CN108646327A - 一种水性量子点微晶扩散板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及扩散板技术领域，提供了一种水性量子点微晶扩散板的制备方法，将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板入光面或出光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到水性量子点微晶扩散板。本发明提供的制备方法不仅简化了工艺，提高了成品率，而且制备得到的水性量子点微晶扩散板具有高抗氧化、抗衰减、高色域的特点，有效使用寿命得到显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及扩散板技术领域，尤其涉及一种水性量子点微晶扩散板及其制备方法。
背景技术
扩散板是通过化学或物理的手段，利用光线在行径途中遇到两个折射率相异的介质时，发生折射、反射与散射的物理现象，通过在PMMA、PC、PS、PP等基材基础中添加无机或有机光扩散剂、或者通过基材表面的微特征结构的阵列排列人为调整光线、使光线发生不同方向的折射、反射、与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散色以此产生光学扩散的效果，扩散板广泛应用在液晶显示、LED照明及成像显示系统中。它的主要功能是使入射光充分散射，实现更柔和、均匀的照射效果。
在现阶段，当“扩散板”这个概念被提起的时候，一般指的是能够将点光源或者线光源转换成面光源的结构。这样的结构可以将单颗蓝色LED灯珠或者多颗蓝色LED灯珠发出的光转合成均匀的面光源。在实际使用中，扩散板还需要和可将蓝光转化为红绿光的光源一起使用，才能得到从一个平面上发出的均匀的白光，而“扩散板”这个概念所指的结构是不包括红绿光转化。现阶段的量子点扩散板只是简单地将量子点或者量子点与某些高分子材料形成复合膜层放在扩散板的出光面或者入光面，但量子点材料的发光性能衰减速率较快，进而影响量子点的稳定性，导致量子点扩散板的抗氧化性、色域和使用寿命无法满足现阶段的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性量子点微晶扩散板的制备方法，本发明提供的制备方法简化了工艺，提高了成品率，制备得到的水性量子点微晶扩散板具有高抗氧化、抗衰减、高色域的优点，有效使用寿命得到显著提高。
本发明提供了一种水性量子点微晶扩散板的制备方法，包括如下步骤：
1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；
2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；
3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
优选的，所述量子点微晶和UV胶的质量比为10～50：50～90。
优选的，所述量子点微晶的粒径为0.5～5μm。
优选的，所述量子点微晶为绿色量子点微晶和/或红色量子点微晶。
优选的，所述混合依次包括搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装。
优选的，所述紫外光固化的光照强度为120～180W/cm2。
优选的，所述紫外光固化的时间为10～30s。
优选的，所述量子点微晶印刷油墨中还包括氮化硅和/或扩散粉。
当所述量子点微晶为绿色量子点微晶和红色量子点微晶时，本发明还提供了一种量子点微晶扩散板的制备方法，包括如下步骤：
a)将红色量子点微晶和绿色量子点微晶分别和UV胶混合，得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶印刷油墨；
b)将所述红色量子点微晶印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到红色量子点微晶层；
c)将绿色量子点微晶印刷油墨印刷在所述步骤b)中红色量子点微晶层表面，经紫外光固化，得到绿色量子点微晶层；
d)在所述绿色量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
本发明还提供了上述方法制备得到的量子点微晶扩散板，包括扩散板、量子点微晶层和保护层。
本发明提供了一种量子点微晶扩散板的制备方法，包括如下步骤：1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。本发明通过将量子点微晶与UV胶复合成印刷油墨直接印刷在扩散板出光面或入光面，量子点微晶与传统量子点材料相比，能够提高稳定性及抗衰减和抗氧化性能，进而增大色域，延长水性量子点微晶扩散板的使用寿命。
实验结果表明，本发明提供的水性量子点微晶扩散板的制备方法简化了工艺流程、良品率可达95％以上，制备得到的量子点微晶扩散板色域达115％sRGB以上，制备得到的水性量子点扩散板的有效使用寿命＞25000小时。
附图说明
图1为实施例1制备得到的水性量子点微晶混合层结构扩散板；
