CN106590663A - 量子点膜及含其的背光模组 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种量子点膜及含其的背光模组。该量子点膜包括量子点层、第一基材层和第二基材层，其中，量子点层设置于第一基材层和第二基材层之间，量子点层包括量子点和基质，量子点分散在基质中，该量子点膜还包括设置于第一基材层和量子点层之间的第一阻隔层及设置于第二基材层和量子点层之间的第二阻隔层，至少一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。上述量子点膜结构简单，成本低，柔韧性好，且满足量子点膜对水氧隔性能的要求。

Description

量子点膜及含其的背光模组

技术领域

本申请涉及光学膜领域，具体而言，涉及一种量子点膜及含其的背光模组。

背景技术

量子点膜一般是三明治结构，中间为量子点层，量子点层的上下表面均设置有水氧阻隔层，水氧阻隔层可以有效保护量子点层，无机物水氧阻隔层一般为在PET基材上蒸镀或者溅射无机物材料(如SiO₂或Al₂O₃)形成的无机材料层。

用于制备上述无机物水氧阻隔层的蒸镀或者溅射的设备非常昂贵，并且制备工艺复杂且较难控制，容易出现针孔(部分无机层脱落而导致)，且阻隔膜在卷曲过程中易导致无机氧化物层破裂进而失去阻隔性能，进而导致水氧阻隔性丧失。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种量子点膜及含其的背光模组，以解决现有技术中量子点膜制造成本高的问题。

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、第一基材层和第二基材层，量子点层设置于第一基材层和第二基材层之间，量子点层包括量子点和基质，量子点分散在基质中，量子点膜还包括设置于第一基材层和量子点层之间的第一阻隔层及设置于第二基材层和量子点层之间的第二阻隔层，其中，至少一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。

进一步地，当第一阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，第一阻隔层与量子点层之间设置有第一粘结增强层；当第二阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，第二阻隔层与量子点层之间设置有第二粘结增强层。

进一步地，第一粘结增强层或第二粘结增强层的材料选自丙烯酸酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸盐、锆酸盐与异羟肟酸中的一种或多种。

进一步地，还包括设置于量子点层的侧表面的第三阻隔层，第三阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。

进一步地，聚乙烯醇的衍生物为改性聚乙烯醇，优选改性聚乙烯醇为聚乙烯醇经过乙烯共聚改性、酸改性、环氧改性、缩醛化改性、氨基树脂改性、尿素改性、硼酸改性、硅烷偶联剂改性或阳离子化改性。

进一步地，第一阻隔层或第二阻隔层的靠近量子点层一侧的表面经过表面处理工艺，表面处理的工艺包括电晕或等离子处理。

进一步地，第一基材层的蓝光透过率大于等于65％，第二基材层的白光透过率大于等于80％。

进一步地，基质选自环氧树脂、丙烯酸酯树脂、硅烷类树脂中的一种或多种。

进一步地，量子点的种类包括至少两种，且至少一种量子点的半峰宽小于等于50nm。

根据本申请的另一方面，提供了一种背光模组，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，提供了一种量子点膜及含其的背光模组，该量子点膜包括量子点层、第一基材层和第二基材层，量子点层设置于第一基材层和第二基材层之间，量子点层包括量子点和基质，量子点分散在基质中，量子点膜还包括设置于第一基材层和量子点层之间的第一阻隔层及设置于第二基材层和量子点层之间的第二阻隔层，其中，至少一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物，该量子点膜无需采用无机阻隔膜，解决了现有技术中量子点膜成本高的问题，结构简单，成本低，柔韧性好，且满足量子点膜对水氧隔性能的要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

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实施例提供的量子点膜的结构示意图；以及

图2示出了根据本申请的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、第一基材层；20、第一阻隔层；30、量子点层；40、第二阻隔层；50、第二基材层；60、第一粘结增强层；70、第二粘结增强层。

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。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。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，现有技术中的阻隔膜的制备工艺较复杂，成本高，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种量子点膜，如图1所示，该量子点膜包括量子点层30，第一基材层10和第二基材层50，量子点层30设置于第一基材层10和第二基材层50之间，量子点层30包括量子点和基质，量子点分散在基质中，量子点膜还包括设置于第一基材层10和量子点层30之间的第一阻隔层20及设置于第二基材层50和量子点层30之间的第二阻隔层40，其中，至少一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇(简称PVA)或其衍生物。

