CN108906524B - 一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，首先将量子点导光板放置于载物台上，在施加高压使溶液喷出雾化，薄膜沉积在导光板上，完成封装，最后对雾化成膜的量子点导光板进行干燥处理。本发明能在导光板上均匀成膜，覆盖面积大，设备简单，在空气中可以完成封装，有效的解决了水氧对量子点的影响。

Description

一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法。
背景技术
目前，高色域已经成为液晶显示器的主流发展趋势，量子点由于具有光谱可调，发光效率高，色域广的特点，近年来已经应用于各品牌电视中，目前普通的LED 液晶电视的色域大概为72%～92% NTSC，OLED的色域为70～90% NTSC， 而量子点液晶电视的色域能够达到110%NTSC，由此可见基于量子点的液晶显示器在提升色域方面的潜力。但由于量子点对水氧敏感，会导致稳定性和寿命降低，所以选择一种合适有效的封装技术就显得尤为重要。
在量子点背光技术中，根据量子点材料封装方式的不同可以分为3种类型：（1）“芯片封装型”(On-chip)，在这种结构中，量子点发光材料封装在贴片蓝光 LED 中，但由于LED发热会影响到量子点发光材料的寿命，这对于目前的量子点发光材料而言，仍然是需要克服的巨大挑战。（2）“光学膜集成型” (On-surface)，量子点薄膜是将红色量子点和绿色量子点封装成三明治结构，其中上下两层为保护膜。在这种结构中，由于量子点薄膜会导致量子点用量增大，进而导致成本增加。（3）“侧管封装型”（On-edge），入光侧加入了一条细长的封装有红/绿量子点的圆柱形灯管，然而，这种方法存在光耦合效率较低的问题。
目前出现一种新型量子点背光方式，将红量子点和绿量子点与油墨均匀混合，采用丝网印刷的工艺将混合后的量子点浆料印刷到导光板的下表面，作为导光板的网点。这样做能减少量子点用量，节约成本。但由于网点中部分量子点裸露在表面，很容易受到水氧的侵蚀，所以针对量子点网点选择一种合适有效的封装技术就显得十分重要。
中国某专利公开了一种针对表面含有量子点微结构阵列的导光板封装结构及其工艺流程，特别适用于液晶显示侧入式背光源中，该封装结构为叠层式结构，包含阻隔层、量子点微结构阵列调光层以及封装层。该封装结构使用具有高光线透过率材料作为导光板基板，使用透明阻隔材料形成阻隔层和封装层防止外部环境中的水氧渗入量子点调光层。该封装结构既保证量子点背光模组发光效率和均匀性，同时有效解决离散式阵列式结构的封装问题，提升了背光使用寿命。其不足之处在对量子点进行封装时，采用全喷墨打印、点对点丝网印刷套印时，由于在对位时会产生误差，不能保证封装材料准确覆盖到量子点网点上，并且采用喷墨打印封装时，效率慢，溶液粘度低，导致封装性能不好，量子点就很容易受到水氧的侵蚀。中国专利CN206096535U公开了一种量子点导光板。涉及量子点，包括基板和水氧阻隔涂层，基板由透明树脂和分散在透明树脂中的量子点和扩散粒子组成，水氧阻隔涂层包覆在整个基板的外表面，用于隔绝水汽和氧气，保护量子点。所述量子点由红色量子点和绿色量子点组成。所述水氧阻隔层为无极涂层和有机涂层组成。出光均匀度高，集合了导光板、扩散板、扩散膜和量子点膜的功能，极大地降低了成本。量子点导光板外表面的水氧阻隔涂层，更好地量子点的稳定性和寿命。其不足之处在于水氧阻隔涂层的制备方法采用真空沉积方法，这种方法设备成本高，对气体纯度要求高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，能在导光板上均匀成膜，覆盖面积大，设备简单，在空气中可以完成封装，有效的解决了水氧对量子点的影响。