图2为实施例2制备得到的水性量子点微晶分层结构扩散板；
图3为实施例3制备得到的水性量子点微晶混合层结构扩散板；
图4为实施例4制备得到的水性量子点微晶分层结构扩散板；
图5为实施例1制备水性量子点微晶混合层结构扩散板的工艺流程图；
图6为实施例2制备水性量子点微晶分层结构扩散板的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种量子点微晶扩散板的制备方法，包括如下步骤：
1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；
2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；
3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
本发明将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨。在本发明中，所述量子点微晶和UV胶的质量比优选为10～50：50～90，更优选为30～50：50～70，最优选为35～45：55～65。
在本发明中，所述量子点微晶为水性量子点微晶，本发明选择水性量子点微晶替代传统的量子点薄膜是基于：水性量子点薄膜材料的光强度与光效应均不稳定，尤其在受热或者持续光照下，容易变质而失去原有的发光性质，保存期短，不易提纯，亲和性较差；而当量子点被包裹在微晶中形成水性量子点微晶后，不仅隔绝了氧气、水等对量子点的侵蚀，提高了包裹内部量子点的稳定性，还提高了光学强度和光学效率，实现最终色域和使用寿命的提升；并具量子点微晶具有亲油性和亲水性两种相向性质，可任意与有机或无机及高分子材料的复合。
本发明对于所述量子点微晶的来源及类别没有特殊要求，采用市售产品即可；在本发明中，所述量子点微晶为厦门腾远资源应用科技开发有限公司生产的TG型量子点微晶。
在本发明中，所述量子点微晶的粒径优选为0.5～5μm，更优选为0.1～1μm；在本发明中，量子点微晶的大小影响着其稳定性，本发明选择0.1～1μm粒径大小的量子点微晶在受热、光照下的发光稳定性极佳，解决了量子点热光衰、易氧化、产率低等缺陷，提高了抗衰减、抗氧化、耐高温和亲和性。
在本发明中，所述量子点微晶优选为绿色和/或红色量子点微晶，所述绿色量子点微晶的波长为520nm～530nm，红色量子点微晶的波长620nm～630nm。
在本发明中，所述UV胶优选为紫外光固化胶，是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂，在本发明中作为粘接剂使用。
在本发明中，所述量子点微晶和UV胶的混合优选包括搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装。
本发明对于搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装的工艺和参数没有特殊要求，采用本领域常规的搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装工艺即可。
在本发明中，所述搅拌分散优选为釆用分散盘式分散机进行搅拌分散。
在本发明中，所述捏合优选为采用卧式捏合机对分散后的油墨材料进行捏合。
在本发明中，所述炼压优选为采用三棍机对捏合后的油墨材料进行炼压。
在本发明中，所述筛分优选为采用振动筛网机对炼压后的油墨材料进行过滤筛分。
在本发明中，所述分装优选为采用液压灌装机对筛分后的油墨材料进行分装。
在本发明，所述量子点微晶印刷油墨的浓度优选为3000～5000厘帕，更优选为4000厘帕。
在本发明，当所述量子点微晶为绿色和红色量子点微晶时，所述混合的顺序优选为将红色和绿色量子点微晶分别与UV胶混合得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨，再将红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨进行混合。在本发明中，所述红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨的质量混合比优选为1～5:5～1，更优选为5:1。
在混合制备油墨前，本发明优选将量子点微晶和固护液进行第一混合后，加热得到活化的量子点微晶；本发明在得到活化的量子点微晶后优选将其研磨成粒度均匀的量子点微晶。
在本发明中，所述量子点微晶和固护液的质量比优选为1～5:5～1，更优选为1:1。
在本发明中，所述固护液为厦门腾远资源应用科技开发有限公司生产的量子点微晶固护液。本发明中的固护液是一种无机合成材料，能够提高量子点微晶的耐高温和抗氧化性能，并促进和提高其光效率。
在本发明中，所述第一混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为500～1500r/min，更优选为800～1200r/min；所述第一混合釆用卧式带式混合机进行混合。
