CN106589205A - 树脂组合物以及包含该树脂组合物的量子点薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种树脂组合物以及包含该树脂组合物的量子点薄膜。树脂组合物包含：丙烯酸类粘合剂、在主链上含C₆‑C₃₀芳环并且具有含双键的官能团的芳香族低聚物、多官能性单体以及光引发剂。

Description

树脂组合物以及包含该树脂组合物的量子点薄膜

技术领域

本发明涉及一种树脂组合物以及包含该树脂组合物的量子点薄膜，更加具体地涉及一种对氧气以及水分的阻隔性优秀的树脂组合物以及包含该树脂组合物的量子点薄膜。

背景技术

量子点(QD:Quantum Dot)是纳米大小的半导体粒子。由于量子点极小，因此出现量子限域(quantum confinement)效应。量子限域效应是指当物体缩小至纳米大小以下时该物体的带隙(band gap)增加的现象。因此，当能量大于量子点的带隙的波长的光入射到量子点时，量子点通过吸收该光，变成激发态，随着释放特定波长的光，跌落至基态。被释放的光的波长具有相当于所述带隙的值。基于量子限域效应的发光特性因量子点的尺寸和组成等而异，所以对其进行调节后，可以广泛地应用于各种发光元件以及电子设备中。

利用量子点，可以生产出色彩再现性优秀的量子点液晶显示器(QD-LCD：QuantumDot-Liquid Crystal Display)。量子点用作液晶显示装置内荧光体，使用将量子点分散于高分子树脂中而制成的薄膜(以下称作量子点薄膜)，以使光源与量子点光学结合。

具体而言，在通常的量子点液晶显示器中，背光单元(BLU：Back Light Unit)具有在导光板的上部层压量子点薄膜的结构。从光源释放的光在导光板中扩散，在导光板中扩散的光朝向上并入射到量子点薄膜中。入射光穿过分散于量子点薄膜中的量子点，从而使光的波长得以改变。

图1是用于量子点液晶显示器中的现有的量子点薄膜的概略剖视图。参照图1，量子点薄膜100包括多个量子点110、多个光散射剂120、高分子树脂130以及阻挡层140。量子点薄膜100具有多个量子点110以及多个光散射剂120分散于高分子树脂130内的结构。

此时，高分子树脂130从外部的冲击和环境等中保护量子点110，并使量子点110以及光散射剂120分散后固定。高分子树脂130作为用于确定量子点薄膜100的可靠性(reliability)、价格(cost)以及性能(performance)的重要因素，发挥其功能。高分子树脂130要求较高的折射率、对氧气以及水分的阻隔性、优秀的耐热性，以提高量子点110的光提取效率，并确保量子点薄膜100的可靠性，。

用于现有的量子点薄膜100的通常的高分子树脂130是环氧树脂。环氧树脂价廉，作为光学部件的包装材料，具有优秀的特性，但是对氧气以及水分的阻隔性低，在高温下具有黄变现象，因而在应用于诸如量子点液晶显示器的高效率光源装置方面尚有不足。

现有的量子点薄膜100形成为还包括一对阻挡层140的结构，所述一对阻挡层140在上部以及下部包围着包含量子点110以及光散射剂120的高分子树脂130，以弥补诸如环氧树脂的用于量子点薄膜100的高分子树脂130的缺点。阻挡层140由透氧率以及透湿性较低的物质、耐热性优秀的物质形成，从而可以从热量、氧气、水分等外部环境中保护对氧气、水分等脆弱的量子点。例如，阻挡层140可以是硅氧化物(silicon oxide)或金属氧化物(metal oxide)等的无机物。

但是，现有的阻挡层140缺点在于，为了制造量子点薄膜100而需要经过额外的附加工艺，因此降低量子点薄膜100的制造效率、增加制造成本。因此，需要开发不包含额外的阻挡层的量子点薄膜，并且有必要开发符合这种结构并且对氧气以及水分的阻隔性优秀的量子点薄膜用高分子树脂。

相关专利文献

1、韩国专利公开号第2013-0133994号(发明名称：光学部件、发光装置以及显示装置)

发明内容

所要解决的技术问题

鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种对氧气以及水分的阻隔性优秀的光固化性树脂组合物。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种使用了对氧气以及水分的阻隔性优秀的树脂组合物的量子点薄膜，并且提供一种无需额外的阻挡层就能够从外部环境中保护量子点的量子点薄膜。