本发明采用以下方案实现：一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，包括用以放置量子点导光板的载物台、雾化喷嘴、高压静电场发生器；包括以下步骤：
步骤S1：将量子点导光板放置在所述载物台上；
步骤S2：将待雾化溶液与雾化喷嘴相连，通过高压静电场发生器在雾化喷嘴与载物台之间形成强电场；
步骤S3：雾化后的溶液在强电场作用下在导光板上成膜；
步骤S4：在预设的温度范围和预设的时间范围内对形成的膜进行干燥处理，获得薄膜结构致密、表面粗糙度好、厚度均匀的薄膜，完成封装。
本发明在喷嘴与载物台之间安装直流电压电源，通过增大直流高压电源的电压形成强电场，电场使溶液分散雾化，雾化液在导光板上均匀成膜，从而完成封装。
进一步地，所述雾化喷嘴的个数为一个以上，每个雾化喷嘴均连接至用以存储待雾化溶液的存储罐。
进一步地，所述雾化喷嘴的材料为石英、紫铜、黄铜、铝、或不锈钢中的一种；所述雾化喷嘴的形状为圆形，其喷嘴直径为0.01-1mm之间；喷嘴与载物台之间的距离为10-50mm。
进一步地，所述高压静电场发生器在雾化喷嘴与载物台之间施加的直流高压范围再25-35kV之间。
进一步地，所述待雾化的溶液为有机聚合物，包括树脂：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丙烯晴、聚苯乙烯、聚异戊二烯（PI）、聚甲基丙烯酸甲酯或光固化树脂。
进一步地，所述待雾化的溶液为无机胶体，包括Al2O3胶体、SiOx胶体、TiOX胶体或SiNx胶体。
进一步地，所述待雾化的溶液为有机聚合物与无机胶体的混合溶液。
进一步地，所述步骤S2中还包括：设置待雾化溶液的流速为0.001-0.08ml/s。
进一步地，所述步骤S4中还包括：所述薄膜的厚度为0.01-100um。
进一步地，一个以上的雾化喷嘴的工作模式为：所有雾化喷嘴同时进行雾化、采用奇阵列或偶阵列的雾化喷嘴进行雾化、或者采用单个雾化喷嘴循环进行雾化。
较佳的，所述有机聚合物溶液粘度为10-10000Cp，所述无机胶体溶液粘度为5-5000Cp，所述有机聚合物与无机胶体的混合溶液的粘度为5-10000Cp。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明能在导光板上均匀成膜，覆盖面积大，设备简单，在空气中可以完成封装，有效的解决了水氧对量子点的影响。同时，本发明雾化沉积的薄膜均匀，厚度可调，有效阻隔水氧，可用于雾化高粘度溶液，可对大面积导光板进行封装。
附图说明
图1为本发明实施例的方法原理示意图。
图2为本发明实施例的量子点导光板与封装膜的结构示意图。
图3为本发明实施例的方法流程示意图。
图1中，1为雾化喷嘴，2为高压静电场发生器,3为雾化后的溶液，4为载物台，5为量子点导光板，6为待雾化溶液，7为封装膜。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1、图2以及图3所示，本实施例提供了一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，包括用以放置量子点导光板的载物台、雾化喷嘴、高压静电场发生器；包括以下步骤：
步骤S1：将量子点导光板5放置在所述载物台上；
步骤S2：将待雾化溶液6与雾化喷嘴1相连，通过高压静电场发生器2在雾化喷嘴与载物台4之间形成强电场；
步骤S3：雾化后的溶液3在强电场作用下在导光板上成膜；
步骤S4：在预设的温度范围和预设的时间范围内对形成的膜进行干燥处理，获得薄膜结构致密、表面粗糙度好、厚度均匀的薄膜，完成封装。
