的三维网络结构使量子点均匀分散，防止量子点团聚。本实施例提供的量子点材料中，所用的量子点为具有核壳结构的CdSe/ZnS量子点，量子点的粒径为2～10nm。
本实施例提供的量子点材料的制备方法如下：
步骤101，将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、γ-氯丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、过氧化苯甲酰以及水按照摩尔比1:0.2:0.05:0.5:0.25:2的比例进行混合。
步骤102，将步骤101中各物质混合均匀后向其中加入上述具有核壳结构的CdSe/ZnS量子点。
步骤103，将步骤102得到的体系充分搅拌均匀后，密闭封口放置在60℃的烘箱进行加热，加热时间36h，形成湿凝胶。
步骤104，利用超临界二氧化碳干燥法使步骤103得到的湿凝胶转变为气凝胶，具体包括：
步骤1041，将步骤103中得到的湿凝胶浸入丙酮中进行浸泡，浸泡温度为50℃、浸泡时间为3d，利用丙酮置换出湿凝胶中的水和其他溶剂；
步骤1042，将步骤1041中经丙酮浸泡的凝胶放入超临界干燥器中，没入酒精中，降温至4～6℃，然后通入液体二氧化碳进行溶剂置换，出去水和其他溶剂，48h后升温至40℃，压强8MPa，达到二氧化碳的超临界点，保持一段时间，缓慢释放二氧化碳后，得到透明的二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶。
本实施例中，最终得到的量子点材料中，二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶和量子点的质量比例为2:1。
实施例2
本发明实施例提供一种量子点材料及其制备方法，该量子点材料以二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶作为基体负载量子点，利用气凝胶的三维网络结构使量子点均匀分散，防止量子点团聚。本实施例提供的量子点材料中，所用的量子点为CdTe量子点，量子点的粒径为2～10nm。
本实施例提供的量子点材料的制备方法如下：
步骤201，将正硅酸乙酯(TEOS)、甲醇、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、偶氮二异丁腈以及水按照摩尔比1:0.1:0.02:0.3:0.15:1的比例进行混合。
步骤202，将步骤201中各物质混合均匀后向其中加入上述CdTe量子点。
步骤203，将步骤202得到的体系充分搅拌均匀后，密闭封口放置在60℃的烘箱进行加热，加热时间24h，形成湿凝胶。
步骤204，利用超临界二氧化碳干燥法使步骤203得到的湿凝胶转变为气凝胶，具体包括：
步骤2041，将步骤203中得到的湿凝胶浸入丙酮中进行浸泡，浸泡温度为40℃、浸泡时间为4d，利用丙酮置换出湿凝胶中的水和其他溶剂；
步骤2042，将步骤2041中经丙酮浸泡的凝胶放入超临界干燥器中，没入酒精中，降温至4～6℃，然后通入液体二氧化碳进行溶剂置换，出去水和其他溶剂，48h后升温至40℃，压强7.5MPa，达到二氧化碳的超临界点，保持一段时间，缓慢释放二氧化碳后，得到透明的二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶。
本实施例中，最终得到的量子点材料中，二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶和量子点的质量比例为0.1:1。
实施例3
本发明实施例提供一种量子点材料及其制备方法，该量子点材料以二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶作为基体负载量子点，利用气凝胶的三维网络结构使量子点均匀分散，防止量子点团聚。本实施例提供的量子点材料中，所用的量子点为InP量子点，量子点的粒径为2～10nm。
本实施例提供的量子点材料的制备方法如下：
步骤301，将正硅酸乙酯(TEOS)、丁醇、γ-氨丙基三乙氧硅烷、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、过氧化苯甲酰以及水按照摩尔比1:0.3:0.08:0.8:0.4:3的比例进行混合。
步骤302，将步骤301中各物质混合均匀后向其中加入上述InP量子点。
步骤303，将步骤302得到的体系充分搅拌均匀后，密闭封口放置在60℃的烘箱进行加热，加热时间72h，形成湿凝胶。
步骤304，利用超临界二氧化碳干燥法使步骤303得到的湿凝胶转变为气凝胶，具体包括：
步骤3041，将步骤303中得到的湿凝胶浸入丙酮中进行浸泡，浸泡温度为50℃、浸泡时间为2d，利用丙酮置换出湿凝胶中的水和其他溶剂；
步骤3042，将步骤3041中经丙酮浸泡的凝胶放入超临界干燥器中，没入酒精中，降温至4～6℃，然后通入液体二氧化碳进行溶剂置换，出去水和其他溶剂，48h后升温至40℃，压强8.5MPa，达到二氧化碳的超临界点，保持一段时间，缓慢释放二氧化碳后，得到透明的二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶。
本实施例中，最终得到的量子点材料中，二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯杂化气凝胶和量子点的质量比例为10:1。
实施例4
本实施例中分别利用上述实施例1～3制备得到的量子点材料制备量子点膜，并对所得量子点膜的水氧阻隔性能和发光效率进行测试。
利用实施例1～3的量子点材料制备量子点膜的方法如下：
在上述制备得到的量子点材料的两个表面通过光学胶贴附光学PET膜片，然后向量子点材料的气凝胶的孔隙中通入氮气。
水氧阻隔性能测试
按照ISO15105-2的方法对本实施例的量子点膜的氧气透过率进行测试，结果表明，基于实施例1～3的量子点材料的量子点膜在温度23℃、相对湿度90％的条件下的氧气透过率(OTR)在5×10-4ml/(m2×day×Mpa)以下。
