CN109796812B

CN109796812B - 用于喷墨打印的量子点分散液以及彩膜

Info

Publication number: CN109796812B
Application number: CN201811632362.7A
Authority: CN
Inventors: 方龙; 邓德晖; 史横舟; 王允军
Original assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Current assignee: Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109796812A

Abstract

本申请公开了一种用于喷墨打印的量子点分散液及彩膜。量子点分散包括：10～40wt％的量子点、10～30wt％的氟树脂、30～70wt％的活性稀释剂、以及0.5～5wt％的引发剂；所述量子点分散液的粘度为1～20cps。本申请提供的量子点分散液满足喷墨打印的需求，得到的量子点彩膜的出光亮度高，光转化效率高，展现优异的光学性能。

Description

用于喷墨打印的量子点分散液以及彩膜

技术领域

本申请属于量子点材料技术领域，具体涉及一种用于喷墨打印的量子点分散液以及彩膜。

背景技术

量子点材料由于具有半峰宽窄，发光纯度高，发射波长随尺寸可调等优异性能，已被广泛应用于显示照明领域。利用量子点作为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)的彩膜(Color Filter)光转换材料时，可显著提高显示器的色域及对背光的利用效率。

通常利用量子点光刻胶制备量子点彩膜，但该方法对量子点材料本身的耐热、耐酸碱性能要求较高，并且光刻的方式会消耗大量的量子点，造成材料浪费，成本较高。如果将量子点材料分散在脂肪族或芳香族溶剂中配制成墨水进行喷墨打印，再通过抽真空烘烤除去溶剂的方式制备彩膜，得到的彩膜往往收缩严重，具有较明显的咖啡环现象，需经过多次打印及除溶剂的过程才能达到厚度要求。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种用于喷墨打印的量子点分散液。利用这种量子点分散液制备彩膜的工艺简单，彩膜性能优良。

根据本申请的第一方面，提供一种用于喷墨打印的量子点分散液，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，包括：10～40wt％的量子点、10～30wt％的氟树脂、30～70wt％的活性稀释剂、以及0.5～5wt％的引发剂；所述量子点分散液的粘度为1～20cps。

进一步地，所述氟树脂包括含氟丙烯酸树脂，含氟环氧树脂，含氟聚氨酯树脂，含氟聚苯乙烯树脂，含氟硅聚合物，全氟聚醚，全氟烷氧基聚合物，全氟弹性体。

进一步地，所述活性稀释剂为丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，2-甲基丙烯酸甲酯，2-甲基丙烯酸乙酯，乙二醇丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-β-羟乙酯，丙烯酸异冰片酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯，甲基丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸己酯，甲基丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲氧基乙酯，二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯，二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯，二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯，丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。

进一步地，所述活性稀释剂为带有氟原子的活性稀释剂。

进一步地，所述带有氟原子的活性稀释剂包括甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，全氟丁基乙烯，全氟烯丙基乙烯基醚，全氟丁烯基乙烯基醚，全氟丙基乙烯基醚，全氟乙基乙烯基醚，全氟甲基乙烯基醚中的至少一种。

进一步地，所述引发剂包括(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，2,2-二乙氧基苯乙酮，1-羟基-环己基苯甲酮，2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，苯甲酰甲酸甲酯，偶氮二异丁腈和异丙苯过氧化氢中的一种。

