CN108089370A - 一种无阻隔的量子点膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无需阻隔膜的量子点膜的制备方法。在量子点膜的制备过程中通过稳定性好的量子点的选择以及树脂的合理制备,在无阻隔功能的普通PET基材保护下,量子点膜仍可保持稳定的荧光性能和较长的使用寿命。进一步对量子点层外的上、下PET保护膜进行功能化涂布,在提升整个背光模组的性能的同时极大降低了整个背光模组的成本。
Description
技术领域
本发明属于光学膜领域,具体涉及一种无阻隔的量子点膜的制备方法。
背景技术
近几年量子点电视作为一种新兴的液晶显示设备(LCD)逐渐进入了人们的视野。它具有全色域显示、色彩还原能力强、效率高、节能性好等诸多优点,因而受到消费者的广泛关注。目前的量子点电视技术主要是将量子点制成一张光学薄膜,用它来替代传统背光模组中的下扩散膜片。在应用中量子点膜与蓝光LED搭配使用,为液晶屏幕提供了高纯度高亮度的白光光源,达到了增强LCD显示效果的作用,可以使LCD的色域范围提高到110%~120% NTSC。
量子点(Quantum Dot,简称QD)是一种新型的纳米发光材料,直径通常在2~10nm之间。由于尺寸小量子点具有很多特殊的优秀的光电性能,如:激发光波长范围宽、发射谱峰范围窄干扰小、发射光谱可通过改变量子点尺寸来控制、发光效率高等。但是由于尺寸小,也使量子点极易受水汽、氧气、温度等外界环境因素影响而导致荧光效率降低,寿命缩短。目前市面上的量子点膜多采用具有阻水阻氧性能的阻隔膜将量子点层的上下表面保护起来以保证量子点膜的荧光性能的稳定,延长它的使用寿命。虽然阻隔膜有助于保证量子点膜性能的稳定,但其较高的成本也使量子点膜的价格居高不下。
为了降低量子点膜的成本,使量子点电视的使用更加普及,有必要设计一种无需阻隔膜,且同时具有优良的荧光性能和较长荧光寿命的量子点膜。这种无需阻隔膜的量子点膜还可根据具体应用需求对保护膜的外部涂层进行功能化设计,可兼具传统背光模组中的扩散膜和增亮膜的功能。这种无阻隔量子点膜保证了量子点电视色域范围宽广、色彩纯度高的优点并有效降低产品成本,可以使量子点电视的推广应用更加普及。
CN201710270817.4公开了一种应用于背光模组中的量子点膜及其制备方法,该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。该专利通过设置隔断层以保证量子点膜的荧光量子产率从而延长量子点膜的使用寿命。但是这种方法增加了量子点膜的成本,不利于推广和普及。
CN201710133700.1公开了一种量子点膜及其制造方法,其中量子点层结构包括相邻设置的第一量子点层和第二量子点层。该量子点膜同样设置了隔断层。另外,所述量子点膜的第一基层结构或者第二基层结构的最外层具有棱镜层,但是第一基层和第二基层不同时具有所述棱镜层,对棱镜层的设置也存在局限性。且量子点膜的发光效率仅为70%。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种无需阻隔膜的、仍可保持稳定的荧光性能和较长使用寿命的量子点膜的制备方法。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种无阻隔量子点膜,包括量子点层、第一保护层和第二保护层,其中量子点层位于第一保护层和第二保护层中间,所述量子点层包括量子点和紫外固化胶水;其特征在于,所述量子层中的量子点包括红色量子点和绿色量子点,选自稳定性较好的核壳结构的量子点或胶囊结构的量子点,优选核壳结构的量子点。
其中,第一保护层和第二保护层为普通PET膜或一面根据功能需求进行表面涂布处理的PET膜,所述第一保护层和第二保护层的厚度为50μm~250μm,优选100μm。
优选的,PET膜经表面涂布处理,在所述PET膜的一面涂布具有微棱镜光学结构的聚光胶层,厚度为10μm~30μm,所述聚光胶层为若干平行三棱镜结构,优选为凸起棱线呈现周期性弦线结构的棱镜。