在本发明中，所述加热的温度优选为150～210℃，更优选为165～195℃；在本发明中，所述加热的时间优选为45min～180min，更优选为60min～90min；在本发明中，所述加热方式优选为烘烤，具体为远红外烘烤箱烘烤。本发明采用烘烤的方式加热能够以热能激发其加速反应活化并去除水份至1.5％以内。
在本发明中，所述研磨采用气流磨研磨带分选机进行研磨分选处理，得到粒径均匀的量子点微晶。
在本发明中，所述量子点微晶印刷油墨中还可以添加氮化硅和/或扩散粉。在本发明中，所述氮化硅和扩散粉的添加量独立为量子点微晶油墨的0.5～6wt.％，更优选为3～5wt.％。在本发明中，所述氮化硅和/或扩散粉优选在印刷前添加至量子点微晶印刷油墨中即可。
在本发明中，所述氮化硅和扩散粉的粒径为纳米级，所述氮化硅为气相纳米氮化硅，纳米级气相纳米氮化硅能够增强UV胶的强度和胶粘性，进而提高量子点微晶扩散板的承压、抗划、抗流淌性能。在本发明中，所述扩散粉的作用为提高量子点发光弥散性能。
本发明在得到量子点微晶印刷油墨后，可依据不同的印刷形式对油墨的粘稠度的需求，将所述量子点微晶印刷油墨与UV胶进行第二次混合。本发明进行第二次混合的目的是调控量子点微晶印刷油墨的粘稠度，达到均质的效果，提高印刷的均匀性。
得到量子点微晶印刷油墨后，本发明将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层。
本发明在印刷前优选将印刷油墨进行真空脱泡，保证光固化后微晶层结构不会出现缝隙或气泡；在本发明中，所述印刷优选为丝网印刷，本发明对于丝网印刷的过程没有特殊要求，采用常规的丝网印刷方案能够实现光固化形成量子点微晶层状结构即可。
在本发明中，所述紫外光固化的光照强度优选为120～180W/cm2，更优选为150W/cm2。在紫外光固化过程中可同时进行震动流平。
在本发明中，所述紫外光固化的时间优选为10～30s，更优选为15～20s。
在本发明中，所述量子点微晶层的厚度优选为15～40μm，更优选为20～30μm。当所述量子点微晶印刷油墨为红色和绿色量子点微晶的混合印刷油墨时，得到的是红色和绿色量子点微晶混合层；
得到量子点微晶层后，本发明在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
在本发明中，所述保护膜的成分优选为UV面胶层。在本发明中，所述保护膜优选为利用UV胶经紫外光固化制备得到。本发明对于紫外光固化的条件的要求同量子点微晶层光固化的条件相同，在此不再复述。在本发明中，所述保护膜的厚度优选为5～15μm，更优选为8～12μm。
在本发明中，当所述量子点微晶为绿色量子点微晶和红色量子点微晶时，所述量子点微晶扩散板的制备方法，还包括如下步骤：
a)将红色量子点微晶和绿色量子点微晶分别和UV胶混合，得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶印刷油墨；
b)将所述红色量子点微晶印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到红色量子点微晶层；
c)将绿色量子点微晶印刷油墨印刷在所述步骤b)中红色量子点微晶层表面，经紫外光固化，得到绿色量子点微晶层；
d)在所述绿色量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶分层扩散板。
在本发明中，利用上述方案制备的量子点微晶分层扩散板的量子点微晶层内层为红色，厚度优选为5～15μm，更优选为6～10μm；外层为绿色，厚度优选为10～25μm，更优选为15～20μm。
在本发明中，其他未作限定的技术方案同上述方案中的技术方案相同，在此不做复赘。
本发明还提供了上述方法制备得到的量子点微晶扩散板，包括扩散板、量子点微晶层和保护层；本发明对于所述扩散板没有特殊限定，采用本领域常规的扩散板即可。
利用本发明所述制备方法得到的量子点微晶扩散板的结构具体包括如下几种情况：
1)印刷在出光面的分层结构，自下而上，所述水性量子点微晶扩散板依次包括扩散板、红色水性量子点微晶层、绿色水性量子点微晶层、保护层。
2)印刷在出光面的混合层结构，自下而上，所述水性量子点微晶扩散板依次包括扩散板、红色与绿色水性量子点微晶混合层、保护层。
3)印刷在入光面的分层结构，自下而上，所述水性量子点微晶扩散板依次包括保护层、红色水性量子点微晶层、绿色水性量子点微晶层、扩散板。
4)印刷在入光面的混合层结构，自下而上，所述水性量子点微晶扩散板依次包括保护层、红色与绿色水性量子点微晶混合层、扩散板。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的量子点微晶扩散板的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)350g，UV胶650g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。
2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)450g，UV胶550g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。