进一步地，所述量子点的表面配体为碳原子个数不小于8个的疏水性配体，所述表面配体占所述量子点的重量分数为10％～25％。

进一步地，所述表面配体包括油胺、油酸或者三辛基硫醇。

进一步地，所述分散液还包含还包括添加剂，所述添加剂为流平剂，消泡剂，分散剂，紫外吸收剂，固着促进剂中的至少一种。

根据本申请的另一方面，提供一种彩膜，所述彩膜是由如上所述的量子点分散液进行喷墨打印后固化而成。

有益效果：本申请提供的量子点分散液中量子点的分散性能好，喷墨打印流畅，所制备得到的彩膜的出光亮度高，且采用氟树脂增加了彩膜的水氧阻隔能力。

附图说明

图1为本申请实施例1中彩膜的照片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。

如背景技术分析，现有技术中利用量子点墨水进行喷墨打印时，其成膜性差，收缩严重，一般需要打印多次才能满足厚度要求，即伴随多次真空烘烤除溶剂的过程，而且易出现量子点膜中间薄边缘厚的咖啡环现象。发明人发现，若将量子点分散于胶液中，则无需添加有机溶剂，在喷墨打印后进行紫外光固化或者热固化成膜，不仅避免烘烤除溶剂的过程，并且固化后的膜具有胶液固化后的硬度，仅打印单次即达到所需膜层厚度，且有效缓解了咖啡环效应，从而使得量子点彩膜出光均匀。

按各组分占所述量子点分散液的百分比计，本申请提供的量子点分散液包括：10～40wt％的量子点、10～30wt％的氟树脂、30～70wt％的活性稀释剂、以及0.5～5wt％的引发剂；量子点分散液的粘度为1～20cps。采用本申请，该量子点分散液中的活性稀释剂用于调节粘度，可将该量子点分散液的粘度调整在1至20cps之间，从而适用于喷墨打印，并且能够均匀地溶解量子点，量子点分散液的粘度优选在4至8cps之间。

氟树脂是指分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂，发明人发现，当选择氟树脂作为量子点分散液的树脂时，量子点可在氟树脂中良好分散，且量子点分散液在固化的过程中未见明显的收缩现象。此外，由于氟原子极化率低，含氟材料具有优良的光学性能，如折射率低、透明性高，极其有利于保持量子点彩膜的高出光效率。再次，氟树脂表面自由能极低，具有良好的疏水性，可以避免水汽进入量子点膜而影响量子点本身的发光性能，从而增加了量子点彩膜中量子点的稳定性。

本申请中氟树脂包括但是不限定于含氟丙烯酸树脂，含氟环氧树脂，含氟聚氨酯树脂，含氟聚苯乙烯树脂，含氟硅聚合物，全氟聚醚，全氟烷氧基聚合物或者全氟弹性体。

量子点分散液中包括活性稀释剂，比如丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，2-甲基丙烯酸甲酯，2-甲基丙烯酸乙酯，乙二醇丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-β-羟乙酯，丙烯酸异冰片酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯，甲基丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸己酯，甲基丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲氧基乙酯，二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯，二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯，二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯，丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

发明人发现，当活性稀释剂为带有氟原子的活性稀释剂时，活性稀释剂与氟树脂的相容性最优，最有利于制备混合更均匀和稳定性更好的量子点分散液。

在一个优选的实施方式中，带有氟原子的活性稀释剂包括但是不限定于甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，全氟丁基乙烯，全氟烯丙基乙烯基醚，全氟丁烯基乙烯基醚，全氟丙基乙烯基醚，全氟乙基乙烯基醚，全氟甲基乙烯基醚。

本申请中，量子点可以选自IIB-VIA族化合物、IIIA-VA族化合物、IB-IIIA-VIA族化合物和钙钛矿量子点中的至少一种，但是不限定于此。具体的可以为CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)或者CH₃NH₃PbX₃(X＝Cl，Br，I)量子点，但是不限定于此。

本申请中，量子点的表面配体优选碳原子个数不小于14个的疏水性配体，当采用上述原子个数的疏水性配体时，与氟树脂的相容性最佳。优选的表面配体占量子点的重量分数在10％～25％，更优选在15％～20％。表面配体包括但是不限定于油胺、油酸或者三辛基硫醇。

量子点分散液在基板上进行喷墨打印后，固化得到量子点彩膜。发明人发现，本申请的得到的量子点彩膜表面没有明显的咖啡环现象，此外，彩膜的表面也并不是完全均匀和平整的，反而具有一定粗糙度，这样破坏了彩膜表面的全反射条件，进一步起到光提取的作用，彩膜的出光亮度反而明显的增加。

在下文中，参照实施例更详细地说明实施方式。然而，它们是本发明的示例性实施方式，并且本发明不限于此。

实施例1

一种量子点分散液，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，包括20wt％的CdSe红光量子点、量子点的表面配体为油酸(配体占量子点的含量为17wt％)，10wt％的含氟丙烯酸树脂，68wt％的甲基丙烯酸六氟丁酯，2wt％的(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TOP)的引发剂。上述量子点分散液通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。经过测试，量子点分散液的粘度为5.2cps。

