CN108822753A - 一种防蓝光量子点膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防蓝光量子点膜及其制备方法，通过该方法制得的防蓝光量子点膜，以高分子聚合物为基材，通过一定比例和浓度的量子点均匀分散复合，固化成型；分散在膜中的量子点对蓝光吸收且受蓝光激发，实现光化学下转换；最终实现防蓝光的技术效果。所述量子点膜整体为透明材料，其包括光转换层以及包覆在所述光转换层外部的保护层；所述光转换层内均匀分布有量子点。

Description

一种防蓝光量子点膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及显示和照明领域，特别是一种防蓝光量子点膜及其制备方法。
背景技术
如今，以LED作为光源的显示和照明设备越来越普及。市场上的产品也因厂家各异而参差不齐，在使用过程中，会有一定的蓝光泄漏。尤其是350-420nm波段我们称之为短波蓝光，人眼长期接触，会对视网膜细胞产生损伤，导致黄斑病变和白内障等疾病。如何减少蓝光对人眼的危害，开始受到人们越来越多的关注。
经调查研究发现，目前市场上解决蓝光危害的技术主要有三种：1.加载物理蓝光过滤膜；2.通过相关的软件或APP来降低高能蓝光的比例；3.直接选用合适的蓝光波长的光源。
但是，第1种技术方法中使用的物理蓝光过滤膜，其通常为在膜表面做微结构处理或在膜上加载蓝光反射膜，通过对蓝光散射或者反射以降低高能蓝光的比例，但目前市面上的产品仅仅能够去处2％-5％的蓝光，效果并没有十分理想；
第2种方案需要下载相关的软件，防蓝光软件会控制发光屏RGB三色中蓝光的量，也即是通过调节色温，此举在一定程度上会减少波长380nm～480nm有害蓝光，不过也有非常明显的缺点，波长480nm以后的光线的相对强度也会大大增加了，就是会使屏幕变为偏黄色、亮度变暗、对比度减低等。所以就会导致显示设备失去了真实的颜色，要认清屏幕上的文字、图像也会较费力，长此以往也是会伤眼的。如果降低变黄的程度，但防蓝光效果就打了个折扣了，而且防蓝光软件不能够应用到照明设备，在使用上具有一定的局限性；
第3种方法虽然具有一定的可操作性，但是仅仅使用固定波长的蓝光芯片其提高的生产成本是一般公司难以承担的，易导致产品失去市场竞争力；同时对于消费者而言，其肉眼难以辨别该产品实际使用的蓝光光源的波长，容易被误导造成不必要的损失。
发明内容
本发明提供了一种防蓝光量子点膜及其制备方法，通过该方法制得的防蓝光量子点膜，以高分子聚合物为基材，通过一定比例和浓度的量子点均匀分散复合，固化成型；分散在膜中的量子点对蓝光吸收且受蓝光激发，实现光化学下转换；最终实现防蓝光的技术效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种防蓝光量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备光转换层，包括如下步骤：
1)按比例分别称取红色量子点和绿色量子点，然后将两种量子点溶于有机溶剂中，然后将混有量子点的有机溶剂加入透明树脂单体形成量子点和透明树脂单体的混合溶液；
2)将混合液混合均匀后进行原位聚合，固化成膜后形成光转换层，所述光转换层以树脂为基材，且所述基材内量子点均匀分布；
步骤二：制备保护层，包括如下步骤：
1)对光转换层表面进行除尘、干燥、防静电处理；
2)在光转换层上均匀涂覆保护层并固化。
进一步的，还包括：
步骤三、附着胶黏层：
在光转换层的一面附着压敏胶，并在压敏胶表面覆盖封胶纸。
进一步的，步骤一中所述绿色量子点和红色量子点的质量比在50:1～50:3之间。
进一步的，步骤一中所述有机溶剂为环己烷、正己烷、乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯甲醚、四氢呋喃、1-十八烯、油酸以及液体石蜡中的一种或多种。
进一步的，步骤一中所述的透明树脂为PMMA、PET、PS、PE、PVC、PA、PC单体中的一种或多种。
进一步的，将混有量子点的有机溶剂逐滴加入步骤一所述透明树脂单体中，其中量子点占透明树脂单体质量的比例为0.01％～1.25％；有机溶剂占树脂单体的质量比比例为0.1～2％。
进一步的，步骤一中所述光转换层厚度1～500μm。
进一步的，步骤二中所述保护层厚度为0.1～100μm。
进一步的，步骤二中所述的保护层主要为树脂和无机物复合材料，其中树脂为PE、PVA、EVOH、PVC、PVDC、PEN、PA、PP、PET、PC、PS中的一种或几种；无机物为Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、SiO2、TiO2、硅酸盐、碳化物以及氮化物中的一种或几种。
