CN107053780A - 一种应用于背光模组中的量子点膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种应用于背光模组中的量子点膜，包括隔断层、分别设于隔断层两面的红色量子点层和绿色量子点层；所述的红色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的红色量子点组成，所述的绿色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的绿色量子点组成。其制备方法，包括如下步骤：①.按照配比配置紫外固化胶；②.将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中；③.将步骤②得到的含有绿色量子点的胶水涂布在阻隔膜；④.将步骤③得到的绿色量子点膜作为基膜，在隔断层上表面再涂布含有红色量子点的胶水，并在胶水层上面覆上阻隔膜。本发明提供的量子点膜色域范围广、色彩纯度高、使用寿命长。

Description

一种应用于背光模组中的量子点膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种量子点膜以及量子点膜的制备方法。
背景技术
液晶显示器（LCD）是当今最普遍的显示技术，它具有绿色环保，耗能低，低辐射，画面柔和等优点。背光源是位于LCD背后的光源，主要功能是供应充足的亮度与分布均匀的光源，它的发光效果直接影响到液晶显示模块的视觉效果。背光源的成本占LCD模块的30-50%，所消耗的电力占模块的75%，是LCD模块中非常重要的组件。背光源主要由光源、导光板、光学膜片等组成。目前现有的LCD，通常采用具有耗能低、发热少、寿命长等优点的白光发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)作为光源。在应用中，白光LED一般有以下两种实现方式：蓝光芯片配合黄色荧光粉，蓝光芯片配合红色和绿色荧光粉。再通过导光板和光学膜片的合理搭配实现液晶显示面板所需的背光。荧光粉发光材料的使用可用来提高光源的色域和色彩饱和度，但色域覆盖率也只能达到70%～90%NTSC，即提高程度有限，且荧光粉的光衰大、颗粒均匀度差、使用寿命短并非最佳选择。于是一种新的发光材料“量子点”逐渐引起了人们的关注。
量子点（Quantum Dot，简称QD）是一种新型的纳米发光材料，通常是由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒。量子点的直径一般在2～10nm之间，由于尺寸小，量子点的量子限域效应非常明显，它会将半导体中的载流子限定在一个非常微小的三维空间内。当受到光或电的刺激时，载流子会被激发跳跃到更高的能级，等到这些载流子回到原来较低的能级时就会发出固定波长的可见光。
与传统的荧光材料相比，量子点材料具有很多优秀的光电性能，如：光稳定性好、具有较高的发光效率、发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来调控等。背光源包括有量子点膜的LCD由于含有量子点也具有众多的优点，比如：色域范围更加宽广、色彩纯度高、可以精准控制调节色彩、制备方法简单、可大规模制备生产等，在NTSC标准下，普通LED电视的NTSC色域值只有72%，第一代高色域电视只有82%、第二代高色域电视约96%，搭载含有量子点膜背光源的液晶电视产品能够实现110%的色域覆盖率，远超OLED电视的100%。因此，量子点膜在照明和显示领域里具有非常广阔的应用前景。
量子点虽具有优异的光学特性，但其本身是一种纳米尺寸的粒子对水和氧气极为敏感，容易受到周围环境（光、温度、湿度、溶剂环境等）的影响而发生荧光猝灭，这将直接影响量子点成膜后的荧光效率，性能稳定性和使用寿命。这是现有量子点膜亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有量子点膜的上述不足，本发明提供一种色域范围广、色彩纯度高、使用寿命长的量子点膜产品并提供其制备方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种应用于背光模组中的量子点膜，包括隔断层、分别设于隔断层两面的红色量子点层和绿色量子点层；
所述的红色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的红色量子点组成，所述的绿色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的绿色量子点组成。
推荐所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：45-50质量份；
单体：45-50质量份；
光引发剂：1-3质量份；
扩散粒子：0.5-2质量份。
进一步，所述的树脂优选为丙烯酸类树脂、改性环氧树脂、有机硅低聚物、聚丁二烯低聚物中的一种；
所述的单体优选为单官能团单体或多官能团单体的混合物；
所述的光引发剂为Irgacure-819或Irgacure-TPO；
所述的扩散粒子优选为硫化锌或二氧化钛或有机硅微粒或PMMA，且粒径范围在1μm～10μm。
进一步，所述的单官能团单体优选为丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟基酯、带有环状结构或苯环的(甲基)丙烯酸酯、乙烯基单体中的一种；
多官能团单体的混合物优选为丙烯酸异辛酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯中的两种以上混合。
进一步，所述的隔断层优选为PET材料的隔断层。
进一步，所述隔断层、红色量子点层、绿色量子点层组成基层，所述基层的两面还设有阻隔膜。
进一步，所述的阻隔膜优选为经过真空蒸镀处理的PET膜，红色量子点层及绿色量子点层分别与阻隔膜的具有蒸镀层的那一面结合。
一种应用于背光模组中的量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
①.按照配比配置紫外固化胶，并在70-90℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至45-55℃；
