CN108072930B - 一种具有量子点膜片阵列和量子点网点的导光板及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于背光显示领域，具体涉及具有量子点膜片阵列和量子点网点的导光板及其应用。为了解决现有显示设备的色域稳定性和辉度稳定性较差的问题，本发明提供一种具有量子点膜片阵列和量子点网点的导光板及其应用。所述导光板的入光面贴有至少一个量子点膜片；所述导光板的出光面的相对面印刷有量子点网点，所述量子点网点包括红色量子点和绿色量子点。该导光板应用于显示设备中，显示设备具有较好的色域稳定性和辉度稳定性。
Description
技术领域
本发明属于背光显示领域，具体涉及具有量子点膜片阵列和量子点网点的导光板及其应用。
背景技术
量子点(Quantum Dots，QDs)是一种尺寸小于或接近体相材料激子波尔半径，表现出量子效应的纳米颗粒，通常它们是由一定数量实际原子组成的聚集体，且尺寸小于100nm，所以又被称为纳米点。量子点的种类很多，按材料组成可分为半导体量子点和碳量子点。其中研究较多的半导体量子点是基于II－VI族(如CdSe，ZnO，MgS)的荧光纳米材料。
作为一种新型的无机纳米材料，半导体量子点由于量子限域效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优良的光电特性，使其逐渐成为广大科学工作者关注的焦点。这些优良的光电特性主要包括量子产率高、荧光寿命长、光稳定性好、斯托克斯位移大，吸收光谱宽，可从阈值一直延续到紫外，荧光光谱半峰宽窄，对称性好，荧光峰的位置容易控制等。由于这些优良的光电特性，量子点开始取代传统的有机染料被广泛应用于材料学、显示设备等领域。
然而量子点在拥有优异的发光特性的同时却具有不稳定的特点，即随着温度的升高，其晶体表面的缺陷将会加大，材料出现整体荧光效率下降和荧光强度降低的现象。而在大尺寸显示器面板材料中，电能在通过电子元件时会部分转化为热能的形式并放出，导致显示器内部温度随着开机时间的延长而升高，量子点表面的晶体缺陷将会随着温度的升高而加大，出现光学性能衰减的情况，从而导致QD-LED显示器的颜色会随着使用时间的增长变得弱化。此外，当前显示器行业飞速发展，逐渐产生了曲面、柔性等新型显示设备，这对面板中的量子点膜的结构提出了新的要求。因此在赋予显示设备更多的外观设计的同时充分发挥量子点高色域的显示优势并进一步提高量子点显示的稳定性仍是该行业一个尚待解决的重大难题。
发明内容
为了解决现有显示设备的色域稳定性和辉度稳定性较差的问题，本发明提供一种具有量子点膜片阵列和量子点网点的导光板及其应用。该导光板应用于显示设备中，显示设备具有较好的色域稳定性和辉度稳定性。
导光板入光面贴低维量子点膜片可以用来替代现有的量子点膜片技术，大大降低成本，但会带来白光经导光板色衰的问题，这个就需要用导光板上的量子点网点解决。
所述新型导光板的设计方案原料廉价易得，工艺简单、成本较低，可用于快速实现大规模生产和应用。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种导光板，所述导光板的入光面贴有至少一个量子点膜片；所述导光板的出光面的相对面印刷有量子点网点，所述量子点网点包括红色量子点和绿色量子点。
进一步的，所述导光板的入光面贴有若干量子点膜片，所述若干量子点膜片形成阵列；所述导光板的出光面的相对面印刷有量子点网点，所述量子点网点包括红色量子点和绿色量子点。
当使用侧入式光源时，所述导光板的前表面(入光面)贴有若干量子点膜片，所述若干量子点膜片形成阵列；所述导光板的下表面(出光面的对立面)印刷有量子点网点，所述量子点网点包括红色量子点和绿色量子点。
导光板相当于一个长方体，在使用侧入式光源时，它的前表面正对光源，是入光面，上表面是出光面。本发明需要在前表面(入光面)贴量子点膜片阵列，在下表面(出光面的对面)印刷量子点网点。网点印刷在出光面的对面是为了反射，提高光的利用率。
进一步的，所述量子点膜片包括量子点胶层，所述量子点胶层包括胶黏剂树脂、无机粒子、红色量子点和绿色量子点。
进一步的，所述量子点膜片包括量子点胶层，所述量子点胶层中无机粒子的重量百分含量为0.01％-30％。
进一步的，所述量子点膜片包括量子点胶层，所述量子点胶层中量子点的重量百分含量为0.1％-6％。
量子点包括红色量子点和绿色量子点。
进一步的，所述量子点膜片包括上PET层、量子点胶层和下PET层；所述量子点胶层置于所述上PET层和下PET层之间。
