CN107118618A - 一种喷墨打印制备qdcf液晶面板用量子点墨水及制备方法 - Google Patents

一种喷墨打印制备qdcf液晶面板用量子点墨水及制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种用于喷墨打印制备量子点彩色滤光片液晶面板的量子点墨水，按重量份计，量子点墨水包括：60‑80份的非极性溶剂、15‑20份的分散树脂、1‑3份的表面配体和5‑20份的量子点材料，克服了光刻制备方法的缺陷，降低了量子点的损耗，降低了QDCF面板的制备成本，因采用低温蒸发的方式即可除去溶剂，提高了QDCF的制备效率，同时使镉系量子点材料在QDCF中的应用成为可能。

Description

一种喷墨打印制备QDCF液晶面板用量子点墨水及制备方法
技术领域
本申请涉及一种量子点发光技术领域，尤其涉及一种喷墨打印制备QDCF液晶面板用量子点墨水及其制备方法。
背景技术
目前，量子点彩色滤光片（QDCF）像素点的制备沿用彩色滤光片（CF）的制备工艺，主要采用将不同颜色的量子点分散于现有产业化生产的负性光刻胶中，形成量子点光刻胶，进行QDCF的像素点的制备，期间需要提升量子点自身的耐热、耐碱的稳定性，需要对量子点材料的各种性能进行提升，虽然合理的改变量子点壳层材料及厚度可以逐渐的改善量子点的耐热、耐碱稳定性，即使目前最优的量子点制备的负性光刻胶，其整体光转换效率同样降低20%-30%。另一方面，固化过程中量子点材料对UV固化光的转换有影响，降低了UV固化光的利用率，同时，光刻的方式，必然造成大量的量子点光刻胶被去除，大幅度增加量子点的成本消耗。另外，因光刻工艺限制和环境要求，作为目前最优的量子点显示材料的光致发光镉系量子点材料不能被应用到QDCF的制备中。
对此，已有申请人提出制备可用于喷墨打印的量子点墨水，如TCL在CN105907180A中提出的量子点墨水主要采用0.01-20%的量子点含量，及80-99.99%混合溶剂，但其制备的量子点喷墨墨水中不含有树脂基体，喷墨打印形成的量子点像素点粘结力低，仅能应用于QLED封装类像素层的制备，不能用于QDCF液晶面板的制备，而且其应用的溶剂绝大部分为苯类，具有较高的毒性。在CN105907179A中公开了一种降低树脂结构对量子点效率影响，包含脂肪族的聚碳酸酯结构的量子点油墨，但此种专用结构树脂的成本高。现有技术中也未公开一种用于喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水及其制备方法，克服了光刻制备方法的缺陷，提高了QDCF的制备效率，降低了QDCF的制备成本，使镉系量子点材料在QDCF中的应用成为可能。
适合喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水要求其粘度低于30cps，通常在10cps左右，表面张力要求小于40达因/厘米，通常为25-35达因/厘米。因QLED与QDCF的原理不同，现有的喷墨打印制备电致发光器件的量子点墨水不适合用于喷墨打印制备QDCF液晶面板，故如何配制适合喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水是本领域的技术难点，本发明的发明人发现，将非极性溶剂、分散树脂、表面配体和量子点材料混合，并适当调整各组分的比例，即可获得适用于喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水。其中，表面配体和分散树脂的加入解决了QDCF所用量子点墨水中量子点浓度高不易分散的问题，表面配体提高了量子点在墨水中的分散稳定性，分散树脂则改变了墨水的表面张力和粘结性，成膜后，分散树脂还起到了量子点水氧阻隔作用。
本发明所提出的用于喷墨打印制备QDCF液晶面板的量子点墨水的配方为：按重量计，非极性溶剂60-80份，分散树脂15-20份，表面配体1-3份和量子点材料5-20份。
量子点墨水中使用非极性溶剂，避免了溶剂的极性带来的问题。为减少干燥时间，采用低沸点非极性超干溶剂，非苯类溶剂的沸点低于100℃，苯类溶剂的苯环上具有少于三个取代基。非极性溶剂可为环己烷、己烷、60-90℃石油醚、苯、甲苯、和二甲苯中的一种以上，优选采用环己烷、己烷。溶剂一般采用氢氧化钙进行除水，蒸馏备用。
采用的量子点材料，主要为能够辐射单色可见光的镉系量子点、磷化铟系量子点、钙钛矿量子点材料，优选CdSe/CdS/ZnS，InP/GaP/ZnS，InP/ZnSe/ZnS。由于采用喷墨打印制备QDCF液晶面板，传统工艺中的镉污染问题和量子点材料的浪费问题不复存在，使光致发光镉系量子点材料在制备QDCF中得以使用，因光致发光镉系量子点材料具有更窄的基色半峰宽，更高的光转换效率，其应用提高了QDCF液晶面板的显示色域。量子点墨水中量子点的含量考虑了量子点的光转换效率及后期像素点的的制备厚度，满足量子点将蓝光全吸收并进行转化的要求。
现有技术配方的量子点墨水（QLED）主要为电致发光的量子点墨水，对聚合物有导电性的要求，因QLED和QDCF的原理不同，本发明的分散树脂要求有非常高的粘结能力，耐黄变性能，提高量子点材料的附着力，同时具有非常好的流动性，优选分子量在2000-10000之间，使量子点墨水的表面张力和粘结性满足喷墨打印制备QDCF液晶面板的需要，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，EVA树脂等，结合量子点材料自身的性能，优选EVA树脂。