本发明所要解决的技术问题并非限定于以上述及的多个所要解决的技术问题，本领域技术人员应该从下面的记载中明确理解未述及的其它所要解决的技术问题。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的一实施例涉及的光固化性涂布组合物的特征在于：包含丙烯酸类粘合剂、在主链上含C₆-C₃₀芳环并且具有含双键的官能团的芳香族低聚物、多官能性单体以及光引发剂。

另外，根据本发明的另一特征，芳香族低聚物可以包含10个以上的官能团。

另外，根据本发明的又一特征，丙烯酸类粘合剂以及芳香族低聚物中的至少一种还可以包含能够与水分子形成离子键的具有极性的官能团。

为了解决所述技术问题，本发明的一实施例涉及的量子点薄膜包含量子点、光散射剂以及高分子树脂，其特征在于：所述高分子树脂由树脂组合物固化而成，所述树脂组合物包含丙烯酸类粘合剂、在主链上含C₆-C₃₀芳环并且具有含双键的官能团的芳香族低聚物、多官能性单体以及光引发剂，高分子树脂包含化学式1表示的重复单位，

[化学式1]

在化学式1中，Ar是C₆-C₃₀芳基，B是被取代或未被取代的C₁-C₁₀₀₀烷基。

另外，根据本发明的又一特征，高分子树脂的平均原子间距可以是0.2nm至2.0nm。

有益效果

本发明的效果在于，可以提供一种对氧气以及水分的阻隔性优秀的树脂组合物。

另外，本发明的效果在于，可以提供一种使用由这种树脂组合物固化而成的高分子树脂的量子点薄膜，无需额外的阻挡层，就能够从外部的环境中保护量子点。

附图说明

图1是用于量子点液晶显示器中的现有的量子点薄膜的概略剖视图。

图2是本发明的一实施例涉及的量子点薄膜的概略剖视图。

附图标记

200：量子点薄膜

110：量子点

120：光散射剂

230：高分子树脂

具体实施方式

下面，对本发明的多个优选实施方式进行说明。但是，本发明的实施方式可以变形为各种其它方式，本发明的范围并非限定于下面说明的实施方式。另外，所提供的本发明的实施方式旨在向本领域技术人员更加完整地说明本发明。

另一方面，参照附图与后述的多个实施例，则使本发明的优点和特征以及实现它们的方法变得清楚。但是，本发明并非限定于下面所公开的多个实施例，而是以不同的多种方式实现。只是所提供的本实施例旨在使本发明的公开完整并且向本发明所属领域技术人员完整地告知发明的范围，本发明仅仅被权利要求的范围所界定。另外，附图示出的各个结构的尺寸以及厚度是为了便于说明而示出的，本发明并非限定于所示的结构的尺寸以及厚度。

对于本发明的多个实施例的各个特征来说，一部分或整体能够相互结合或组合，如本领域技术人员所充分理解，可以在技术上进行各种联动以及驱动，对于各个实施例来说，可以单独实施，也可以按照关联关系一同实施。

下面，对本发明的多个实施例进行详细说明。

图2是本发明的一实施例涉及的量子点薄膜的概略剖视图。

参照图2，量子点薄膜200包括多个量子点110、多个光散射剂120以及高分子树脂230。多个量子点110以及多个光散射剂120分散于高分子树脂230内。量子点薄膜200使来自光源的入射光转换为目标波长的光。例如，量子点薄膜200可以包括吸收蓝色光后发射波长范围为约520nm至约560nm之间的绿色光的量子点100G，当入射光是波长范围为约430nm至约470nm之间的蓝色光时，可以使蓝色光转换为绿色光。另外，量子点薄膜200还可以包括吸收蓝色光后发射波长范围为约630nm至约660nm之间的红色光的量子点100R，从而使蓝色光转换为红色光。

本发明的一实施例涉及的量子点薄膜200的特征在于，使用对氧气以及水分的阻隔性优秀的高分子树脂230，与以往的量子点薄膜不同的是，无需额外的阻挡层。

下面，对于本发明的量子点薄膜200所包含的量子点110、光散射剂120以及高分子树脂230的结构进行详细说明。

量子点

量子点110是直径为几纳米的半导体粒子。量子点110可以包括核(core)、包围核的壳(shell)、核和壳周围的无机离子配体(inorganic ion ligand)。