②.将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在45-55℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水；
③.将步骤②得到的含有绿色量子点的胶水涂布在阻隔膜上，并将上表面覆上隔断层，经UV固化装置进行固化得到下为阻隔膜中间为绿色量子层上为隔断层的绿色量子点膜；
④.将步骤③得到的绿色量子点膜作为基膜，在隔断层上表面再涂布含有红色量子点的胶水，并在胶水层上面覆上阻隔膜，经UV固化装置进行固化最终得到同时含有红、绿色量子点的多层结构的量子点膜；
上述步骤均在惰性气体或氮气保护下进行。
本发明的有益效果在于：1.通过考虑不同种类量子点之间、量子点与紫外固化胶水中各组分之间的相互作用对量子点性能的影响，以及量子点膜制备条件等因素对其稳定性的影响，从引起量子点荧光淬灭的原因入手提供一种可以有效提高量子点成膜后的初始荧光量子产率的方法并尽量降低由外界因素引起的荧光强度的衰减。从而得到一种色域范围广、色彩纯度高、使用寿命长的量子点膜产品。
2.针对红、绿量子点的结构与特性，分别配制与量子点相容性好，并具有良好阻水阻氧性能的紫外固化胶。红色和绿色量子点分别溶入配制的胶水中，避免了由于两种不同量子点之间近距离相互作用引起的荧光共振能量转移而导致的荧光淬灭，有效的提高了量子点膜的初始荧光量子产率。
3.量子点加入胶水后搅拌分散过程中注意温度控制，即提高温度可降低胶水黏度利于量子点在胶水中分散均匀。但温度要控制适当不可过高，防止量子点表面被破坏产生过多缺陷使能量通过热的形式失去而导致荧光强度下降。
4.红、绿量子点层中间由一层隔断层隔开在生产中简单易行且避免了两种不同量子点成膜前的相互作用，有效的保证了量子点膜的初始荧光量子产率并延长了量子点膜的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的量子点膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图1，一种应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于包括隔断层1、分别设于隔断层1两面的红色量子点层2和绿色量子点层3。本实施例中所述的隔断层1为PET隔断层。
所述的红色量子点层2由紫外固化胶4和分布在紫外固化胶4中的红色量子点5组成，所述的绿色量子点层3由紫外固化胶4和分布在紫外固化胶4中的绿色量子点6组成。
所述的紫外固化胶4由下列组分组成：
树脂：46质量份；
单体：50质量份；
光引发剂：2.2质量份；
扩散粒子：1质量份。
其中，树脂选用丙烯酸类树脂、改性环氧树脂、有机硅低聚物、聚丁二烯低聚物中的一种。丙烯酸类树脂又可选用聚（甲基）丙烯酸甲酯或聚（甲基）丙烯酸丁酯或聚氨酯丙烯酸酯。
其中，所述的单体为单官能团单体或多官能团单体的混合物。当单体选用单官能团单体时，该单官能团单体选用丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟基酯、带有环状结构或苯环的(甲基)丙烯酸酯、乙烯基单体中的一种。具体的，丙烯酸烷基酯可选用丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯中的一种；(甲基)丙烯酸羟基酯可选用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、己内酯丙烯酸酯中的一种；带有环状结构或苯环的(甲基)丙烯酸酯可选用2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃酯、乙氧化四氢呋喃丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷丙烯酸酯中的一种；乙烯基单体可选用苯乙烯、N- 乙烯基吡咯烷酮、4- 羟丁基乙烯基醚中的一种。当单体多官能团单体的混合物时，该混合物选用丙烯酸异辛酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯中的两种以上混合。
其中，光引发剂选用Irgacure-819【德国巴斯夫股份公司生产】或Irgacure-TPO【德国巴斯夫股份公司生产】；
其中，扩散粒子7选用硫化锌或二氧化钛或有机硅微粒或PMMA，且粒径范围控制在1μm～10μm之间（包括1μm和10μm）。
本实施例中所述隔断层、红色量子点层、绿色量子点层组成基层，所述基层的两面还设有阻隔膜，以进一步达到阻隔周围环境的作用。本实施例中该阻隔膜为经过真空蒸镀处理的PET膜。真空蒸镀的蒸镀层为二氧化硅蒸镀层，当然也可以是其他蒸镀膜。红色量子点层及绿色量子点层分别与阻隔膜的具有蒸镀层的那一面结合。
实施例二
所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：45质量份；
单体：46质量份；
光引发剂：3质量份；
扩散粒子：0.5质量份。
其余实施方式与实施例一的实施方式相同。
实施例三
所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：48质量份；
单体：45质量份；
光引发剂：1.5质量份；
扩散粒子：1.7质量份。
其余实施方式与实施例一的实施方式相同。
实施例四
所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：50质量份；
单体：48.5质量份；
光引发剂：1质量份；
扩散粒子：2质量份。
其余实施方式与实施例一的实施方式相同。
实施例五
所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：49质量份；
单体：49.5质量份；
光引发剂：2质量份；
扩散粒子：0.8质量份。
其余实施方式与实施例一的实施方式相同。
实施例六
所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：47质量份；
单体：47质量份；
光引发剂：2.5质量份；
扩散粒子：1.5质量份。
其余实施方式与实施例一的实施方式相同。
实施例七
上述实施例中的应用于背光模组中的量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
①.按照配比配置紫外固化胶，并在80℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至50℃；