上述实施例中的“至少一个阻挡层”可以理解为第一阻挡层和第二阻挡中的至少一个阻挡层，“至少一个阻挡层”是第一阻挡层、或者是第二阻挡层、或者是第一阻挡层和第二阻挡层。上述的聚乙烯醇或其衍生物指的是聚乙烯醇或者聚乙烯醇的衍生物。

本申请一种典型的实施方式中，提供了一种量子点膜，包括量子点层30、第一基材层10和第二基材层50，量子点层30设置于第一基材层10和第二基材层50之间，量子点层30包括量子点和基质，量子点分散在基质中，上述量子点膜还包括设置于第一基材层10和所述量子点层30之间的第一阻隔层20及设置于第二基材层50和量子点层30之间的第二阻隔层40，其中，至少一个所述阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。聚乙烯醇具有优秀的阻氧能力，而聚乙烯醇衍生物具有优良的阻水和阻氧能力，满足量子点膜对水氧阻隔性能的要求，并且聚乙烯醇及其衍生物制备阻隔层的工艺和设备简单，比如涂覆工艺及涂覆设备，而制备无机阻隔膜需要蒸镀工艺及设备，因此采用本申请的量子点膜大大简化了量子点膜的制备工艺，降低了生产成本，且聚乙烯醇或其衍生物的柔韧性好，在量子点膜运输及使用过程中不容易出现破裂。

在本申请的另一种优选的实施例中，如图2，当第一阻隔层20的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，第一阻隔层20与量子点层30之间设置有第一粘结增强层60；且当第二阻隔层40的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，第二阻隔层40与量子点层30之间设置有第二粘结增强层70。一方面，如果聚乙烯醇被改性，则其携带的羟基数量会降低，会导致能够和量子点层30基质化学结合的能力下降；另一方面，由于PVA中具有大量羟基，而量子点层30的基质中未必有极性基团能与羟基发生反应形成强有力的化学键合，因此加入的第一粘结增强层60和第二粘结增强层70可以分别使得第一阻隔层20与量子点层30之间、第二阻隔层40与量子点层30之间的粘结性增强。此外，通过在第一阻隔层20与量子点层30之间设置有第一粘结增强层60和/或在第二阻隔层40与量子点层30之间设置有第二粘结增强层70，可以提高量子点层30基质的可选性，优选地，可通过粘结增强层强化阻隔层和量子点层30的粘结性，通常粘结增强层的材料包括极性基团，这些极性基团与阻隔层材料的羟基形成化学键结合，从而保证阻隔水氧能力的长期可靠性。为了降低量子点膜整体的厚度，粘结增强层的厚度优选为0.2-0.5微米。

在上述优选实施例中，需要指出的是，“当……时”是指任意一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，该阻隔层和量子点层之间设置有粘结增强层。当阻隔层材料并非聚乙烯醇或其衍生物时，该阻隔层和量子点层之间可以设置粘结增强层，也可以不设置粘结增强层。

上述第一粘结增强层60或第二粘结增强层70的材料可以选自丙烯酸酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸盐、锆酸盐与异羟肟酸中的一种或多种。粘结增强层的材料的一端基团和量子点层30中的基质具有很好的亲和力，另一端基团可以和聚乙烯醇或其衍生物的羟基具有很好的亲和力，从而实现量子点层30与阻隔层的长期可靠粘结。

为了提高量子点膜侧表面的阻隔能力，还可在量子点层30的侧表面设置第三阻隔层，这里的侧表面是指量子点层30的除了被阻隔层覆盖的其他外露表面，第三阻隔层的材料可以包括聚乙烯醇或其衍生物，第三阻隔层的材料还可以是其他阻隔水和/或氧的材料。

上述聚乙烯醇衍生物可以为改性聚乙烯醇，所述改性聚乙烯醇为聚乙烯醇经过乙烯共聚改性、酸改性、环氧改性、缩醛化改性、氨基树脂改性、尿素改性、硼酸改性、硅烷偶联剂改性或阳离子化改性。聚乙烯醇由于含有大量羟基，加工性能和成膜性能较差。通过对聚乙烯醇进行改性，一方面可以提高其加工性能和成膜性能，另一方面可以明显改善对水汽的阻隔性能。