进一步的，所述量子点膜片的形状选自长方形或正方形中的一种，所述若干量子点膜片形成阵列。
进一步的，相邻量子点膜片的相邻边之间的间距是0.05-4mm。
进一步的，在所述量子点网点中，所述量子点的含量为0.1％-30％，所述含量为重量百分比。
在量子点网点中，所述量子点的含量为2％-8％。
所述量子点胶层内无机粒子的含量为0.2％-6％。所述量子点胶层内量子点的含量是0.2％-0.9％。
进一步的，在量子点网点中，所述量子点的含量为2％-6.75％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为1.8％-6％。所述量子点胶层内量子点的含量是0.525％-0.9％。
在量子点网点中，红色量子点的含量为1％-3％，绿色量子点的含量为1％-5％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为0.2％-6％，红色量子点的含量是0.1％-0.45％，绿色量子点的含量是0.1％-0.45％。前述技术方案包括实施例1-6。
进一步的，在量子点网点中，红色量子点的含量为1％-2.25％，绿色量子点的含量为1％-4.5％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为1.8％-6％，红色量子点的含量是0.225％-0.45％，绿色量子点的含量是0.3％-0.45％。前述技术方案包括实施例1-3。
本发明还提供所述的导光板的应用，所述导光板用于背光模组中。
所述导光板可选自现有的扩散膜。
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高耐水氧的含低维量子点膜片的新型导光板的制备方法，即将粒径大小不同的硒化镉作为红、绿色的量子点分散液与无机粒子及UV胶水体系充分搅拌混匀，经双面PET辊压和紫外等照射固化得到成卷的量子点量产膜片。将上述所得的二维量子点膜片进行合理尺寸的裁切，得到相应的条状或小方片状的量子点膜片并用UV固化胶水等间距地粘接在导光板的入光面，最后进行固化，得到新型导光板。
本发明提供一种新型导光板的设计方案，所述的设计方案的主要步骤包括：首先，将红、绿色量子点和UV光固化胶体系按一定比例充分混匀，均匀涂布在两张PET膜片内，经过UV固化，制备相应的量子点膜片，并裁切成微小片状和条状膜片制备相应的零维及一维量子点膜片。随后将该低维膜片粘接在导光板入光面上，并在其下表面印刷带有量子点的网点，制备得到新型导光板。所述量子点选用高耐水氧材质的量子点。其中，所述的量子点和UV固化胶水为高耐水氧体系。最后，将所该导光板和棱镜片、偏光片、液晶面板构成液晶显示模组。
其中，所述的量子点分散液分别为硒化镉IBOA溶液，红色量子点的硒化镉纳晶的粒径为6.3nm，绿色量子点的硒化镉纳晶的粒径为3.1nm，二者的质量比可根据具体的光学显示性能要求进行调节。
本发明提供一种量子点膜，所述量子点膜包括量子点胶层，所述量子点胶层包括红色量子点、绿色量子点、无机粒子和胶黏剂树脂。
在量子点膜片中，所述无机粒子选自二氧化钛、或二氧化硅中的至少一种。
在量子点膜片中，所述无机粒子的粒径为0.3-0.8微米。
进一步的，所述量子点膜还包括上PET层、和下PET层，所述量子点胶层位于上PET层和下PET层之间。
所述量子点胶层的厚度为45-155微米。
在制备过程中，量子点胶层的无机粒子和量子点先别配成分散液，无机粒子分散于IBOA中形成分散液，红色量子点分散在氨基硅油中配制成分散液，绿色量子点分散在氨基硅油中配制成分散液，量子点胶层的胶黏剂树脂的选自丙烯酸酯类UV固化胶水。所述无机粒子分散液、红色量子点分散液、绿色量子点分散液、丙烯酸酯类UV固化胶水的重量比例为：0.5-5:1-3:1-3:100。
进一步的，所述无机粒子分散液、红色量子点分散液、绿色量子点分散液、丙烯酸酯类UV固化胶水的重量比例为：1.5-4.5:1.5-3:2-3:100。
进一步的，在量子点胶层分散液中，在无机粒子分散液中，无机粒子占分散液的重量百分含量是5％-50％。
进一步的，在量子点胶层分散液中，在红色量子点分散液中，红色量子点占分散液的重量百分含量是5％-15％。
进一步的，在量子点胶层分散液中，在绿色量子点分散液中，绿色量子点占分散液的重量百分含量是5％-15％。
所述胶黏剂树脂选自丙烯酸酯类UV固化胶。
本发明还提供一种导光板，所述导光板的入光面粘贴有量子点膜片，所述量子点膜片形成阵列。
进一步的，所述量子点膜片是带状。