优选的,经表面涂布处理的PET膜的表面涂布含有机高分子粒子的具有扩散效果的胶层,胶层中所述粒子可选为PMMA,PBMA, PS,PU或Nylon中的一种或两种,粒径范围为3μm~20μm,胶层基质为热固化类型或UV固化型的丙烯酸树脂或聚氨酯树脂,所得量子点膜的透光率在70%以上,并且在95%以下,雾度在60%以上,并且在90%以下。
本发明当第一保护层和第二保护层均为有表面涂层PET时,可为同种表面涂层也可为两种不同表面涂层PET基材;且第一保护层和第二保护层的雾度大于等于3%。
本发明所述核壳结构量子点核心部分由Cd,Zn,Se,Te,S元素组成,再由Al,Ni或Ti金属元素对核心结构进行包覆处理形成外壳层。
本发明所述量子点层中的紫外固化胶水由树脂、单体、扩散粒子和光引发剂组成,其中树脂为与量子点相容性较好的疏水性树脂,优选为丙烯酸类树脂。
本发明所述含有第一保护层和第二保护层结构的量子点膜有多种结构搭配,由上至下结构可为:普通PET/量子点层/普通PET;普通PET/量子点层/有表面涂层PET;有表面涂层PET /量子点层/普通PET;有表面涂层PET /量子点层/有表面涂层PET。
另一方面,本发明还提供一种背光模组,该背光模组包括至少一种上述无阻隔量子点膜。
附图说明
图1是本发明量子点膜的结构示意图;
图2是本发明背光模组结构图。
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
本发明的量子点膜,其结构如图1所示包括:上保护膜11、量子点层12和下保护膜13。
其中上、下保护膜均为普通PET膜(厚度范围50μm~250μm),PET外表面(即不与量子点层接触的一面)可根据具体应用需求进行功能化处理:可在PET外表面涂布含功能性粒子的具有扩散效果的胶层(厚度约为10μm~20μm),粒子一般为多分散的有机高分子粒子,可选为PMMA,PBMA, PS,PU或Nylon中的一种或两种;并且根据对雾度和透光率的具体要求对粒子的添加量和粒径的选择进行适当的调整(粒径范围通常在3μm~20μm),胶层基质为热固化型或UV固化型的丙烯酸树脂或聚氨酯树脂。
本发明优选的配比调整方式为,所得量子点膜的透光率在70%以上,且在95%以下;雾度在60%以上,且在90%以下。可根据具体产品应用需求在上述范围内通过对粒子尺寸、粒子加入量和胶层厚度进行调整;或者可在PET膜的外表面涂布具有微棱镜光学结构的聚光胶层(厚度约为10μm~30μm),优选聚光胶层为若干平行三棱镜结构,更优选为凸起棱线呈现周期性弦线结构的棱镜,此聚光胶层与传统棱镜结构增亮层相比不仅增强了量子点膜的增亮效果还提高了光线分布的均匀性。
量子点层12由红色量子点、绿色量子点、扩散粒子和紫外固化胶水组成。本发明所述量子点为核壳结构的量子点,量子点的核心部分是由Cd,Zn,Se,Te,S等元素组成,外壳层主要是用Al,Ni或Ti等金属元素组成。这种由金属元素做为外壳层对核心进行包覆的量子点具有非常好的稳定性和较高的荧光量子产率。
有益效果
本发明提供的无阻隔量子点膜,具有如下有益效果:
1、选自稳定性好的量子点和疏水性树脂的合理搭配,使量子点膜在无特殊阻水阻氧性能的普通PET基材保护下,仍可保持荧光性能的稳定以及荧光寿命不受影响。
2、量子层外部PET膜外表面可根据使用需求进行功能化设计加工,使量子点膜实现多功能化,或可同时兼具扩散或增亮功能。
3、使用PET膜作为上、下保护膜,结构简单且达到了此类量子点层对水氧阻隔性能的需求,有效提升液晶显示器的显示效果,极大降低了量子点膜和整个背光模组的成本。
具体实施方式
以下通过具体的实施方式,对本发明的上述内容做进一步的详细说明,但不应将此理解为对本发明保护主题的任何限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术方案均属于本发明的范围。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。
量子点胶水配置:选用与量子点相容性较好的疏水性的丙烯酸类树脂:单体为疏水性的单官能团单体和多官能团单体的混合物;光引发剂为Irgacure819和TPO的混合物;扩散粒子主要为TiO2和有机硅微粒中的一种或两种混合且粒径范围在2μm~10μm。