聚乙烯醇在经过改性后极性基团减少，为了提高聚乙烯醇衍生物的极性基团的数量，可以对第一阻隔层20或第二阻隔层40的靠近所述量子点层30一侧的表面进行表面处理工艺，表面处理工艺包括电晕、等离子处理，经过处理的上述阻隔层可以提高其一侧的表面的极性基团，比如羟基和羧基，从而提高阻隔层与量子点层30的粘结力。

当初始光源为蓝色光源时，蓝色光源的蓝光通过量子点膜实现光转换的应用场景中，为了使第一基材层10保护量子点层30的同时不影响蓝光的透过率，即提高蓝光的利用率，优选第一基材层10的蓝光透过率大于等于65％；经过量子点层30光转换后的混合白光通过第二基材层50后出射，为了提高出射率，第二基材层50的白光透过率大于等于80％。上述白光优选为RGB(红绿蓝)混合白光，其中蓝光的波长范围为450±5nm，绿光的波长范围为530±5nm，红光的波长范围为625±5nm组合；优选地，上述任一基材层厚度范围为12～25微米，从而使得量子点膜较薄。优选，上述第二基材远离量子点层30的一侧的表面具有磨砂结构，该磨砂结构可以通过透明颗粒分散在第二基材层50的主体材料中实现，透明颗粒的材料可选自聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物与苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种或多种，具有磨砂结构的第二基材层50可以将射出的白光打散并混合均匀。上述基材层的材料可以选自聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、PVA、EVOH、聚偏二氯乙烯(PVDC)的一种或多种。第一基材层10与第二基材层50的材料可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据需求选择其他合适的材料。上述基材层可以是一层，还可以是多层堆叠的混合层。

在量子点膜的实际应用中，在量子点层30中包含的量子点至少有两种，比如为了实现白光，通常将红色量子点和绿色量子点混合。又比如，能发同一颜色的光的量子点可以是不同种类的量子点。为了实现显示效果的高色域，优选至少一种量子点的半峰宽小于等于50nm。

在量子点层30中，量子点分散在基质中，基质可以包括与量子点有良好兼容性的聚合物或者预聚物，具体地，基质可以包括硅树脂、硅胶、光固化胶黏剂、环氧树脂、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烃弹性体、氟树脂、聚双烯丙基二甘醇碳酸酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯丙烯腈树脂、烯丙基二甘醇酸脂、芳香族聚碳酸酯共聚物、特殊脂环基结构的甲基丙烯酸酯类的均聚物或共聚物、苯乙烯与甲基丙烯酸乙酯及三溴苯乙烯的共聚物、乙烯与双环链烯及三环链烯的聚烯烃共聚物、芳环的异氰酸酯与多硫醇化合物合成的聚硫代氨基甲酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸已酯共聚物、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、二乙二醇碳酸丙烯酯、双环庚烯单体和乙烯单体共聚物、环状烯腈聚合物中的一种或多种。任何本领域技术人员知晓的基质都可以。优选上述基质选自环氧树脂、丙烯酸酯树脂、硅烷类树脂中的一种或多种。环氧树脂具有优良的阻隔水氧能力，丙烯酸酯树脂可以和具有羧酸配体的量子点材料更好地相容，硅烷类树脂与具有羧酸配体的量子点更好地相容，老化稳定性好，抗黄变性能优越。

量子点层30还可以包含散射粒子加长光路来提高量子点效率，光散射粒子选自氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锆、氧化铝、氧化钨、氧化锑、氧化钒、氧化钼、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化钇、氧化锰、氧化锡、氧化锌、硫化铅、硫化锌、硫化镉、碲化锌、硒化镉。散射粒子的大小可以是0.03-10微米。量子点可以是非核壳结构的，也可以是核壳结构的，比如CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS或CdTe/ZnS，即任何量子点都可以；量子点表面还可以有配体，使得量子点稳定地分散在基质中。量子点本身也可以是散射珠，散射珠是指一个或多个量子点被光散射材料包裹形成的珠子。

本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种背光模组中，包括上述的量子点膜，使其生产成本较低。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地理解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例对本申请的方案进行详细地说明。

实施例1

量子点膜依次包括第一基材层(40μm)，第一阻隔层(40μm)，量子点层(40μm)，第二阻隔层(40μm)，第二基材层(40μm)。其中，第一基材层和第二基材层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，第一阻隔层和第二阻隔层的材料均为分子量为3万的PVA；量子点层包括红色量子点与绿色量子点与丙烯酸酯树脂基质，红色量子点为发光波长为630nm的CdS/ZnSe核壳量子点，绿色量子点为发光波长为500nm CdS/ZnSe核壳量子点，两种颜色的量子点的表面均具有油酸配体。