所述带状量子点膜片的长度为150-2000mm，宽度为0.1-4mm。
进一步的，所述相邻的带状量子点膜片的相邻边的间距是0-0.5mm。如果量子点条的宽度和导光板的厚度一样的话，其实只要贴一条就够了，这样间距可认为是0。
进一步的，所述量子点膜片是正方形。
所述正方形量子点膜片的边长为0.1-4mm。
进一步的，所述相邻的正方形量子点膜片是相邻边的间距是0.05-4mm。
在制备过程中，所述量子点网点的材料先配制成量子点浆料，所述量子点浆料包括红色量子点分散液、绿色量子点分散液和印刷油墨。
所述量子点浆料中，所述红色量子点分散液、绿色量子点分散液和印刷油墨的重量比例为：0.3-15:0.5-30:100。
进一步的，在所述量子点浆料中，所述红色量子点分散液、绿色量子点分散液和印刷油墨的重量比例为：0.67-15:0.67-30:100。
进一步的，在所述量子点浆料中，在红色量子点分散液中，红色量子点占分散液的重量百分含量是5％-25％。
进一步的，在所述量子点浆料中，在绿色量子点分散液中，绿色量子点占分散液的重量百分含量是5％-25％。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种量子点网点的印刷方法，即将红、绿色的量子点分散液与印刷油墨充分搅拌混匀，后将上述混匀的量子点混合浆料经丝网印刷的方式印刷到导光板的下表面，制备得到印刷有量子点网点的导光板。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种基于低维量子点膜片和量子点网点导光板的背光模组在显示设备领域的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明的设计方案是基于现有工艺路线可实现快速、大规模量产；本发明的设计大大减少了量子点材料的实际用量，降低了成本；本发明所选用的PET膜为未经改性处理的商品化PET薄膜，来源广、成本低；本发明使用YUJIN的量子点和UV固化胶水的混合体系，该配方在苛刻的老化条件下仍具有良好的稳定性，因此对水氧阻隔限制小；本发明的设计能够有效降低量子点因受热而光学性能下降，大大提高了显示设备的正常使用寿命；本发明所设计的低维量子点膜片和量子点网点结合的导光板能有效降低白光沿导光板方向的色衰，提高光能利用率；本发明的设计方案对显示设备的外观设计的兼容性较强，对设计外型的限制较少，因而具有较为广泛的应用能力和量产的可行性。
本发明所制备的新型导光板具有高亮度和色彩对比度、广色域和较强的对水氧耐受性和热稳定性能，将在显示设备领域具有广泛的应用。本发明所提供的新型导光板具有优异的稳定性和光学性能；且对显示设备的外观设计具有较强的兼容能力，该设计方案所需原料廉价易得，工艺简单、成本较低，可用于实现高效的工业化生产。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的含一维量子点膜片和量子点网点的导光板结构示意图；
图2为本发明的实施例1制备的含一维量子点膜片和量子点网点的导光板立体图；
图3为本发明的实施例2制备的零维量子点膜片和量子点网点的导光板结构示意图；
图4为本发明的实施例2制备的零维量子点膜片和量子点网点的导光板立体图；
图5为本发明的实施例1制备的背光模组在高温、高温高湿和强蓝光环境下1000小时前后辉度数据对比点线图；
图6为本发明的实施例1制备的背光模组在高温、高温高湿和强蓝光环境下1000小时前后色坐标数据对比点线图；
图7为本发明的实施例2制备的背光模组在高温、高温高湿和强蓝光环境下1000小时前后辉度数据对比点线图；
图8为本发明的实施例2制备的背光模组在高温、高温高湿和强蓝光环境下1000小时前后色坐标数据对比点线图。图中的Wx，Wy表示色坐标的横竖轴数据；
图9为本发明提供的导光板安装在背光模组中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本发明的其中一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，导光板是个长方体，下表面有量子点网点，前表面就是贴量子点膜片的那个面是入光面，上表面是出光面。下表面是与上表面相对的一面。
图1、图2为本发明的实施例1制备的含一维量子点膜片和量子点网点的导光板结构示意图和立体图；其中1为量子点网点，2为一维量子点膜片。
图3、图4为本发明的实施例2制备的零维量子点膜片和量子点网点的导光板结构示意图和立体图；其中1为量子点网点，2为零维量子点膜片。
