CN110016256A - 一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置 - Google Patents

一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置，涉及显示技术领域，以控制量子点油墨的固化过程，使得量子点发光层的厚度趋向均一化。该量子点油墨包括量子点墨水和光引发剂，所述量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。所述喷墨打印装置用于将上述量子点油墨打印到载体基板上。本发明提供的量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置用于量子点显示中。

Description

一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示 装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置。
背景技术
量子点(Quantum Dot)材料是一种半导体纳米晶，其具有独特的光电特性，可在受到光或电刺激的情况下，根据量子点材料的分子尺寸发出纯正的高质量单色光。
现有量子点发光器件的量子点色域覆盖率(NTSC标准)能达到157％，相对普通液晶电视提升了58.3％，相对于OLED提升了37.9％，因此，量子点发光器件在显示领域具有良好的应用前景。在制作量子点发光器件时，可采用喷墨打印的方式制作量子点发光层，但喷墨打印所使用的量子点油墨的固化过程难以控制，导致所制作的量子点发光层的厚度不均一，使得量子点材料难以应用于大面积量子点发光器件的制作中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子点油墨及制备方法、喷墨打印装置及打印方法、显示装置，以控制量子点油墨的固化过程，使得量子点发光层的厚度趋向均一化。
为了实现上述目的，本发明提供一种量子点油墨，该量子点油墨包括量子点墨水和光引发剂，所述量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。
与现有技术相比，本发明提供的量子点油墨中，在量子点墨水中加入光引发剂，而量子点油墨中除了有机溶剂和量子点材料外，还包括光固化材料，使得在采用喷墨打印的方式制作量子点发光层时，可控制紫外光照射量子点油墨，使得光引发剂引发光固化材料的聚合反应，从而达到控制量子点油墨固化过程的目的。当量子点油墨固化过程可控的情况下，只需控制紫外光的发射参数，即可使得所制作的量子点发光层的厚度趋向均一化，这样量子点材料就可以应用于大面积的量子点发光器件的制作中。
本发明还提供了一种上述量子点油墨的制备方法，该量子点油墨的制备方法包括：
将量子点墨水和光引发剂混合均匀，获得量子点油墨，所述量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。
与现有技术相比，本发明提供的量子点油墨的制备方法的有益效果与上述量子点油墨的友谊系哦啊过相同，在此不做赘述。
本发明还提供了一种喷墨打印装置，该喷墨打印装置包括油墨喷头以及与所述油墨喷头设在一起的固化调节单元，所述固化调节单元用于采用紫外光调节上述量子点油墨在载体基板的承载面的固化过程。
与现有技术相比，本发明提供的喷墨打印装置中，油墨喷头与固化调节单元设在一起，使得在油墨喷头向载体基板喷洒量子点油墨后，固化调节单元可以立刻采用紫外光照射位于载体基板上的量子点油墨，以控制量子点油墨的固化过程，使得量子点油墨内的光引发剂在紫外光的作用下，引发光固化材料聚合，进而使得量子点油墨可控的固化在载体基板上。因此，本发明提供的喷墨打印装置可控制量子点油墨在载体基板上的固化过程，以提高量子点油墨的沉积均一性和固化均一性，这样就能保证所制作的量子点发光层的厚度趋向均一化，从而使得量子点材料就可以应用于大面积的量子点发光器件的制作中。
本发明还提供了一种喷墨打印方法，应用上述喷墨打印装置；所述喷墨打印方法包括：
油墨喷头向载体基板的承载面喷洒上述量子点油墨；
固化调节单元采用紫外光调节位于载体基板承载面的量子点油墨的固化过程。
与现有技术相比，本发明提供的喷墨打印方法的有益效果与上述量子点油墨的有益效果相同，在此不做赘述。