本实施例在喷嘴与载物台之间安装直流电压电源，通过增大直流高压电源的电压形成强电场，电场使溶液分散雾化，雾化液在导光板上均匀成膜，得到封装膜7，从而完成封装。
在本实施例中，所述雾化喷嘴的个数为一个以上，每个雾化喷嘴均连接至用以存储待雾化溶液的存储罐。
在本实施例中，所述雾化喷嘴的材料为石英、紫铜、黄铜、铝、或不锈钢中的一种；所述雾化喷嘴的形状为圆形，其喷嘴直径为0.01-1mm之间；喷嘴与载物台之间的距离为10-50mm。
在本实施例中，所述高压静电场发生器在雾化喷嘴与载物台之间施加的直流高压范围再25-35kV之间。
在本实施例中，所述待雾化的溶液为有机聚合物，包括树脂：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丙烯晴、聚苯乙烯、聚异戊二烯（PI）、聚甲基丙烯酸甲酯或光固化树脂。
在本实施例中，所述待雾化的溶液为无机胶体，包括Al2O3胶体、SiOx胶体、TiOX胶体或SiNx胶体。
在本实施例中，所述待雾化的溶液为有机聚合物与无机胶体的混合溶液。
在本实施例中，所述步骤S2中还包括：设置待雾化溶液的流速为0.001-0.08ml/s。
在本实施例中，所述步骤S4中还包括：所述薄膜的厚度为0.01-100um。
在本实施例中，一个以上的雾化喷嘴的工作模式为：所有雾化喷嘴同时进行雾化、采用奇阵列或偶阵列的雾化喷嘴进行雾化、或者采用单个雾化喷嘴循环进行雾化。
较佳的，在本实施例中，所述有机聚合物溶液粘度为100-10000 Cp，所述无机胶体溶液粘度为50-5000 Cp，所述有机聚合物与无机胶体的混合溶液的粘度为50-10000 Cp。
特别的，在本实施例中，所述高压静电场发生器可以为直流高压电源，其正极连接雾化喷嘴，负极连接载物台或者导光板。本实施例将静电雾化技术应用至量子点导光板的封装过程中，能克服现有的关于导光板封装的缺陷。静电雾化技术具有设备成本低，反应无需真空环境，所获得薄膜均匀，膜厚可控，可对大面积导光板进行封装等优点。它的原理是：利用高压电极在喷嘴与喷施靶标之间建立静电场，使经喷嘴雾化后的雾滴携带电荷，在雾滴初始动力、重力和电场力的驱动下，向靶标做沉积运动。
特别的，本实施例以PMMA溶液为待雾化溶液为例，具体进行说明：
步骤一：称取35.0 m L的DMF和35.0 m L的CHCl3（DMF:CHCl3＝1:1（体积比），然后加入21.25gPMMA，放入60℃的烘箱中4～5h。在溶解过程中经常摇晃所配制的溶液（使其溶解加快并均匀），待其完全溶解，拿出冷却至室温，磁力搅拌均匀，得到PMMA溶液，配成质量分数为20%溶液。其溶液粘度为4200Cp，表面张力为110mN/m。
步骤二：用注射器将质量分数为20%的PMMA溶液注射到静电雾化系统的储液瓶中，储液瓶通过导管与雾化喷嘴相连，将量子点导光板置于载物台上，然后使雾化喷嘴正对导光板，调节雾化喷嘴与导光板之间的电压值为30kV，喷嘴与导光板的距离为20mm，所用喷嘴材料为不锈钢材料，喷嘴直径为100um，所用喷嘴数量为1个，储液瓶中PMMA溶液控制流速为0.05ml/s。
步骤三：待雾化完成后，将量子点导光板放入真空干燥箱，干燥温度为60℃，干燥时间时间为15min，之后取出自然冷却到室温。
特别的，本实施例以氧化铝胶体为待雾化溶液为例，具体进行说明：以ASB为前驱物，H2O为溶剂，HNO3为胶体：
步骤一：具体的，在水浴温度为85℃并保持磁力搅拌的条件下，向二次去离子水中缓慢加入ASB，磁力搅拌20min后加入HNO3，然后磁力搅拌2h，超声分散10min即得澄清稳定的氧化铝溶胶。其中ASB：H2O：HNO3=1:90:0.2（摩尔比）。其溶液粘度为2600Cp，表面张力为90mN/m。