如图9所述，将量子点膜片粘贴到导光板的入光面，导光板的下表面印刷量点子网点，棱镜片2置于导光板1的上方，偏光片3置于棱镜片2的上方，液晶面板4置于偏光片3的上方。导光板1的入光面设置有侧入式光源。
实施例1
一、量子点网点印刷的导光板的制备
称量含有15g红色硒化镉的氨基硅油分散液、20g绿色硒化镉的氨基硅油分散液、100g印刷油墨，并将混合液中机械搅拌3小时，静置得到量子点混合浆料。上述原料的质量比为0.15：0.2：1以实现白平衡。将上述混匀的量子点混合浆料经丝网印刷的方式印刷到导光板的下表面，制备得到量子点网点印刷的导光板。在量子点网点中，红色量子点的含量为2.25％，绿色量子点的含量为3％。
二、一维量子点膜片的制备
称量90g固含量为40％的二氧化钛丙烯酸异冰片酯(IBOA)分散液在震荡器上搅拌混匀后，加入到含有30g红色硒化镉的氨基硅油分散液、40g绿色硒化镉的氨基硅油分散液、2000g丙烯酸酯类UV固化胶的混合液中并机械搅拌5小时，静置得到量子点混合胶水。上述原料的质量比为0.045：0.015：0.02：1。
将上述混匀的量子点胶水经螺杆泵注入模头并均匀涂布在两片PET膜之间，经辊压和紫外照射固化、裁切得到二维量子点膜片，其胶层厚度控制为355微米；所述量子点胶层内无机粒子的含量为1.8％，红色量子点的含量是0.225％，绿色量子点的含量是0.3％。
将上述二维量子点膜片裁切成一维带状量子点膜片，长297mm，宽1mm，间距0.2mm，用UV固化胶粘接导光板入光面后经紫外照射固化并熟化24小时后得到所需样品。样品均可规模生产并可不受显示设备的外观限制而使用(见附图1)。
三、含一维量子点膜片的新型导光板的测试
将上述新型导光板与棱镜片、蓝光源组成背光模组后，在CS-2000型辉度仪上进行辉度和白点测试(色坐标Wxy的测试)。之后，将新型导光板分为3组，每组5个样品分别置于高温烘箱、高温高湿烘箱和蓝光盒子中1000小时后再度组装并进行辉度和白点测试，并做比较。其中，辉度取中心点值，色坐标取平均值。进一步，高温烘箱温度条件设置为80摄氏度；高温高湿箱条件设置为65摄氏度、湿度为95％；蓝光盒子条件设置为70倍强蓝光照射。其测试结果比较如下：
经过上述极限的测试条件，无论是高温、高温高湿还是强蓝光照射，新型导光板都展现出高辉度并且其辉度和色坐标的波动范围都小于2％(见附图5和6)。以上测试结果表明该导光板具有优异的稳定性和光学性能。
实施例2
一、量子点网点印刷的导光板的制备
称量含有10g红色硒化镉的氨基硅油分散液、30g绿色硒化镉的氨基硅油分散液、100g油墨的混合液中并机械搅拌3小时，静置得到量子点混合浆料。上述原料的质量比为0.1：0.3：1以实现白平衡。将上述混匀的量子点混合浆料经丝网印刷的方式印刷到导光板的下表面，制备得到量子点网点印刷的导光板。在量子点网点中，红色量子点的含量为2.25％，绿色量子点的含量为3％。
二、零维量子点膜片的制备
称量90g固含量为40％的二氧化钛IBOA分散液在震荡器上搅拌混匀后，加入到含有30g红色硒化镉的氨基硅油分散液、40g绿色硒化镉的氨基硅油分散液、2000g丙烯酸酯类UV固化胶的混合液中并机械搅拌5小时，静置得到量子点混合胶水。上述原料的质量比为0.045：0.015：0.02：1。
将上述混匀的量子点胶水经螺杆泵注入模头并均匀涂布在两片PET膜之间，经辊压和紫外照射固化、裁切得到二维量子点膜片，其量子点胶层厚度控制为355微米；所述量子点胶层内无机粒子的含量为1.8％，红色量子点的含量是0.225％，绿色量子点的含量是0.3％。
将上述二维量子点膜片裁切成零维正方形小片状量子点膜片，边长为4mm，间距为4mm，用UV固化胶等间距粘接导光板入光面后经紫外照射固化并熟化24小时后得到所需样品。样品均可规模生产并可不受显示设备的外观限制而使用(见附图2)。
三、含零维量子点膜片的新型导光板的测试
将上述新型导光板与棱镜片、蓝光源组成背光模组后，在CS-2000型辉度仪上进行辉度和白点测试。之后，将新型导光板分为3组，每组5个样品分别置于高温烘箱、高温高湿烘箱和蓝光盒子中1000小时后再度组装并进行辉度和白点测试，并做比较。其中，辉度取中心点值，色坐标取平均值。进一步，高温烘箱温度条件设置为80摄氏度；高温高湿箱条件设置为65摄氏度、湿度为95％；蓝光盒子设置为70倍强蓝光照射。其测试结果比较如下：
经过上述极限的测试条件，无论是高温、高温高湿还是强蓝光照射，新型导光板都展现出高辉度并且其辉度和色坐标的波动范围都小于1.5％(见附图7和8)。以上测试结果表明该导光板具有优异的稳定性和光学性能。
