CN110196511B - 一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置，该量子点膜包括：相对设置的第一基材层和第二基材层，量子点层，所述量子点层设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间；所述量子点层的组分包括：高分子材料纤维与光固化胶水的混合物，以及石墨烯片和纳米量子点，所述石墨烯片均匀分散在所述混合物中，所述纳米量子点富集在所述石墨烯片表面，从而防止纳米量子点因受氧气和水汽的侵蚀而失效，进而有效的防止量子点膜出现边缘失效的问题、提高量子点膜的使用寿命。

Description

一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置。
背景技术
在显示技术领域中，量子点显示设备以其色域高、色彩还原能力强、成本低等优点而受到欢迎。
在大尺寸的量子点显示设备中，屏幕的显示亮度是否均匀直接影响着显示效果，而在量子点显示设备中被使用的量子点膜直接影响着屏幕的显示亮度及显示画面均一性。
量子点膜一般由两个相对设置的基材层，以及位于两个基材层之间的量子点层构成三明治结构。由于量子点膜中的量子点遇水汽和氧气会失效，而基材层抵抗水汽和氧气的能力又不强，使得量子点层中的量子点存在失效的风险，特别是位于量子点膜四周边缘的量子点更容易受到水、氧侵袭而失效，进而造成量子点膜边缘失效。
鉴于此，如何有效的防止量子点膜边缘失效，成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置，用以解决现有技术中存在量子点膜边缘失效问题。
第一方面，为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种量子点膜，该量子点膜包括：
相对设置的第一基材层和第二基材层，
量子点层，所述量子点层设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间；
所述量子点层的组分包括：高分子材料纤维与光固化胶水的混合物，以及石墨烯片和纳米量子点，所述石墨烯片均匀分散在所述混合物中，所述纳米量子点富集在所述石墨烯片表面。
可选地，所述石墨烯片为纳米级的石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的表面分别与所述第一基材层的所在平面和所述第二基材层的所在平面垂直。
可选地，所述高分子材料纤维为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或任一组合。
可选地，所述量子点层的厚度的取值范围为0.1～10um。
可选地，所述量子点层的厚度与纳米量子点的密度呈正比。
第二方面，本发明实施例提供了一种量子点膜的制作方法，该方法包括：
提供第一基材层；
用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成的量子点层；其中，所述静电纺丝溶液的组分包括0.1～1wt％石墨烯片、15～20wt％纳米量子点材料、43～60wt％高分子材料纤维、0.5～10wt％光固化胶水、45～60wt％有机溶剂；
采用负压将所述量子点层固定在靠近所述第一基材层的第二基材层的一面；
用光固化法将所述量子点层，固化在所述第一基材层和所述第二基材层之间，获得所述量子点膜。
可选地，用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成的量子点层，包括：
按递增或递减的方式对所述静电纺丝技术中取向膜所使用的疏密度进行调整，使所述量子点层的厚度对应递增或递减。
可选地，用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成量子点层，还包括：
控制所述磁场的磁场方向，使所述石墨烯片的表面与所述第一基材层所在平面垂直。
可选地，所述静电纺丝技术使用的电压为15-20KV，接收板到针尖的距离为5-10cm。
第三方面，本发明实施例提供了一种背光模组，该背光模组包括：
导光板，以及如第一方面所述的量子点膜；所述量子点膜贴附于所述导光板的出光面。
可选地，该背光模组还包括：
光源，所述光源与所述导光板的入光面相对设置，所述入光面和所述出光面垂直；
从所述量子点膜靠近所述光源的一侧到远离所述光源的一侧，所述量子点膜中的量子点层的厚度逐渐变厚；且所述量子点层的厚度与量子点的密度成正比。
可选地，所述量子点层的厚度均匀逐渐变厚，或呈阶梯式逐渐变厚。
第四方面，本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括如第三方面所述的背光模组。
本发明有益效果如下：
在本发明提供的实施例中，通过在量子点层中使用石墨烯片，让表面富集了纳米量子点的石墨烯片，均匀分散在高分子材料纤维与光固化胶水的混合物中，使纳米量子点以三维均匀有序的结构排列在量子点层中，从而有效的提高了纳米量子点在量子点层中的分散性，并且由于石墨烯片具有较高的氧气和水汽阻隔性，所以能够通过石墨烯片阻隔外界的氧气和水汽侵入量子点层中，从而防止纳米量子点因受氧气和水汽的侵蚀而失效，进而有效的防止量子点膜出现边缘失效的问题、提高量子点膜的使用寿命，同时由于石墨烯片具有良好的导电导热作用，所以还能有效的提高纳米量子点的发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的量子点膜的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的量子点膜在AA方向的切面图；
图3为本发明实施例提供的量子点层的厚度示意图一；
图4为本发明实施例提供的量子点层的厚度示意图二；