进一步的，所述的保护层的固化方法为聚合物多层工艺、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、双磁控反应溅射工艺以及层层自组装(LBL)方法中的一种或几种。
进一步的，步骤二中所述保护层与光转换层结合方式为涂覆、印刷、粘结、电镀、真镀中的一种或几种。
进一步的，步骤三中所述压敏胶为具有抗氧化性的丙烯酸酯类、有机硅类、聚氨酯类材料中的一种或几种。
一种防蓝光量子点膜，所述防蓝光量子点膜由上述任意步骤制得，所述量子点膜整体为透明材料，其包括光转换层以及包覆在所述光转换层外部的保护层；所述光转换层内均匀分布有量子点。
进一步的，所述光转换层中量子点占所属光转换层所用树脂的质量比为0.01％～1.25％。
进一步的，所述防蓝光量子点膜的一侧涂覆有压敏胶，所述压敏胶上覆盖有封胶纸。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、本发明打破原有技术偏见，突破了以往对量子点应用方面的认识，创造性的将量子点膜应用于防蓝光领域，分散在膜中的量子点对蓝光吸收且受蓝光激发，实现光化学下转换；最终实现防蓝光的技术效果，相对于现有防蓝光技术具有制备方法简单、防蓝光效率高且稳定性强的优点。
二、本发明中的防蓝光量子点膜相对于物理蓝光过滤膜在降低照明和显示设备蓝光泄漏所带来的危害方面更加有效，保护视力的效果也更加突出。相比于物理蓝光过滤膜的改变蓝光出射的方法，这种化学吸收再激发的方法更加高效简易。
三、本发明中由于量子点本身在蓝光波段有很宽的吸收带，窄的发射峰，且具有较大的斯托克斯位移，相比于其他有机蓝光过滤染料有着更高的光稳定性和灵敏度。
四、本发明的量子点膜，只需调整量子点在基材中的最优化浓度，就可实现在照明和显示设备上的有效蓝光过滤，无需添加额外的软件或在光源上做调整，不受设备上的限制，真正实现在健康照明和显示产品应用的广谱化、便捷化。
五、本发明中制备防蓝光量子点膜的方法简单，仅需要三个步骤，其中光转换层采用树脂为基材，确保了光转换层的强度且具有更好的透光性，最大程度避免了光透过转换层后亮度的损失；同时在转换层外裹覆有保护层，起到隔绝水汽、氧气和防划伤功能；通过在膜的一侧附着压敏胶，使得膜在使用中可以直接粘附于出光表面，使用方便。
六、本发明中制备防蓝光量子点膜制备工艺一体化完成，无需在膜层做额外的表面微结构机械调整，简化工艺同时减少工艺成本。所用高分子聚合物和无机纳米粒子均为环境友好无公害材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明防蓝光量子点膜结构示意图；
图2为本发明防蓝光量子点膜作用于照明设备示意图；
图3为本发明防蓝光量子点膜作用于显示设备示意图；
图4为本发明防蓝光量子点膜作用于照明设备浓度优化示意图；
图5为本发明防蓝光量子点膜作用于显示设备浓度优化示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种防蓝光量子点膜，所述量子点膜1整体为透明材料，其包括光转换层2以及包覆在所述光转换层2外部的保护层3；所述光转换层2内均匀分布有量子点4。
所述光转换层2中量子点4占所属光转换层所用树脂的质量比为0.01％～1.25％。所述防蓝光量子点膜的一侧涂覆有压敏胶5，所述压敏胶5上覆盖有封胶纸6。
上述防蓝光量子点膜通过以下方法制备，包括如下步骤：
步骤一、制备光转换层，包括如下步骤：
1)按比例分别称取红色量子点和绿色量子点，然后将两种量子点溶于有机溶剂中，然后将混有量子点的有机溶剂加入透明树脂单体形成量子点和透明树脂单体的混合溶液；
2)将混合液混合均匀后进行原位聚合，固化成膜后形成光转换层，所述光转换层以树脂为基材，且所述基材内量子点均匀分布；
步骤二：制备保护层，包括如下步骤：
1)对光转换层表面进行除尘、干燥、防静电处理；
2)在光转换层上均匀涂覆保护层并固化。
由上述两步即完成了防蓝光量子点膜的制作，为了更便于其使用，进一步的，还包括：
步骤三、附着胶黏层：
在光转换层的一面附着压敏胶，并在压敏胶表面覆盖封胶纸。
步骤一中所述绿色量子点和红色量子点的质量比在50:1～50:3之间。
步骤一中所述有机溶剂为环己烷、正己烷、乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯甲醚、四氢呋喃、1-十八烯、油酸以及液体石蜡中的一种或多种。
步骤一中所述的透明树脂为PMMA、PET、PS、PE、PVC、PA、PC单体中的一种或多种。
将混有量子点的有机溶剂逐滴加入步骤一所述透明树脂单体中，其中量子点占透明树脂单体质量的比例为0.01％～1.25％；有机溶剂占树脂单体的质量比比例为0.1～2％。
步骤一中所述光转换层厚度1～500μm。
步骤二中所述保护层厚度为0.1～100μm。