本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括采用上述喷墨打印装置所制作的量子点发光层，或；
采用上述喷墨打印方法所制作的量子点发光层。
与现有技术相比，本发明提供的显示装置的有益效果与上述量子点油墨的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的量子点油墨的制备方法流程图；
图2为本发明实施例提供的喷墨打印装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的喷墨打印方法流程图一；
图4为本发明实施例提供的喷墨打印方法流程图二。
附图标记：
1-油墨喷头， 10-喷嘴；
11-油墨容纳腔， 12-压电模块；
13-压电输入端子， 2-固化调节单元；
21-紫外光发射器， 22-光纤束；
3-墨盒， 4-电源；
5-载体基板。
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作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。
现有技术中，量子点发光器件的发光方式包括光致发光方式和电致发光方式。基于光致发光方式的量子点发光器件中，采用涂覆方式制作量子点发光层，但存在成本高、需要背光系统提供光源的问题。基于电致发光方式的量子点发光器件一般采用喷墨打印的方式制作量子点发光层，但是量子点油墨的沉积存在不均匀性和固化厚度不均匀的问题，难以适应大面积量子点器件的制作。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种量子点油墨，该量子点油墨包括量子点墨水和光引发剂。量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂；量子点材料一般是以量子点荧光微球的方式存在，量子点荧光微球的尺寸根据具体情况选择。量子点荧光微球可以为红色量子点荧光微球、蓝色量子点荧光微球或绿色量子点荧光微球。
制作量子点油墨时，将光引发剂与量子点油墨混合均匀，即可获得量子点油墨。至于混合均匀的方式，则可根据实际情况决定。例如：将光引发与量子点油墨混合后，采用电磁搅拌、振荡分散和/或超声分散的方式对所获得的混合物进行搅拌，然后对混合物进行真空脱泡处理，即可使得光引发剂与量子点油墨混合均匀。
上述量子点油墨中，量子点墨水中加入光引发剂，而量子点油墨中除了有机溶剂和量子点材料外，还包括光固化材料，使得在采用喷墨打印的方式制作量子点发光层时，可控制紫外光照射量子点油墨，使得光引发剂引发光固化材料的聚合反应，从而达到控制量子点油墨固化过程的目的。当量子点油墨固化过程可控的情况下，只需控制紫外光的发射参数，即可使得量子点油墨在固化过程中沉积均匀，并保证固化后所获得的量子点发光层的厚度趋向均一化，这样量子点材料就可以应用于大面积的量子点发光器件的制作中。
现有技术中，当量子点油墨在载体基板上固化后，受到所处环境的空气湿度影响，容易发生重新溶解的问题。此时，还可以控制紫外光的强度和紫外光的照射时间，增加量子点油墨在载体基板上的固化程度，从而降低量子点油墨固化后所获得的量子点发光层重新溶解的可能性。
在一些实施例中，上述光引发剂的质量是光引发剂质量的3％～5％，光引发剂的质量是量子点墨水质量的3％～5％，所述量子点墨水中量子点材料的质量百分比为20％～45％，所述量子点墨水中光固化剂的质量百分比为15％～20％，所述量子点墨水中有机溶剂的质量百分比为40％～60％。此时，在紫外光的作用下，量子点油墨可有效的固化，并保证所制作的量子点发光层具有较高的发光效率。
在一些实施例中，上述光引发剂为自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、能量转移型引发剂或离子反应型引发剂。考虑到光引发剂对量子点材料的性能有一定的影响，因此，在选择光引发剂时，需要兼顾量子点材料的具体种类，以选用的光引发剂对量子点材料的性能影响最小为佳。
示例性的，上述自由基聚合引发剂可选择偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯引发剂中的一种或多种，但不仅限于此。
上述阳离子聚合引发剂可选择质子酸或路易斯酸等。质子酸可选择盐酸和/或硫酸，但不仅限于此；路易斯酸可选择氯化铝、氯化铁、三氟化硼、五氯化铌中的一种或多种，但不限于此。