3)将得到的红色水性量子点微晶油墨与绿色量子点微晶油墨和UV胶按70％：15％：15％的质量比混合得到量子点微晶混合油墨，经真空脱泡后印刷在扩散板出光面，厚度为20μm，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到量子点微晶混合层；
4)在得到的水性量子点微晶混合层上，叠加印刷厚度为5μm的UV面层保护胶，经150W/cm2紫外光固化20s得到量子点微晶混合层扩散板。
本实施例制备得到的水性量子点微晶扩散板结构如图1所示，扩散板出光面自下而上，内层为红、绿量子点微晶混合层结构，厚度为20μm；外层为保护为保护层，厚度为5μm。
实施例2
1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)350g，UV胶650g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。
2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)350g，UV胶650g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。
3)将红色水性量子点微晶油墨印刷在扩散板出光面，厚度为5μm，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到红色量子点微晶层；
4)在得到的红色水性量子点微晶层上，叠加丝网印刷厚度为15μm的绿色量子点微晶油墨，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到绿色量子点微晶层；
5)印刷绿色水性量子点微晶层后，在其绿色层表面即外层印刷UV面层保护胶，经150W/cm2紫外光固化20s形成厚度为5μm的保护膜，得到红、绿色量子点微晶分层结构扩散板。
本实施例制备得到的水性量子点微晶扩散板结构如图2所述，扩散板出光面自下而上，内层为红色量子点微晶层，厚度为5μm；中间层即为绿色量子点微晶层，厚度为15μm；外层为保护膜层，厚度为5μm。
实施例3
1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)350g，UV胶650g，30g氮化硅和30g扩散粉，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。
2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)450g，UV胶550g，30g氮化硅和30g扩散粉，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。
3)将得到的红色水性量子点微晶油墨与绿色量子点微晶油墨和UV胶按60％：20％：20％的质量比混合得到量子点微晶混合油墨，经真空脱泡后印刷在扩散板入光面，厚度为20μm，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到量子点微晶混合层；
4)在得到的水性量子点微晶混合层上，叠加印刷厚度为5μm的UV面层保护胶，经150W/cm2紫外光固化20s得到量子点微晶混合层扩散板。
本实施例制备得到的水性量子点微晶扩散板结构如图3所示，扩散板入光面自上而下，内层为红、绿量子点微晶混合层结构，厚度为20μm；外层为保护为保护层，厚度为5μm。
实施例4
1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)500g，UV胶500g，40g氮化硅和20g扩散粉，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。
2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)500g，UV胶500g，40g氮化硅和20g扩散粉，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。
3)将绿色水性量子点微晶油墨印刷在扩散板入光面，厚度为15μm，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到绿色量子点微晶层；
4)在得到的绿色水性量子点微晶层上，叠加丝网印刷厚度为5μm的红色量子点微晶油墨，在150W/cm2紫外光照射紫外光固化20s，得到红色量子点微晶层；
5)印刷红色水性量子点微晶层后，在其红色层表面即外层印刷UV面层保护胶，经150W/cm2紫外光固化20s形成厚度为5μm的保护膜，得到红、绿色量子点微晶分层结构扩散板。
本实施例制备得到的水性量子点微晶扩散板结构如图4所述，扩散板入光面自上而下，内层为绿色量子点微晶层，厚度为15μm；中间层即为红色量子点微晶层，厚度为5μm；外层为保护膜层，厚度为5μm。
实施例5
本实施例的制备过程与实施例1基本相同，区别在于在制备油墨前，将量子点微晶和固护液按照1：1的质量比混合，在165℃温度下远红外辐射烘烤90min得到活化的量子点微晶。