核从量子点110的中心释放出特定波长的光。壳可以形成为包围核表面，以对核进行保护。

核以及壳由元素周期表上的II-VI族、III-V族、IV-VI族、IV族半导体物质或它们的化合物形成。例如，II-VI族半导体化合物可以是CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe或它们的组合的二元素化合物。III-V族半导体化合物可以是GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb或它们的组合的二元素化合物。IV-VI族半导体化合物可以是SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe或它们的组合的二元素化合物。IV族元素或化合物可以是Si、Ge、SiC、SiGe或它们的组合。此外，半导体化合物还可以是包含元素周期表上的II-VI族、III-V族、IV-VI族、IV族元素的三元素化合物或四元素化合物等。进而，半导体物质或化合物并非限定于上述部分，还可以是本领域技术人员公知的任意的半导体物质或化合物。

无机离子配体包含卤(halogen)族或硫(chalcogen)族元素。可以是这种元素的单原子离子(monatomic ion)或包含这种多个元素的多原子离子(polyatomic ion)形式。

光散射剂

参照图2，量子点薄膜200包含多个光散射剂120，所述光散射剂120是表面具有规定曲率的粒子。

光散射剂120使光在量子点薄膜200内向多个方向扩散，从而增加入射光与量子点110相遇的区域。

光散射剂120可以由金属氧化物粒子、气泡、玻璃微珠或聚合物微珠形成，也可以由它们的混合物形成。光散射剂120并非限定于上述物质，可以由本领域技术人员公知的任意物质形成。

由这些物质形成的光散射剂120可以具有相对高于或低于后述的高分子树脂230的折射率。例如，光散射剂120与高分子树脂230的折射率之比可以介于约0.3至2.0范围内。通过这种不同的折射率，光散射剂120可以改变入射于光转换层中的光的路径，并且可以使出射的光扩散。

光散射剂120优选整体上呈球状，但是在实际制造时也可以具有非球状的椭圆状、扭曲的形状或除此以外的没有预料到的任意形状。

高分子树脂

参照图2，高分子树脂230从外部的冲击和环境等中保护量子点110并使量子点110以及光散射剂120分散后固定。具体而言，本发明的高分子树脂230对氧气以及水分的阻隔性优秀，因此从外部环境中保护量子点110。另外，高分子树脂230包围量子点110，并使量子点110均匀地分散于量子点薄膜200内部。

此时，本发明的高分子树脂230是由光固化性树脂组合物固化的化合物。更加具体而言，光固化性树脂组合物包含丙烯酸类粘合剂、芳香族低聚物、多官能性单体以及光引发剂。

只要具有丙烯酸酯官能团，丙烯酸类粘合剂的种类不会特别受限，可以采用诸如丙烯酸酯单体、丙烯酸酯低聚物或它们的混合物。此时，所述丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物包含能够参与固化反应的至少一个丙烯酸酯官能团。

丙烯酸酯低聚物可以采用聚氨酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或它们的混合物等。另外，丙烯酸酯单体优选采用二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三亚甲基丙基三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯或它们的混合物等，但是并非限定于此。另外，丙烯酸类粘合剂可以是包含丙烯酸酯官能团的两种以上化合物的共聚物。

本发明涉及的丙烯酸类粘合剂的重均分子量优选为5000至50000的范围，尤其更加优选为10000至30000的范围。当丙烯酸类粘合剂的重均分子量小于5000时，所形成的量子点薄膜200无法满足所需的耐热性、耐化学性、机械强度以及与相邻层之间的粘合性等基本物性。另外，当丙烯酸类粘合剂的重均分子量超过50000时，由于粘度过高，导致难以使量子点110以及光散射剂120适当地分散，并且量子点薄膜200的厚度均匀性恶化。

另一方面，丙烯酸类粘合剂在末端上还可以包含能够与水分子形成离子键的具有极性的官能团。当丙烯酸类粘合剂还包含具有极性的官能团时，由于表面吸附水分，从而能够进一步提高水分渗透性能。作为具有极性的官能团，可以包含羟基或丙烯酸基团，但并非限定于此。

光固化性树脂组合物中，可以包括10重量％至60重量％的丙烯酸类粘合剂。当丙烯酸类粘合剂的含量小于10重量％时，有可能不会充分地发生光固化，当超过60重量％时，有可能使工艺性减弱或降低被固化的高分子树脂230的物性。