步骤二：用注射器将氧化铝胶体注射到静电雾化系统的储液瓶中，储液瓶通过导管与雾化喷嘴相连，将量子点导光板置于载物台上，然后使雾化喷嘴正对导光板，调节雾化喷嘴与导光板之间的电压值为26kV，喷嘴与导光板的距离为10mm，所用喷嘴材料为石英，所用喷嘴数量为64个喷嘴中编号为1，3，5，7等的奇数喷嘴，储液瓶中氧化铝胶体控制流速为0.05ml/s。
步骤三：待雾化完成后，将量子点导光板放入真空干燥箱，干燥温度为100℃，干燥时间时间为15min，之后取出自然冷却到室温。
特别的，本实施例以有机聚合物溶液与无机胶体混合为例具体进行说明：
步骤一：将上述实施例所配制的PMMA溶液和氧化铝胶体混合放入静电雾化系统储液瓶中，其中PMMA溶液和氧化铝胶体溶质质量比为95:5，其溶液粘度为6400 Cp，表面张力为130mN/m。将量子点导光板置于载物台上，然后使雾化喷嘴正对导光板，调节雾化喷嘴与导光板之间的电压值为32kV，雾化喷嘴与导光板的距离为20 mm，所用喷嘴材料为不锈钢，所用喷嘴数量为64个喷嘴中编号为2,4,6等的偶数喷嘴，储液瓶中氧化铝胶体和PMMA混合溶液控制流速为0.05ml/s，
步骤二：待雾化完成后，将量子点导光板放入真空干燥箱，干燥温度为100℃，干燥时间时间为15min，之后取出自然冷却到室温。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，其特征在于：包括用以放置量子点导光板的载物台、雾化喷嘴、高压静电场发生器；包括以下步骤：
步骤S1：将量子点导光板放置在所述载物台上；
步骤S2：将待雾化溶液与雾化喷嘴相连，通过高压静电场发生器在雾化喷嘴与载物台之间形成强电场；
步骤S3：雾化后的溶液在强电场作用下在导光板上成膜；
步骤S4：在预设的温度范围和预设的时间范围内对形成的膜进行干燥处理，获得薄膜结构致密、表面粗糙度好、厚度均匀的薄膜，完成封装；
其中，所述步骤S2中还包括：设置待雾化溶液的流速为0.001-0.100ml/s；
其中，步骤S4中，所述薄膜的厚度为0.01-100μm；
所述待雾化的溶液为有机聚合物、无机胶体或有机聚合物与无机胶体的混合溶液；所述有机聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丙烯晴、聚苯乙烯、聚异戊二烯、聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机胶体包括Al2O3胶体、SiOx胶体、TiOx 胶体或SiNx胶体。
2.根据权利要求1所述的一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，其特征在于：所述雾化喷嘴的个数为一个以上，每个雾化喷嘴均连接至用以存储待雾化溶液的存储罐。
3.根据权利要求1所述的一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，其特征在于：所述雾化喷嘴的材料为石英、紫铜、黄铜、铝、或不锈钢中的一种；所述雾化喷嘴的形状为圆形，其喷嘴直径为0.01-1mm之间；喷嘴与载物台之间的距离为10-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，其特征在于：所述高压静电场发生器在雾化喷嘴与载物台之间施加的直流高压范围在25-35kV之间。
5.根据权利要求2所述的一种基于静电雾化成膜封装量子点导光板的方法，其特征在于：一个以上的雾化喷嘴的工作模式为：所有雾化喷嘴同时进行雾化、采用奇阵列或偶阵列的雾化喷嘴进行雾化、或者采用单个雾化喷嘴循环进行雾化。
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