②.将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在50℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水；
③.将步骤②得到的含有绿色量子点的胶水涂布在阻隔膜上，并将上表面覆上隔断层，经UV固化装置进行固化得到下为阻隔膜中间为绿色量子层上为隔断层的绿色量子点膜；
④.将步骤③得到的绿色量子点膜作为基膜，在隔断层上表面再涂布含有红色量子点的胶水，并在胶水层上面覆上阻隔膜，经UV固化装置进行固化最终得到同时含有红、绿色量子点的多层结构的量子点膜。
上述步骤①、②、③、④均在惰性气体（例如氩气）或氮气保护下进行，全程避免量子点与氧气或水汽相接触。
实施例八
步骤①中，按照配比配置紫外固化胶，并在70℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至55℃。
步骤②中，将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在45℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水。
其余实施方式与实施例七相同。
实施例九
步骤①中，按照配比配置紫外固化胶，并在90℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至45℃。
步骤②中，将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在54℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水。
其余实施方式与实施例七相同。
实施例十
步骤①中，按照配比配置紫外固化胶，并在86℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至42℃。
步骤②中，将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在55℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水。
其余实施方式与实施例七相同。
实施例十一
步骤①中，按照配比配置紫外固化胶，并在75℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至53℃。
步骤②中，将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在43℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水。
其余实施方式与实施例七相同。

Claims (8)

1.一种应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于包括隔断层、分别设于隔断层两面的红色量子点层和绿色量子点层；
所述的红色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的红色量子点组成，所述的绿色量子点层由紫外固化胶和分布在紫外固化胶中的绿色量子点组成。
2.如权利要求1所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述的紫外固化胶由下列组分组成：
树脂：45-50质量份；
单体：45-50质量份；
光引发剂：1-3质量份；
扩散粒子：0.5-2质量份。
3.如权利要求2所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述的树脂为丙烯酸类树脂、改性环氧树脂、有机硅低聚物、聚丁二烯低聚物中的一种；
所述的单体为单官能团单体或多官能团单体的混合物；
所述的光引发剂为Irgacure-819或Irgacure-TPO；
所述的扩散粒子为硫化锌或二氧化钛或有机硅微粒或PMMA，且粒径范围在1μm～10μm。
4.如权利要求3所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述的单官能团单体为丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟基酯、带有环状结构或苯环的(甲基)丙烯酸酯、乙烯基单体中的一种；
多官能团单体的混合物为丙烯酸异辛酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、苄基甲基丙烯酸酯中的两种以上混合。
5.如权利要求1-4之一所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述的隔断层为PET材料的隔断层。
6.如权利要求1-4之一所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述隔断层、红色量子点层、绿色量子点层组成基层，所述基层的两面还设有阻隔膜。
7.如权利要求6所述的应用于背光模组中的量子点膜，其特征在于：所述的阻隔膜为经过真空蒸镀处理的PET膜，红色量子点层及绿色量子点层分别与阻隔膜的具有蒸镀层的那一面结合。
8.如权利要求6所述的应用于背光模组中的量子点膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①.按照配比配置紫外固化胶，并在70-90℃恒温条件搅拌至混合均匀，混合均匀后冷却至45-55℃；
②.将红色量子点和绿色量子点分别加入配制好的紫外固化胶中，并保持在恒温在45-55℃条件下搅拌使量子点分散均匀，从而得到分别含有红色和绿色量子点的胶水；
③.将步骤②得到的含有绿色量子点的胶水涂布在阻隔膜上，并将上表面覆上隔断层，经UV固化装置进行固化得到下为阻隔膜中间为绿色量子层上为隔断层的绿色量子点膜；
④.将步骤③得到的绿色量子点膜作为基膜，在隔断层上表面再涂布含有红色量子点的胶水，并在胶水层上面覆上阻隔膜，经UV固化装置进行固化最终得到同时含有红、绿色量子点的多层结构的量子点膜；
上述步骤均在惰性气体或氮气保护下进行；
上述步骤均在惰性气体或氮气保护下进行。
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