所述量子点层中的红色量子点0.2~1质量份、绿色量子点各0.6~1质量份,其它主要组分:树脂:45~50质量份,单体:45~50质量份,光引发剂1~4质量份,扩散粒子1~3质量份,其它助剂2~5质量份。
将树脂、单体、光引发剂、扩散粒子、助剂按比例混合并搅拌至均匀,然后将红色和绿色量子点加入到混合好的紫外固化胶水中,在40~50°C恒温条件下搅拌,使量子点在胶水中分散均匀,含量子点的胶水即制备完毕。整个配制过程需在干燥无氧的氩气或氮气保护下进行,尽量避免胶水与氧气或水汽相接触。
实施例1~8( PET基材厚度均为100μm,量子点胶层厚度为100μm)
实施例1
将普通PET基材平铺在实验台上,将适量量子点胶水滴在PET基材一侧,在上面覆上另一层PET基材,再用涂布器涂布制成湿膜,经过UV固化装置进行固化后得到1号量子点膜样品。
实施例2
先对PET基材的上表面进行扩散胶层涂布处理,本实施例中所选用有机粒子为PMMA粒子,粒径约为5μm,树脂为热固型丙烯酸树脂,处理后的基材具有3%的雾度。然后将适量量子点胶水滴在普通PET基材一侧,再将进行过扩散涂布处理的PET覆在上面(PET光面与胶水接触,经过粒子涂布处理的一面朝外),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到2号样品。
实施例3
先对PET基材的上表面进行扩散胶层涂布处理,本实施例中所选用有机粒子为多分散的PMMA粒子,粒径在3~12μm,树脂为热固型丙烯酸树脂,处理后的基材具有60%的雾度。然后将适量量子点胶水滴在普通PET基材一侧,再将进行过涂布处理的PET覆在上面(PET的光面与胶水接触,经过粒子涂布处理的一面朝外),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到3号样品。
实施例4
将适量量子点胶水滴在普通PET基材上,再将一面具有聚光胶层的PET基材覆在上面(PET的光面与胶水接触,具有棱镜光学结构的一面朝外),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到4号样品。
实施例5
将实施例3中进行过粒子涂布处理,具有60%的雾度的PET基材作为下保护膜,在其光面上滴上适量量子点胶水,然后将普通PET覆在上面,用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到5号样品。
实施例6
将实施例3中进行过粒子涂布处理,具有60%的雾度的PET基材作为下保护膜,在其光面滴上适量量子点胶水,然后将实施例2中进行过粒子涂布处理具有3%雾度的PET基材覆在上面(光面与胶水接触),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到6号样品。
实施例7
将实施例3中进行过粒子涂布处理,具有60%的雾度的PET基材作为下保护膜,在其光面滴上量子点胶水,然后再将此具有60%的雾度的PET基材作为上保护膜覆在胶水上(光面与胶水接触),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到7号样品。
实施例8
将实施例3中进行过粒子涂布处理,具有60%的雾度的基材作为下保护膜,在光面滴上量子点胶水,然后将一面具有聚光胶层的PET基材覆在胶水上(PET的光面与胶水接触),用涂布器涂布制成湿膜,UV固化后得到8号样品。
性能测试
1、利用450nm蓝色LED灯作为背光光谱,利用积分球分别测试蓝色背光光谱和透过量子点膜(蓝光入射光的方向为从红色量子点层往绿色量子层)的光谱,利用谱图的积分面积计算量子点膜发光效率。
量子点膜发光效率=(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%。
分别测试实施例1~8号样品的发光效率,测试结果显示,其发光效率均在80%以上。