上述能量转移型引发剂实际上为光敏剂，一般可选择二苯甲酮和/或硫杂蒽酮等，但不仅限于此。
上述离子反应型引发剂可选择二芳基碘鎓盐和/或三芳基硫鎓盐，但不限于此。
示例性的，上述光固化材料为酰亚胺、苯乙烯、乙烯中的一种或多种，但不仅限于此。
示例性的，上述有机溶剂为烷烃溶剂或单环芳烃溶剂。烷烃溶剂可以为辛烷、环己烷等，但不仅限于此。单环芳烃溶剂可以为甲苯、二甲苯等，但不仅限于此。
为了更为清楚的解释上述量子点油墨，下面给出量子点油墨的几种实现方式，以下仅用于解释，不作为限定。
在第一种实现方式中，上述量子点墨水包括的CdSe(蓝色量子点材料)、乙酰亚胺以及环己烷；量子点墨水中的CdSe的质量百分比为30％，量子点墨水中自由基聚合引发剂的质量百分比为18％，量子点墨水中环己烷的质量百分比为52％。
上述光引发剂为自由基聚合引发剂，其质量是量子点墨水质量的3％、5％或4％。该自由基聚合引发剂可选择偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯引发剂。当然该自由基聚合引发剂还可以选择质量比为1:2的偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈。
在第二种实现方式中，上述量子点墨水包括的CdSe(绿色量子点材料)、苯乙烯以及甲苯；量子点墨水中的CdSe的质量百分比为20％，量子点墨水中苯乙烯的质量百分比为20％，量子点墨水中甲苯的质量百分比为60％。
上述光引发剂为离子反应型引发剂，其质量是量子点墨水质量的3.5％或4％。该离子反应型引发剂可选择二芳基碘鎓盐或三芳基硫鎓盐；当然还可以选择质量比为3:2的二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐。
在第三种实现方式中，上述量子点墨水包括铕、镝激发的铝酸钙(CaAl2O4∶Eu,Dy)、乙烯以及二甲苯；量子点墨水中铕、镝激发的铝酸钙的质量百分比为45％，量子点墨水中乙烯的质量百分比为15％，量子点墨水中二甲苯的质量百分比为40％。
上述光引发剂为阳离子聚合引发剂，其质量是量子点墨水质量的4％。该阳离子聚合引发剂可选择氯化铝、氯化铁、三氟化硼或盐酸；当然还可以选择质量比为1:2的氯化铝和氯化铁。
在第四种实现方式中，上述量子点墨水包括铕、镝激发的铝酸锶(SrAl2O4∶Eu,Dy)、乙酰亚胺以及辛烷；量子点墨水中铕、镝激发的铝酸锶的质量百分比为30％，量子点墨水中乙酰亚胺的质量百分比为15％，量子点墨水中辛烷的质量百分比为55％。
上述光引发剂为能量转移型引发剂，其质量是量子点墨水质量的5％。该能量转移型引发剂可选择二苯甲酮或硫杂蒽酮；当然还可以选择质量比为1:1的二苯甲酮和硫杂蒽酮。
本发明实施例还提供了一种上述量子点油墨的制备方法，该量子点油墨的制备方法包括：
将量子点墨水和光引发剂混合均匀，获得量子点油墨，量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。量子点墨水和光引发剂进行混合时，可以是向量子点墨水中加入光引发剂，也可以是向光引发剂中加入量子点油墨，具体顺序不限。
与现有技术相比，本发明实施例提供的量子点油墨的制备方法的有益效果与上述量子点油墨的有益效果相同，在此不做赘述。
至于上述量子点油墨的制备方法所制备的量子点油墨所含有的各个组分的含量以及具体种类，参照前文描述，在此不做详述。
在一些实施例中，如图1所示，上述将量子点墨水和光引发剂混合均匀，获得量子点油墨包括：
步骤S110：将量子点墨水和光引发剂混合在一起并进行搅拌，获得混合物；搅拌方式可以为电磁搅拌、震荡搅拌或超声搅拌。
步骤S120：对混合物进行真空脱泡处理，获得量子点油墨，以避免量子点油墨含有的空气对喷墨打印时油墨液滴体积的影响。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种喷墨打印装置，该喷墨打印装置包括油墨喷头1以及与油墨喷头1设在一起的固化调节单元2。该固化调节单元2用于采用紫外光调节上述量子点油墨在载体基板5的承载面的固化过程。
下面结合图2和图3对本发明实施例提供的喷墨打印装置的具体实施过程进行说明。
步骤S210：油墨喷头1向载体基板5的承载面喷洒上述量子点油墨。
步骤S220：固化调节单元2采用紫外光调节位于载体基板5承载面的量子点油墨的固化过程。