芳香族低聚物向本发明的量子点薄膜200赋予对氧气以及水分的阻隔性。具体而言，芳香族低聚物通过缩短经光固化的高分子树脂230的平均原子间距，可以防止氧气以及水分的渗透。另外，芳香族低聚物调节本发明的量子点薄膜200的固化(curing)现象并调节量子点薄膜200的柔韧性(flexibility)。另外，低聚物使量子点薄膜200所包含的量子点110以及光散射剂120分散后固定。

具体而言，芳香族低聚物在主链上包含芳环。另外，作为能够与丙烯酸类粘合剂或单体进行光固化的化合物，芳香族低聚物具有含双键的官能团。更加具体而言，芳香族低聚物包含作为官能团的乙烯基或丙烯酸酯基。此时，乙烯基或丙烯酸酯基可以是经取代直接形成于芳环上的结构，也可以是经取代形成于与芳环相连接的烷基上的结构。芳香族低聚物所包含的乙烯基或丙烯酸酯基与丙烯酸类粘合剂或多官能性单体的官能团发生缩合反应，从而形成具有链结构的高分子树脂230。

此时，芳香族低聚物中，含双键的官能团优选为10个以上，更加优选为15个以上。这是因为，当诸如乙烯基或丙烯酸酯基的含双键的官能团的数量为10个以上时，芳香族低聚物和丙烯酸类粘合剂或单体的固化度得以提高，从而使高分子树脂230的平均原子间距缩短至氧气以及水分难以透过。即，芳香族低聚物与丙烯酸类粘合剂或单体相比，可以更加紧凑地结合并固化。

另一方面，如前面对于丙烯酸类粘合剂所描述的那样，芳香族低聚物也可以在末端上还包含能够与水分子形成离子键的具有极性的官能团。当丙烯酸类粘合剂还包含具有极性的官能团时，由于表面吸附水分，因此可以进一步提高水分渗透性能。此时，具有极性的官能团可以经取代形成于芳香族低聚物中含双键的官能团的一部分上。

光固化性树脂组合物中，可以包括40重量％至80重量％的芳香族低聚物。当丙烯酸类粘合剂的含量小于40重量％时，由光固化性树脂组合物固化形成的高分子树脂230的平均原子间距变大，因而难以阻止氧气分子以及水分子的渗透，当超过80重量％时，树脂组合物有可能不能充分固化。

多官能性单体的作用在于，除了对于光固化性树脂组合物赋予光聚合性以外，还赋予量子点110以及光散射剂120的分散稳定性，并赋予适当的粘性。

作为可以与上述光固化性粘合剂或芳香族低聚物一同被光固化的化合物，多官能性单体优选可以包含具有3-15个丙烯酸酯官能团的化合物。

多官能性单体可以是丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯或二季戊四醇五丙烯酸酯等的含有羟基的丙烯酸酯类化合物；聚乙二醇二丙烯酸酯或聚丙二醇二丙烯酸酯等的水溶性丙烯酸酯类化合物；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯等的多元醇的多官能聚酯丙烯酸酯类化合物；三羟甲基丙烷、氢化双酚A等的多官能醇或双酚A、联苯酚等的多元酚的环氧乙烷加成物以及/或环氧丙烷加成物的丙烯酸酯类化合物；作为所述含有羟基的丙烯酸酯类化合物的异氰酸酯改性物的多官能或单官能聚氨酯丙烯酸酯；双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚或作为酚醛环氧树脂的(甲基)丙烯酸加成物的环氧丙烯酸酯类化合物；己内酯改性双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、ε-己内酯改性二季戊四醇的丙烯酸酯、己内酯改性羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯等的己内酯改性的丙烯酸酯类化合物，并且可以可以使用一种或两种以上的组合。

尤其优选季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、己内酯改性双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。

多官能性单体的含量可以包含相对于光固化性树脂组合物总重量的5重量％至30重量％，可以优选包含7重量％至20重量％。当多官能性单体的含量小于5重量％时，光固化有可能不充分，当超过30重量％时，被固化的高分子树脂230的物性有可能下降。

另一方面，本发明的光固化性树脂组合物包含光引发剂，从而可以被紫外线所固化。只要是常用的紫外线固化型引发剂，其种类不会受到限制，例如，可以包含选自1-羟基环己基苯基酮、苄基二甲基缩酮、羟基二甲基苯乙酮、安息香、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚以及苯偶姻丁醚中的一种以上。另外，可以使用商品名为Daracur 1173、Irgacure 184、Irgacure 907(Ciba公司)的光引发剂。