表面配体主要选择行业内公知的表面配体，脂肪酸、磷脂、十八烯、烷基硫醇等。
本发明提供的量子点墨水，工艺配方简单，可直接在具有树脂BM的基板上进行QDCF像素点的喷墨打印，对量子点材料本身和树脂BM具有非常好的粘结性，克服了光刻制备方法的缺陷，降低了量子点的损耗，降低了QDCF面板的制备成本，因采用低温蒸发的方式即可除去溶剂，提高了QDCF的制备效率，同时，使镉系量子点材料在QDCF中的应用成为可能。
一种制备如上述的量子点墨水的方法，包括以下步骤：
采用配方量的一部分非极性溶剂将配方量的分散树脂溶解，置于手套箱环境中备用；将含有配方量的量子点材料的溶液真空减压蒸馏，去除量子点材料溶液中的溶剂，干燥；向所述量子点材料中加入另一部分非极性溶剂和表面配体的溶液，超声分散；最后加入备用分散树脂溶液，超声分散，即得单色的量子点墨水。通过此方法，可采用不同粒径的量子点材料，制备得到不同颜色（红色，绿色）的光致发光量子点喷墨墨水。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
打印用量子点喷墨墨水的制备：采用超干环己烷40ml，EVA树脂15g，进行溶解，在手套箱环境中备用，将100mL量子点材料的绿色量子点CdSe/ZnS原料溶液（5%）进行减压蒸馏，得到绿色量子点粉末，向其中加入40ml环己烷+2%磷脂溶液进行量子点材料的混合，采用超声分散10-15分钟后，向其中加入上述备用EVA溶液，继续进行超声分散，分散20分钟后，即可得到单色量子点喷墨墨水。
实施例2
打印用量子点喷墨墨水的制备：采用超干环己烷30ml，EVA树脂20g，进行溶解，在手套箱环境中备用，将50mL量子点材料的原料溶液（15%）进行减压蒸馏，得到单色量子点粉末，向其中加入60ml环己烷+2%十八烯溶液进行量子点材料的混合，采用超声分散10-15分钟后，向其中加入上述备用EVA溶液，继续进行超声分散，分散20分钟后，即可得到单色量子点喷墨墨水。
实施例3
打印用量子点喷墨墨水的制备：采用超干环己烷30ml，聚醚树脂20g，进行溶解，在手套箱环境中备用，将150mL量子点材料的原料溶液（5%）进行减压蒸馏，得到单色量子点粉末，向其中加入50ml环己烷+2%十八烯溶液进行量子点材料的混合，采用超声分散10-15分钟后，向其中加入上述备用聚醚溶液，继续进行超声分散，分散20分钟后，即可得到单色量子点喷墨墨水。
以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于喷墨打印制备量子点彩色滤光片液晶面板的量子点墨水，其特征在于，按重量份计，包括：
60-80份的非极性溶剂；15-20份的分散树脂；1-3份的表面配体和5-20份的量子点材料。
2.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述非极性溶剂的沸点低于100℃。
3.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述非极性溶剂为苯环上具有少于三个取代基的苯类溶剂。
4.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述非极性溶剂为环己烷、己烷、60-90℃石油醚、苯、甲苯和二甲苯中的一种以上。
5.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述分散树脂的分子量在2000-10000之间。
6.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述分散树脂为EVA树脂、聚甲基丙烯酸树脂和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种以上。
7.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述量子点材料为能够辐射单色可见光的镉系量子点、磷化铟系量子点、钙钛矿量子点。
8.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于：所述量子点材料为CdSe/CdS/ZnS、InP/GaP/ZnS、InP/ZnSe/ZnS中的一种。
9.如权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述表面配体为磷脂、脂肪酸、十八烯、烷基硫醇中的一种以上。
10.一种制备如权利要求1-9任一项的用于喷墨打印制备量子点彩色滤光片液晶面板的量子点墨水的方法，包括以下步骤：
采用配方量的一部分非极性溶剂将配方量的分散树脂溶解，置于手套箱环境中备用；
将含有配方量的量子点材料的溶液真空减压蒸馏，去除量子点材料溶液中的溶剂，干燥；
向所述量子点材料中加入另一部分非极性溶剂和表面配体的溶液，超声分散；
最后加入备用分散树脂溶液，超声分散，即得单色的量子点墨水。
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