实施例6
本实施例的制备过程与实施例2基本相同，区别在于在制备油墨前，将量子点微晶和固护液按照1：1的质量比混合，在195℃温度下远红外辐射烘烤60min得到活化的量子点微晶。
对比例1～6和实施例1～6采用的是同等工艺，区别在于对比例采用的是传统量子点材料制备导光板，而非量子点微晶。
本发明通过对上述实施例1～6制备方法得到的水性量子点微晶扩散板进行性能测试，结果如下：
表1本发明制备得到的水性量子点微晶扩散板的性能参数
表2同等工艺采用传统量子点材料制备的扩散板性能参数
| 良品率％ | 色域 | 使用寿命/h | |
| 对比例1 | ＜45.00 | 110sRGB | 不合格 |
| 对比例2 | ＜45.00 | 110sRGB | 不合格 |
| 对比例3 | ＜45.00 | 110sRGB | 不合格 |
| 对比例4 | ＜45.00 | 110sRGB | 不合格 |
由表1数据分析可以看出，本发明制备得到的水性量子点微晶扩散板良品率高于95％，色域均能够达到115％sRGB以上，测试使用寿命均＞25000h合格；而表2中与之相对应的采用传统量子点材料制备的扩散板性能远低于本发明表1性能数据。
表3为本发明制备得到的水性量子点微晶扩散板测试结果
表4同等工艺采用传统量子点材料制备的扩散板测试结果
从表3～4的数据分析，同等工艺方法采用传统量子点材料因氧化衰减严重，除耐冷合格外，其它指标均不合格，而采用量子点微晶印刷方法替代传统量子点材料则可以解决上述缺陷，提高耐热、耐湿、温度循环和使用寿命。
本发明对实施例5和6制备的量子点微晶分层结构扩散板的性能测试分别与实施例1和2对比后发现，添加固护液能够提高量子点微晶的耐高温和抗氧化性能，提高扩散板的光效率，进而延长扩散板的使用寿命。
本发明还对实施例3和4制备得到的水性量子点微晶光学网点扩散板进行如下测试：
承压：用50克重法码放置网点上均没有发生变形现象；
抗划：用HB铅笔均不能在扩散板上划出纹迹，可见其承重和耐磨性都得到提高。
抗流淌：测量量子点微晶扩散板网点印刷后末固化前与固化后网点底部均没有发生收缩现象，抗流淌性能得到了提高。
说明本发明实施例3和4中氮化硅和扩散粉的添加能够提高了其承压、抗划、抗流淌性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。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)
1.一种水性量子点微晶扩散板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；
2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；
3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述量子点微晶和UV胶的质量比为10～50：50～90。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述量子点微晶的粒径为0.5～5μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述量子点微晶为绿色量子点微晶和/或红色量子点微晶。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合依次包括搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光固化的光照强度为120～180W/cm2，所述紫外光固化的时间为10～30s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述量子点微晶印刷油墨中还包括氮化硅和/或扩散粉。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述量子点微晶为绿色量子点微晶和红色量子点微晶时，包括如下步骤：
a)将红色量子点微晶和绿色量子点微晶分别和UV胶混合，得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶印刷油墨；
b)将所述红色量子点微晶印刷在扩散板出光面或入光面，经紫外光固化，得到红色量子点微晶层；
c)将绿色量子点微晶印刷油墨印刷在所述步骤b)中红色量子点微晶层表面，经紫外光固化，得到绿色量子点微晶层；
d)在所述绿色量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶扩散板。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述红色量子点微晶层的厚度为5～15μm，所述绿色量子点微晶层的厚度为10～25μm。
10.权利要求1～9任意一项所述方法制备得到的量子点微晶扩散板，包括扩散板、量子点微晶层和保护层。
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