步骤二中所述的保护层主要为树脂和无机物复合材料，其中树脂为PE、PVA、EVOH、PVC、PVDC、PEN、PA、PP、PET、PC、PS中的一种或几种；无机物为Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、SiO2、TiO2、硅酸盐、碳化物以及氮化物中的一种或几种。
所述的保护层的固化方法为聚合物多层工艺、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、双磁控反应溅射工艺以及层层自组装(LBL)方法中的一种或几种。
步骤二中所述保护层与光转换层结合方式为涂覆、印刷、粘结、电镀、真镀中的一种或几种。
步骤三中所述压敏胶为具有抗氧化性的丙烯酸酯类、有机硅类、聚氨酯类材料中的一种或几种。
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，在制作原料的选材以及配比上可以参见以下实施例：
实施例一：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：1，有机溶剂为环己烷，光转换层材料为PMMA，量子点浓度为0.01％，防护膜材料选择为Al2O3+PET。
实施例二：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：1，有机溶剂为正己烷，光转换层材料为PET，量子点浓度为0.02％，防护膜材料选择为SiC+PVC。
实施例三：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：1，有机溶剂为1-十八烯，光转换层材料为PS，量子点浓度为0.03％，防护膜材料选择为SiO2+PP。
实施例四：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：2，有机溶剂为环己烷，光转换层材料为PMMA，量子点浓度为0.04％，防护膜材料选择为Al2O3+PET。
实施例五：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：2，有机溶剂为正己烷，光转换层材料为PET，量子点浓度为0.05％，防护膜材料选择为SiC+PVC。
实施例六：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：2，有机溶剂为1-十八烯，光转换层材料为PS，量子点浓度为0.06％，防护膜材料选择为SiO2+PP。
实施例七：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：3，有机溶剂为环己烷，光转换层材料为PMMA，量子点浓度为0.07％，防护膜材料选择为Al2O3+PET。
实施例八：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：3，有机溶剂为正己烷，光转换层材料为PET，量子点浓度为0.08％，防护膜材料选择为SiC+PVC。
实施例六：
由上述步骤制作防蓝光量子点膜，其中绿色量子点和红色量子点的比例为50：3，有机溶剂为1-十八烯，光转换层材料为PS，量子点浓度为0.09％，防护膜材料选择为SiO2+PP。
由上述实施例可见，本技术方案中制备防蓝光量子点膜采用的材料广泛，便于生产中原料的获取。
为了说明本发明相对于现有防蓝光产品的优势，分别提供照明产品防蓝光测试和显示设备防蓝光测试数据以供参考：
1、照明蓝光过滤膜测试
参照图2，取一张120×120mm规格防蓝光量子点膜于样品台，垂直于额定电压下的蓝光光源。用光辐射安全测定系统(杭州远方光电信息有限公司，型号：OST-500)测量出射光的辐射亮度。
总结：从上述表格及附图4可见，使用防蓝光量子点膜可以有效的滤除照明设备的蓝光，其有效滤除百分之五十左右的蓝光的时候，其照度损失也仅仅为最多40Lx；参照对比例1-3可见，当同样测得照度为641Lx的时候，对比例中蓝光过滤比仅为5％，同时，采用量子点膜的蓝光过滤比为64Ilx时，蓝光过滤比为29％；当蓝光过滤比达到20％左右时，使用防蓝光量子点膜的照度仍有640Lx左右，但是对比例中的亮度仅有415Lx；由此可见，应用在照明设备上的时候，防蓝光量子点膜对于滤除蓝光更加有效；且亮度衰减更小。可见其在有效滤除蓝光的同时可以确保照明产品的照度衰减较弱。
2、显示蓝光过滤膜测试
参照图3，选取一定规格的显示器设备，裁取相同面积防蓝光量子点膜，直接贴合于显示器表面。用亮度色度计(TOPCON，BM-7)测试平均各点的色坐标和辉度值。
总结：从上述表格及附图5可见，使用防蓝光量子点膜产品可以有效的滤除显示设备的蓝光，其有效滤除百分之五十左右的蓝光的时候，其色坐标偏差也仅仅为1.3％，参见对比例1-3，与之对比的三款同类产品当呈现较大的蓝光过滤比的时候，其色坐标偏差高达30％，亦或当色坐标在可接受范围内，其防蓝光效果仅为2％。可见防蓝光量子点膜在有效滤除蓝光的同时可以确保显示产品的色坐标偏差在理想范围内。