按照ISO151066-2的方法对本实施例的量子点膜的水蒸气透过率进行测试，结果表明，基于实施例1～3的量子点材料的量子点膜在温度40℃、相对湿度100％的条件下的水蒸气透过率(WVTR)在5×10-3g/(m2×day)以下。
将本实施例提供的量子点膜和背板、灯条、导光板等部件组装成背光模组，点亮背光后，测试背光的色度变化和亮度衰减情况。结果表明，基于实施例1～3的量子点材料的背光模组的背光色度变化均在0.008以内，亮度衰减在5％以内。
从上述数据可以看出，基于本发明实施例提供的量子点材料的量子点膜具有良好的水氧阻隔性，采用普通的光学PET膜即可，一方面大大降低了量子点膜的成本，另一方面有利于增加量子点膜的透光率。
发光效率测试
将量子点膜和背板、灯条、导光板等部件组装成背光模组，利用CS-2000型分光辐射亮度计分别测试蓝光背光的功率和透过量子点膜的光的功率，透过量子点膜的光的功率与蓝光背光的功率的比值即为量子点膜的发光效率。具体测试过程为：
将蓝色背光置于CS-2000型分光辐射亮度计的机台上，将背光模组中的量子点膜取出，替换为与量子点膜雾度相同的扩散片，测试采用扩散片的背光模组的中心点的光功率，即为上述蓝光背光的功率，结果为300mW·m-2；然后将扩散片从背光模组中取出，将由实施例1～3的量子点材料制备得到的量子点膜重新装回背光模组中，测试背光模组的中心点的光功率，即为上述透过量子点膜的光的功率，3个实施例的量子点膜的测试结果取平均值为165mW·m-2，由此可得，基于本发明实施例提供的量子点材料的量子点膜的发光效率为55％。
分别按照实施例1～3中量子点和气凝胶的比例将相应的量子点与聚甲丙烯酸甲酯(PMMA)混合均匀后涂布在一层水氧阻隔膜上，待PMMA固化后再贴附另一层水氧阻隔膜，得到现有的普通量子点膜。具体地，PMMA与CdSe/ZnS量子点的质量比为2:1，PMMA与CdTe量子点的质量比为0.1:1，PMMA与InP量子点的质量比例为10:1。
按照上述的测试方法对现有的普通量子点膜的发光效率进行测试，测试结果显示，采用现有的量子点膜的背光模组的中心点的光功率的平均值为102mW·m-2，由此可得，现有的量子点膜的发光效率为34％。
从以上测试结果可以看出，基于本发明实施例提供的量子点材料制备的量子点膜中，量子点分散均匀、量子点重叠率较低，并且没有使用水氧阻隔膜，透光率更高，基于以上几方面的因素，本发明实施例提供的量子点膜的发光效率与现有的量子点膜相比提高了61％，有利于提升背光模组的亮度，降低液晶显示设备的功耗。
综上，本发明实施例提供了一种量子点与二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶复合的量子点材料及其制备方法，利用气凝胶高孔隙度、微观支架结构、高刚度、超低密度的特点，使量子点有序并且可控地分散在气凝胶的骨架结构内，一方面防止量子点团聚，降低量子点重叠率，并且减少聚合物用量，降低聚合物化学键对光的振动吸收，降低光的损耗，提高量子点膜的发光效率；另一方面，利用二氧化硅具有的水氧阻隔性能对量子点进行保护，防止量子点因接触水氧而失效，省去传统的水氧阻隔层，提高量子点膜的透光率，从而提升背光模组的亮度，提高液晶显示设备的显示效果，降低液晶显示设备的功耗，促进高色域液晶显示设备的发展。同时，省去水氧阻隔层大大降低了量子点膜的成本。并且，量子点膜发光效率的提高还可以减少量子点的用量，更加环保。此外，在气凝胶的孔隙内填充惰性气体，增加支撑强度并保护量子点不受水氧的影响，降低失效率。二氧化硅/有机聚合物杂化气凝胶中有机聚合物链段起到增韧作用，提高量子点膜的柔韧性。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种背光模组，所述背光模组包括量子点膜，其特征在于，所述量子点膜包括由量子点材料形成的量子点层，
以及
贴附在所述量子点层两个表面的PET膜片层，
所述量子点材料的制备方法包括以下步骤：
步骤a，将硅酸酯、有机溶剂、硅烷偶联剂、聚合物单体、引发剂以及水混合均匀；所述聚合物单体为用于制备透明柔性聚合物的单体，所述引发剂为用于引发所述聚合物单体进行聚合反应的引发剂，所述硅酸酯、所述有机溶剂、所述硅烷偶联剂、所述聚合物单体、所述引发剂以及所述水的摩尔比为1:(0.1～0.3):(0.02～0.08):(0.3～0.7):(0.15～0.4):(1～3)；
步骤b，向步骤a得到的体系中加入量子点并混合均匀，所述量子点为CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnSe/ZnS、CdTe或InP；
步骤c，将步骤b得到的体系在预设温度下反应预设时间后形成湿凝胶；
步骤d，利用超临界干燥法或者冷冻干燥法使步骤c得到的湿凝胶转变为气凝胶，得到所述量子点材料。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述透明柔性聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯或者硅烷改性聚醚。
3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯或者正硅酸丁酯；
所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧硅烷或者γ-氯丙基三甲氧基硅烷；
所述有机溶剂选自乙醇、甲醇、丙醇、丁醇或者丙酮。
4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述量子点为具有核壳结构的量子点；所述量子点的粒径为2～10nm。
5.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述量子点材料的气凝胶的孔隙内还填充有惰性气体。
6.一种液晶显示设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的背光模组。
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