实施例3
如实施例1提供的量子点网点和一维量子点膜片阵列，其中网点所使用的所用红色硒化镉的氨基硅油分散液、绿色硒化镉的氨基硅油分散液和印刷油墨的为1：1：15；一维量子点膜片所用二氧化钛IBOA分散液、红色量子点氨基硅油分散液、绿色量子点的氨基硅油分散液、丙烯酸酯类UV固化胶水质量比为1.5：3：3：100。在量子点网点中，红色量子点的含量为1％，绿色量子点的含量为1％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为6％，红色量子点的含量是0.45％，绿色量子点的含量是0.45％。
实施例4
如实施例2提供的量子点网点和零维量子点膜片，其中网点所使用的所用红色硒化镉的氨基硅油分散液、绿色硒化镉的氨基硅油分散液和印刷油墨的为3：1：20；零维量子点膜片所用二氧化钛IBOA分散液、红色量子点氨基硅油分散液、绿色量子点的氨基硅油分散液和丙烯酸酯类UV固化胶质量比为2：1：2：100。在量子点网点中，红色量子点的含量为3％，绿色量子点的含量为1％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为0.8％，红色量子点的含量是0.15％，绿色量子点的含量是0.3％。
实施例5
如实施例1提供的量子点网点和一维量子点膜片，其中网点所使用的所用红色硒化镉的氨基硅油分散液、绿色硒化镉的氨基硅油分散液和印刷油墨的为1：2：10；一维量子点膜片所用二氧化钛IBOA分散液、红色量子点氨基硅油分散液、绿色量子点的氨基硅油分散液和丙烯酸酯类UV固化胶质量比为5：1：3：100。在量子点网点中，红色量子点的含量为1％，绿色量子点的含量为2％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为2％，红色量子点的含量是0.1％，绿色量子点的含量是0.3％。
实施例6
如实施例2提供的量子点网点和零维量子点膜片，其中网点所使用的所用红色硒化镉的氨基硅油分散液、绿色硒化镉的氨基硅油分散液和印刷油墨的为1：5：300；零维量子点膜片所用二氧化钛IBOA分散液、红色量子点氨基硅油分散液、绿色量子点的氨基硅油分散液和丙烯酸酯类UV固化胶质量比为0.5：2：1：100。在量子点网点中，红色量子点的含量为1％，绿色量子点的含量为5％。所述量子点胶层内无机粒子的含量为0.2％，红色量子点的含量是0.2％，绿色量子点的含量是0.1％。
表1本发明实施例提供的导光板的光学性能测试结果
注：表1中的色点指色坐标。
由表1中的检测结果可以得出，实施例1-6提供的导光板经高温、高温高湿、强蓝光照射检测，具有优异的色域稳定性和辉度稳定性。实施例1-3提供的导光板的稳定性更好一些。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (5)
1.一种导光板，其特征在于，所述导光板的出光面的相对面印刷有量子点网点，所述量子点网点包括红色量子点和绿色量子点，在量子点网点中，红色量子点的含量为1％-2.25％，绿色量子点的含量为1％-4.5％；所述导光板的入光面贴有若干量子点膜片，所述若干量子点膜片形成阵列；所述量子点膜片包括量子点胶层，所述量子点胶层包括胶黏剂树脂、无机粒子、红色量子点和绿色量子点；所述量子点胶层内无机粒子的含量为1.8％-6％，红色量子点的含量是0.225％-0.45％，绿色量子点的含量是0.3％-0.45％；在量子点膜片中，所述无机粒子的粒径为0.3-0.8微米；所述量子点胶层的厚度为45-155微米。
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述量子点膜片包括上PET层、量子点胶层和下PET层；所述量子点胶层置于所述上PET层和下PET层之间。
3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述量子点膜片的形状选自长方形或正方形中的一种。
4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，相邻量子点膜片的相邻边之间的间距是0.05-4mm。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的导光板的应用，其特征在于，所述导光板用于背光模组中。
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