实施例2

与实施例1的区别在于，第一阻隔层和第二阻隔层的材料均为乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)。

实施例3

与实施例1的区别在于，第一阻隔层和第二阻隔层的材料均为聚乙烯醇缩丁醛。

实施例4

与实施例3的区别在于，第一阻隔层和第二阻隔层与量子点层接触的一侧的表面经过等离子处理。

实施例5

与实施例1的区别在于，第一阻隔层和第二阻隔层的材料均为顺丁烯二酸改性聚乙烯醇。

实施例6

与实施例1的区别在于，第一阻隔层和量子点层之间设置第一粘结增强层(厚度为0.5μm)，第二阻隔层和量子点层之间设置第二粘结增强层(厚度为0.5μm)，其中粘结增强层的材料为硅烷偶联剂。

实施例7

与实施例6的区别在于，其中粘结增强层的材料为磷酸酯类。

对比例1

量子点膜包括第一无机阻隔膜、量子点层与第二无机阻隔膜，其中量子点层设置在第一无机阻隔膜与第二无机阻隔膜之间，所述第一或第二无机阻隔膜的型号为Vitriflex公司生产的VF114。(阻隔膜厚度为125μm，量子点层厚度为40μm)

对比例2

量子点膜包括两基材层，量子点层位于两基材层之间，两基材层材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中第一和第二基材层的厚度均为80μm，量子点层40μm。

发光稳定性的检测方法是：发光稳定性的测试方法主要包括在高温蓝光光照(70℃，0.5W/cm²)，高温高湿(65℃/95％相对湿度)和高温储存(85℃)等老化条件下，检测量子点膜的效率变化。

量子点发光效率的检测方法是：利用450nm蓝色LED灯作为光源，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，利用谱图的积分面积计算量子点发光效率。

具体的测试结果见表1。

表1

注：以上效率为相对效率，将对比例1的效率定为100％，其他效率均是与对比例1的效率作比得出的。

量子点发光效率＝(红色量子点吸收峰面积+绿色量子点吸收峰面积)/(蓝色背光峰面积-透过量子点膜未被吸收的蓝色峰面积)*100％。

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的结构简单，简化了阻隔膜层的制备工艺，从而降低了量子点膜的制备成本，且提高了量子点膜的柔韧性。

2)、本申请中的背光模组由于具有上述的量子点膜，使得其成本较低。

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，包括量子点层、第一基材层和第二基材层，其中，所述量子点层设置于所述第一基材层和所述第二基材层之间，所述量子点层包括量子点和基质，所述量子点分散在所述基质中，其特征在于，所述量子点膜还包括设置于所述第一基材层和所述量子点层之间的第一阻隔层及设置于所述第二基材层和所述量子点层之间的第二阻隔层，其中，至少一个阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。

2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，当所述第一阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，所述第一阻隔层与所述量子点层之间设置有第一粘结增强层；当所述第二阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物时，所述第二阻隔层与所述量子点层之间设置有第二粘结增强层。

3.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述第一粘结增强层或所述第二粘结增强层的材料选自丙烯酸酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸盐、锆酸盐与异羟肟酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，还包括设置于所述量子点层的侧表面的第三阻隔层，所述第三阻隔层的材料包括聚乙烯醇或其衍生物。

5.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的衍生物为改性聚乙烯醇，优选所述改性聚乙烯醇为聚乙烯醇经过乙烯共聚改性、酸改性、环氧改性、缩醛化改性、氨基树脂改性、尿素改性、硼酸改性、硅烷偶联剂改性或阳离子化改性。

6.根据权利要求5所述的量子点膜，其特征在于，所述第一阻隔层或所述第二阻隔层的靠近所述量子点层一侧的表面经过表面处理，所述表面处理的工艺包括电晕或等离子处理。

7.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述第一基材层的蓝光透过率大于等于65％，所述第二基材层的白光透过率大于等于80％。

8.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述基质选自环氧树脂、丙烯酸酯树脂、硅烷类树脂中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点的种类至少包括两种，且至少一种所述量子点的半峰宽小于等于50nm。

10.一种背光模组，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。