与现有技术相比，本发明实施例提供的喷墨打印装置中，油墨喷头1与固化调节单元2设在一起，使得在油墨喷头1向载体基板5喷洒量子点油墨后，固化调节单元2可以立刻采用紫外光照射位于载体基板5上的量子点油墨，以控制量子点油墨的固化过程，使得量子点油墨内的光引发剂在紫外光的作用下，引发光固化材料聚合，进而使得量子点油墨可控的固化在载体基板5上。因此，本发明实施例提供的喷墨打印装置可控制量子点油墨在载体基板5上的固化过程，以提高量子点油墨的沉积均一性和固化均一性。同时，还可以通过控制紫外光的发射参数，改善印刷工艺，从而提升印刷良率。例如。控制紫外光发射时长和强度，用以控制量子点油墨的固化强度；当然，还可保持紫外光的发射时长不变的情况下，调节紫外光的强度，用以调节量子点油墨的固化速度。
在一些实施例中，如图2所示，上述固化调节单元2包括紫外光发射器21以及与所述油墨喷头1固定在一起的光纤束22，紫外光发射器21的出光口与光纤束22的入光口相对，光纤束22的出光口用于与载体基板5相对。具体实施时，紫外光发射器21发射紫外光，光线束将紫外光传输至载体基板5处，使得紫外光照射载体基板5上的。同时，通过调节紫外光发射器21的开关时间，可控制紫外光发射器21所发射的紫外光强度和紫外光发射时长，用以控制量子点油墨在载体基板5的承载面的固化；如：通过调整紫外光发射器21的打开时刻和关闭时刻，控制紫外光发射器21的紫外光发射时长，控制量子点油墨的固化效果；当然在控制紫外光发射器21的紫外光发射时长的基础上，还可以调节紫外光发射器21的紫外光强度，用以控制量子点油墨的固化速度。
考虑到紫外光为面光源时，紫外光有可能照射在油墨喷头1上，导致量子点油墨容易在油墨喷头1固化，使得油墨喷头1无法顺利的喷洒量子点油墨。基于此，上述光纤束22具有发光点集中的特点，此时紫外光经过光纤束22传输后，照射在载体基板5的上紫外光为点状光，使得紫外光仅照射在载体基板5上的量子点油墨，不会照射到与光线束固定在一起的油墨喷头1上，从而降低量子点油墨在油墨喷头1处固化的可能性。为了进一步降低紫外光照射在油墨喷头1上的可能性，上述光纤束22的出光口与载体基板5的承载面之间的距离小于所述油墨喷头1的喷墨口与载体基板5的承载面之间的距离，以使得光线束所传输的紫外光可避免油墨喷头1照射在载体基板5上的量子点油墨，这样就能够进一步降低紫外光照射在油墨喷头1上的可能性。
同时，上述光纤束22具有发光点集中的特点，使得对载体基板5上的量子点墨水的固化位置进行调整可以以点为单位可控化。而且，上述光线束比较细，比较容易与油墨喷头1固定在一起，而上述光纤束22又具有柔性可弯折的特点，使得紫外光发射器21的固定位置比较自由，有利于大尺寸量子点发光层的制作。
考虑到上述光纤束22传输紫外光时，光线束的结构参数与紫外光发射器21所发射的紫外光波长有一定的匹配性，光纤束22传输的紫外光波长与光纤束22的结构参数可根据光纤截止波长公式获得。
光纤截止波长公式为：
pi为紫外光功率，D为光纤纤芯直径、n0为纤芯折射率，n1为包层折射率。
例如：当紫外光发射器21用于发射波长为0.01μm～0.4μm的紫外光，所述光纤束22的纤芯折射率为1.6，所述光纤束22的包层折射率1.45。光纤的纤芯数量可以根据需求进行增减。
在一些实施例中，如图2所示，上述喷墨打印装置还包括墨盒3，该墨盒3与油墨喷头1连通，同时还可以在墨盒3的油墨出口设置阀门，以控制墨盒3向油墨喷头1提供量子点油墨的多少。
在一些实施例中，如图2所示，上述油墨喷头1为压电式油墨喷头1，压电式油墨喷头1包括具有油墨容纳腔11的喷嘴10，油墨容纳腔11外设有压电模块12，压电模块12设有与电源4连接的压电输入端子13。喷嘴10将油墨容纳腔11所容纳的量子点油墨喷洒到载体基板5时，电源4向压电模块12提供电压，压电模块12在电压的作用下向油墨容纳腔11体施加作用力，使得油墨容纳腔11所容纳的量子点油墨。
如图2和图3所示，本发明实施例还提供了喷墨打印方法，应用上述喷墨打印装置；所述喷墨打印方法包括：
步骤S210：油墨喷头1向载体基板5的承载面喷洒上述量子点油墨。
步骤S220：固化调节单元2采用紫外光调节位于载体基板5承载面的量子点油墨的固化过程。
与现有技术相比，本发明实施例提供的喷墨打印方法的有益效果与上述喷墨打印装置的有益效果相同，在此不做赘述。