所述光引发剂可以包含相对于整个光固化性树脂组合物的0.1重量％至10重量％，优选可以包含1重量％至5重量％。当光引发剂的含量小于0.1重量％时，不能充分发生光固化，当超过10重量％时，量子点薄膜200的透过率下降或量子点110以及光散射剂120有可能不能充分地分散。

另一方面，本发明的光固化性树脂组合物可以包含一种以上的溶剂，从而赋予适当的溶解性以及粘度。

只要是常用有机溶剂，其种类不受限制，可以包含选自苯、甲苯、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、丙酮、乙醇、四氢糠醇、丙醇、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙酰基吡咯烷酮、N-羟基甲基吡咯烷酮、N-丁基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、2-甲氧基乙醚、二甲苯、环己烷、3-甲基环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、甲醇、丙酸戊酯、丙酸甲酯、丙二醇甲醚、二乙二醇单丁醚、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、乙二醇、六氟锑酸盐、乙二醇的单烷基醚以及乙二醇的二烷基醚中的一种以上。

另一方面，本发明的光固化性树脂组合物还可以包含能够除去光固化性树脂组合物的气泡或者消散(dissipate)电荷的其它添加剂。

由上述光固化性树脂组合物固化形成的本发明的高分子树脂230优选在主链上含芳环的丙烯酸类树脂。此时，高分子树脂230可以包含化学式1表示的重复单位。

[化学式1]

在所述化学式1中，Ar是C₆-C₃₀芳基，B是被取代或未被取代的C₁-C₁₀₀₀烷基。

在所述化学式1中，鉴于应当适当调节高分子树脂230的平均原子间距这一点，B优选C₂-C₂₀，进一步优选C₂-C₅。

高分子树脂230的平均原子间距优选0.2nm至3.0nm，进一步优选0.3nm至1.0nm。通常，氧气分子直径为0.32nm，水分子的直径为0.33nm，因此通过使高分子树脂230的平均原子间距小于氧气分子以及水分子，能够抑制氧气分子以及水分子渗透到量子点薄膜200内部。

作为由包含芳香族低聚物并且该芳香族低聚物的主链包含芳环的组合物固化而成的树脂，本发明的高分子树脂230的平均原子间距小于用于量子点薄膜的现有的树脂。由于这种高分子树脂230整体或局部具有小于氧气分子以及水分子的直径的平均原子间距，因此当应用于量子点薄膜200时，可以抑制氧气分子以及水分子渗透到量子点薄膜200内部的现象。因此，包含上述高分子树脂230的量子点薄膜200可以最小化亮度随时间流逝而降低的幅度，并且可以提高发光效率。

最终，本发明的高分子树脂230凭借其自身就可以充分地发挥氧气分子以及水分子的防透过性能，因而与用于量子点液晶显示器中的现有的量子点薄膜不同的是，无需额外的阻挡层。因此，可以减少制造工序，并且可以节约产品的成本。

虽然上面参照附图对本发明的多个实施例进行说明，但是本发明所属技术领域的技术人员应当清楚，在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，可以以其它具体方式实施。因此，上面所述的多个实施例在所有方面是例示性的，而非限定性的。

Claims (5)

1.一种光固化性树脂组合物，其特征在于，包含：

丙烯酸类粘合剂；

在主链上含C₆-C₃₀芳环并且具有含双键的官能团的芳香族低聚物；

多官能性单体；以及

光引发剂。

2.根据权利要求1所述的光固化性树脂组合物，其特征在于，

所述芳香族低聚物包含10个以上的官能团。

3.根据权利要求1所述的光固化性树脂组合物，其特征在于，

所述丙烯酸类粘合剂以及所述芳香族低聚物中的至少一种还包含能够与水分子形成离子键的具有极性的官能团。

4.一种量子点薄膜，包含量子点、光散射剂以及高分子树脂，其特征在于，

所述高分子树脂由树脂组合物固化而成，所述树脂组合物包含丙烯酸类粘合剂、在主链上含C₆-C₃₀芳环并且具有含双键的官能团的芳香族低聚物、多官能性单体以及光引发剂，

所述高分子树脂包含下述化学式1的重复单位，

[化学式1]

在所述化学式1中，Ar是C₆-C₃₀芳基，B是被取代或未被取代的C₁-C₁₀₀₀烷基。

5.根据权利要求4所述的量子点薄膜，其特征在于，

所述高分子树脂的平均原子间距为0.2nm至2.0nm。