利用上述量子点分散液进行喷墨打印，过程流畅，经过紫外光固化，得到量子点彩膜。该量子点彩膜的发光照片如图1所示。

实施例2

一种量子点分散液，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，包括20wt％的CdSeS红光量子点、量子点的表面配体为油胺(配体占量子点的含量为19wt％)，20wt％的含氟聚氨酯树脂，58wt％的全氟烯丙基乙烯基醚，2wt％的TPO引发剂。上述量子点分散液通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。经过测试，量子点分散液的粘度为5.5cps。

利用上述量子点分散液进行喷墨打印，过程流畅，经过紫外光固化，得到量子点彩膜。

实施例3

一种量子点分散液，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，包括35wt％的CdSe绿光量子点、量子点的表面配体为三辛基硫醇(配体占量子点的含量为14wt％)，30wt％的含氟环氧树脂，30wt％的甲基丙烯酸异冰片酯，5wt％的TPO引发剂。上述量子点分散液通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。经过测试，量子点分散液的粘度为6.7cps。

实施例4

一种量子点分散液，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，包括35wt％的CdSeS绿光量子点、量子点的表面配体为油酸(配体占量子点的含量为10wt％)，10wt％的全氟聚醚，50wt％的甲基丙烯酸三氟乙酯，5wt％TPO引发剂。上述量子点分散液通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。经过测试，量子点分散液的粘度为5.1cps。

分别对上述实施例1～4量子点彩膜的发光性能进行测试，所采用的蓝光背光源的初始出光亮度1000cd/m²，量子点彩膜的蓝光吸收率、出光亮度、外量子产率(EQE)的结果见表1。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					蓝光吸收率(％)	82.1	81.8	81	76
出光亮度(cd/m<sup>2</sup>)	1578	1525	5071	4559
					EQE(％)	42	41	40	39

由表1可知，本申请量子点分散液喷墨打印得到的量子点彩膜蓝光吸收率最高为82％，红光量子点彩膜的出光亮度在1500～1600cd/m²，绿光量子点彩膜的出光亮度在4500～5100cd/m²，外量子效率均在40％左右，展现较好的发光性能。

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims

1.一种彩膜，其特征在于，所述彩膜是利用量子点分散液进行喷墨打印后固化而成，按各组分占所述量子点分散液的百分比计，所述量子点分散液不含有机溶剂，其包括：

10~40 wt%的量子点，所述量子点的表面配体为碳原子个数不小于14个的疏水性配体，所述表面配体占所述量子点的重量分数为10%~25%；

10~30 wt%的热塑性树脂氟树脂；

30~70 wt%的带有氟原子的活性稀释剂；

以及0.5~5 wt%的引发剂；

其中，所述带有氟原子的活性稀释剂包括甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，全氟丁基乙烯，全氟烯丙基乙烯基醚，全氟丁烯基乙烯基醚，全氟丙基乙烯基醚，全氟乙基乙烯基醚，全氟甲基乙烯基醚中的至少一种，所述量子点分散液的粘度为1～20cps；

所述氟树脂包括含氟丙烯酸树脂，含氟环氧树脂，含氟聚氨酯树脂，含氟聚苯乙烯树脂，含氟硅聚合物，全氟聚醚，全氟烷氧基聚合物，全氟弹性体；

所述彩膜表面不完全均匀和平整，具有粗糙度。

2.根据权利要求1所述的彩膜，其特征在于，所述引发剂包括 (2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，2,2-二乙氧基苯乙酮，1-羟基-环己基苯甲酮，2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，苯甲酰甲酸甲酯，偶氮二异丁腈和异丙苯过氧化氢中的一种。

3.根据权利要求1所述的彩膜，其特征在于，所述表面配体包括油胺、油酸或者三辛基硫醇。

4.根据权利要求1所述的彩膜，其特征在于，所述分散液还包括添加剂，所述添加剂为流平剂，消泡剂，分散剂，紫外吸收剂，固着促进剂中的至少一种。