综上所述，本发明打破原有技术偏见，突破了以往对量子点应用方面的认识，创造性的将量子点膜应用于防蓝光领域，分散在膜中的量子点对蓝光吸收且受蓝光激发，实现光化学下转换；最终实现防蓝光的技术效果，相对于现有防蓝光技术具有制备方法简单、防蓝光效率高且稳定性强的优点。
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 (15)

1.一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备光转换层，包括如下步骤：
1)按比例分别称取红色量子点和绿色量子点，然后将两种量子点溶于有机溶剂中，然后将混有量子点的有机溶剂加入透明树脂单体形成量子点和透明树脂单体的混合溶液；
2)将混合液混合均匀后进行原位聚合，固化成膜后形成光转换层，所述光转换层以树脂为基材，且所述基材内量子点均匀分布；
步骤二：制备保护层，包括如下步骤：
1)对光转换层表面进行除尘、干燥、防静电处理；
2)在光转换层上均匀涂覆保护层并固化。
2.如权利要求1所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于，还包括：
步骤三、附着胶黏层：
在光转换层的一面附着压敏胶，并在压敏胶表面覆盖封胶纸。
3.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述绿色量子点和红色量子点的质量比在50:1～50:3之间。
4.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述有机溶剂为环己烷、正己烷、乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯甲醚、四氢呋喃、1-十八烯、油酸以及液体石蜡中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的透明树脂为PMMA、PET、PS、PE、PVC、PA、PC单体中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：将混有量子点的有机溶剂逐滴加入步骤一所述透明树脂单体中，其中量子点占透明树脂单体质量的比例为0.01％～1.25％；有机溶剂占树脂单体的质量比比例为0.1～2％。
7.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述光转换层厚度1～500μm。
8.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤二中所述保护层厚度为0.1～100μm。
9.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的保护层主要为树脂和无机物复合材料，其中树脂为PE、PVA、EVOH、PVC、PVDC、PEN、PA、PP、PET、PC、PS中的一种或几种；无机物为Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、SiO2、TiO2、硅酸盐、碳化物以及氮化物中的一种或几种。
10.如权利要求9所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：所述的保护层的固化方法为聚合物多层工艺、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、双磁控反应溅射工艺以及层层自组装(LBL)方法中的一种或几种。
11.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤二中所述保护层与光转换层结合方式为涂覆、印刷、粘结、电镀、真镀中的一种或几种。
12.如权利要求1或2所述的一种防蓝光量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤三中所述压敏胶为具有抗氧化性的丙烯酸酯类、有机硅类、聚氨酯类材料中的一种或几种。
13.一种防蓝光量子点膜，其特征在于：所述防蓝光量子点膜由权利要求1-12中任意步骤制得，所述量子点膜整体为透明材料，其包括光转换层以及包覆在所述光转换层外部的保护层；所述光转换层内均匀分布有量子点。
14.如权利要求13所述的一种防蓝光量子点膜，其特征在于：所述光转换层中量子点占所属光转换层所用树脂的质量比为0.01％～1.25％。
15.如权利要求14所述的一种防蓝光量子点膜，其特征在于：所述防蓝光量子点膜的一侧涂覆有压敏胶，所述压敏胶上覆盖有封胶纸。
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