在一些实施例中，如图2和图4所示，当上述固化调节单元2包括紫外光发射器21以及与油墨喷头1固定在一起的光纤束22，上述固化调节单元2采用紫外光调节位于载体基板5承载面的量子点油墨的固化过程包括：
步骤S221：调紫外光发射器21所发射的紫外光强度和/或紫外光发射时长。
步骤S222：紫外光发射器21发出紫外光，紫外光在光线束的传输下照射在位于载体基板5承载面的量子点油墨。
步骤S223：位于载体基板5承载面的量子点油墨在紫外光照射下固化。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括采用上述喷墨打印装置所制作的量子点发光层。
与现有技术相比，本发明实施例提供的显示装置的有益效果与上述量子点油墨的有益效果相同，在此不做赘述。
其中，上述实施例提供的显示设备可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种量子点油墨，其特征在于，包括量子点墨水和光引发剂，所述量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的量子点油墨，其特征在于，所述光引发剂的质量是量子点墨水质量的3％～5％，所述量子点墨水中量子点材料的质量百分比为20％～45％，所述量子点墨水中光固化剂的质量百分比为15％～20％，所述量子点墨水中有机溶剂的质量百分比为40％～60％。
3.根据权利要求1所述的量子点油墨，其特征在于，
所述光引发剂为自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、能量转移型引发剂或离子反应型引发剂；
和/或，
所述光固化材料为酰亚胺、苯乙烯、乙烯中的一种或多种；
和/或，
所述有机溶剂为烷烃溶剂或单环芳烃溶剂。
4.一种权利要求1～3任一项所述量子点油墨的制备方法，其特征在于，包括：
将量子点墨水和光引发剂混合均匀，获得量子点油墨，所述量子点墨水包括量子点材料、光固化材料和有机溶剂。
5.一种喷墨打印装置，其特征在于，包括油墨喷头以及与所述油墨喷头设在一起的固化调节单元，所述固化调节单元用于采用紫外光调节权利要求1～3任一项所述量子点油墨在载体基板的承载面的固化过程。
6.根据权利要求5所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述固化调节单元包括紫外光发射器以及与所述油墨喷头固定在一起的光纤束，所述紫外光发射器的出光口与所述光纤束的入光口相对，所述光纤束的出光口用于与载体基板相对。
7.根据权利要求6所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述光纤束的出光口与所述载体基板的承载面之间的距离小于所述油墨喷头的喷墨口与所述载体基板的承载面之间的距离。
8.根据权利要求6所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述紫外光发射器用于发射波长为0.01μm～0.4μm的紫外光，所述光纤束的纤芯折射率为1.6，所述光纤束的包层折射率1.45。
9.根据权利要求5～8任一项所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述喷墨打印装置还包括墨盒，所述墨盒与所述油墨喷头连通。
10.一种喷墨打印方法，其特征在于，应用权利要求5～9任一项所述喷墨打印装置；所述喷墨打印方法包括：
油墨喷头向载体基板的承载面喷洒权利要求1～3任一项所述量子点油墨；
固化调节单元采用紫外光调节位于载体基板承载面的量子点油墨的固化过程。
11.根据权利要求10所述的喷墨打印方法，其特征在于，当所述固化调节单元包括紫外光发射器以及与所述油墨喷头固定在一起的光纤束，所述固化调节单元采用紫外光调节位于载体基板承载面的量子点油墨的固化过程包括：
调节所述紫外光发射器所发射的紫外光强度和/或紫外光发射时长；
紫外光发射器发出紫外光，紫外光在光线束的传输下照射在位于载体基板承载面的量子点油墨；
位于载体基板承载面的量子点油墨在紫外光照射下固化。
12.一种显示装置，其特征在于，包括采用权利要求5～9任一项所述喷墨打印装置所制作的量子点发光层，或；采用权利要求10～11任一项所述喷墨打印方法所制作的量子点发光层。
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