2、将实施例1~8号样品分别组装在背光模组中进行亮度的测定(测定仪器为TOPCON BM-7AS色度亮度计)。背光模组的组配方式如图2所示,依次为:蓝光LED 21,反射膜22,导光板23,量子点膜24,增亮膜25,上扩散膜26。
测试结果如表1所示,可以看到对PET基材进行粒子涂布或者光学结构涂布处理都不同程度提升了背光模组的亮度。
表1 组装不同结构量子点膜的背光模组的亮度测试结果对比
3、取实施例1的量子点膜样品两张,分别进行高温高湿和蓝光照射条件下的信赖性测试,信赖性测试在恒温恒湿试验箱中进行,实验条件分别为50℃*80%RH*1200hr,以及40℃*1200hr,干燥,蓝光照射环境。信赖性实验亮度测试时,我们选取一张市售量子点膜成品作为标样,在每次测试前进行误差校正,并将信赖性前(即0小时)样品的亮度值作为基准值100%进行比较,测试结果见表2。
表2 实施例1量子点样品高温高湿和蓝光照射信赖性测试结果
从表2中可以看到,1200小时后样品在高温高湿条件下亮度变化小于2%,蓝光照射条件下亮度变化小于3%。
Claims (9)
1.一种无阻隔量子点膜,包括量子点层、第一保护层和第二保护层,其中量子点层位于第一保护层和第二保护层中间,所述量子点层包括量子点和紫外固化胶水;其特征在于,所述量子层中的量子点包括红色量子点和绿色量子点,选自稳定性较好的核壳结构的量子点或胶囊结构的量子点,优选核壳结构的量子点。
2.根据权利要求1所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,第一保护层和第二保护层为普通PET膜或一面根据功能需求进行表面涂布处理的PET膜,所述第一保护层和第二保护层的厚度为50μm~250μm,优选100μm。
3.根据权利要求2所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,经表面涂布处理的PET膜,在所述PET膜的一面涂布具有微棱镜光学结构的聚光胶层,厚度为10μm~30μm,所述聚光胶层为若干平行三棱镜结构,优选为凸起棱线呈现周期性弦线结构的棱镜。
4.根据权利要求2或3所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,经表面涂布处理的PET膜的表面涂布含有机高分子粒子的具有扩散效果的胶层,胶层中所述粒子可选为PMMA,PBMA,PS,PU或Nylon中的一种或两种,粒径范围为3μm~20μm,胶层基质为热固化类型或UV固化型的丙烯酸树脂或聚氨酯树脂,所得量子点膜的透光率在70%以上,并且在95%以下,雾度在60%以上,并且在90%以下。
5.根据权利要求3或4所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,当第一保护层和第二保护层均为有表面涂层PET时,可为同种表面涂层也可为两种不同表面涂层PET基材;且第一保护层和第二保护层的雾度大于等于3%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,所述核壳结构量子点核心部分由Cd,Zn,Se,Te,S元素组成,再由Al,Ni或Ti金属元素对核心结构进行包覆处理形成外壳层。
7.根据权利要求1-5任一项所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,所述量子点层中的紫外固化胶水由树脂、单体、扩散粒子和光引发剂组成,其中树脂为与量子点相容性较好的疏水性树脂,优选为丙烯酸类树脂。
8.根据权利要求1-5任一项所述的无阻隔量子点膜,其特征在于,所述含有第一保护层和第二保护层结构的量子点膜有多种结构搭配,由上至下量子点膜结构可为:普通PET/量子点层/普通PET;普通PET/量子点层/有表面涂层PET;有表面涂层PET /量子点层/普通PET;有表面涂层PET /量子点层/有表面涂层PET。
9.一种背光模组,包括量子点膜,其特征在于,所述量子点膜至少包括一种权利要求1至8中任一项的无阻隔量子点膜。
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