图5为本发明实施例提供的量子点膜的制作方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图一；
图7为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图二。
具体实施方式
本发明实施例提供一种量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置，用以解决量子点膜边缘失效的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
下面结合附图，对本发明实施例提供的量子点膜及其制作方法、背光模组、显示装置进行具体说明。
请参见图1，为量子点膜的结构示意图，该量子点膜包括：
相对设置的第一基材层1和第二基材层2，第一基材层1和第二基材层2作为基底层，用于支撑量子点层3，在使用静电纺丝技术形成量子点层3的过程中，让量子点层3能得到基底层的有效支撑；第一基材层1和第二基材层2作为保护层，保护量子点层不被破坏，还用于防止外界水分及空气向量子点层3内侵入，第一基材层1和第二基材层2的材料可以是聚碳酸酯(PC，Poly Carbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，poly(methylmethacrylate))、聚偏二氟乙烯(PVDF，Polyvinylidene Fluoride)中任意一种材质，或者是包括聚碳酸酯(PC，Poly Carbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，poly(methylmethacrylate))、聚偏二氟乙烯(PVDF，Polyvinylidene Fluoride)中至少任意一种的混合树脂。
量子点层3，量子点层3设置在第一基材层1和第二基材层2之间；
量子点层3的组分包括：高分子材料纤维与光固化胶水的混合物31，以及石墨烯片32(图1中以六边形示出)和纳米量子点33(图1中以黑色圆点示出)，石墨烯片32均匀分散在混合物31中，纳米量子点33富集在石墨烯片32表面。
由于石墨烯片32的透过率为97.7％，石墨烯片32在阻隔氮气(N2)时的气体透过系数为1.1323cm3/(m2·24h·0.1mPa)，而氧气的分子直径比氮气的分子直径更大，所以石墨烯片32对氧气的阻隔性比对氮气的阻隔性更好，且由于石墨烯被称为目前阻隔水汽较好的材料，所以在量子点层3中增加石墨烯片32能够有效的提高量子点层3阻隔氧气和水汽的性能，从而防止处于量子点层3中边缘的纳米量子点33因受到氧气和水汽的侵蚀而失效，进而防止量子点膜边缘失效，并且石墨烯片32的加入还能提高纳米量子点33的分散性。
由于纳米量子点33富集在石墨烯片32表面，使得纳米量子点33能够均匀分布在石墨烯片32表面，形成三维均匀有序的排列结构，防止量子点的纳米尺寸效应以及量子点团聚的问题出现，从而使纳米量子点33能够均匀的分散在量子点层3中，并且纳米量子点33呈三维均匀有序的结构排列还能最大限度的对水汽和氧气形成有效阻隔，提高电子点膜的使用寿命。
在本发明提供的实施例中，通过在量子点层3中使用石墨烯片32，让表面富集了纳米量子点33的石墨烯片32，均匀分散在高分子材料纤维与光固化胶水的混合物31中，使纳米量子点33三维均匀有序的结构排列在量子点层3中，从而有效的提高了纳米量子点33在量子点层3中的分散性，并且由于石墨烯片32具有较高的氧气和水汽阻隔性，所以能够通过石墨烯片32阻隔外界的氧气和水汽侵入量子点层3中，从而防止纳米量子点33因受氧气和水汽的侵蚀而失效，进而有效的防止量子点膜出现边缘失效的问题、提高量子点膜的使用寿命，同时由于石墨烯片32具有良好的导电导热作用，所以还能有效的提高纳米量子点33的发光效率。
需要说明的是，在图1以及在之后涉及到量子点层3中石墨烯片32和纳米量子点33的图中，石墨烯片32和纳米量子点33的大小、分布只是示例性的示意，并不代表其真实的情况，例如在图1中石墨烯片32表面只是示意出了富集的一个纳米量子点33，而实际上，石墨烯片32表面富集了众多的纳米量子点33。纳米量子点33也不仅分布在石墨烯片32表面，在高分子材料纤维与光固化胶水的混合物31中也有分布。
请参见图2，为量子点膜在AA方向的切面图，石墨烯片32为纳米级的石墨烯纳米片，石墨烯纳米片的表面分别与第一基材层1的所在平面X1和第二基材层2的所在平面X2垂直，并让石墨烯纳米片32的一面面向切面AA，使得在对量子点膜进行切割后，在切割位置的石墨烯片32仍能有效的阻隔外界的氧气和水汽侵入量子点层3中，从而防止纳米量子点33因受氧气和水汽的侵蚀而失效、提高量子点膜的使用寿命，进而有效的防止切割后的量子点膜出现边缘失效的问题。
由于石墨烯片32在切割位置能够效的阻隔外界的氧气和水汽侵入量子点层3中，使得在对量子点膜进行切割时可以采用刀模裁切，而不必像现有技术中那样必须使用激光裁切以将量子点膜的边缘区域烧结，来防止水汽和氧气进入，所以使用本发明实施例提供的量子点膜在确保其边缘不会失效的同时，还能够有效的降低裁切成本，降低工艺复杂度。
可选地，高分子材料纤维为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或任一组合。
在本发明提供的实施例中，高分子材料纤维使用聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或任一组合，可以在使用静电纺丝技术制备量子点层的过程中，让高分子材料纤维与有机溶剂很好的相溶在一起，进而提高可纺性。同时，还能让量子点、石墨烯片均匀的富集在由高分子材料纤维构成的每根纤维上，从而在使用静电纺丝技术时，可以通过调整取向膜上纤维的疏密度，来调整量子点膜的厚度，使同一层量子点膜具有不同的厚度，不同厚度对应量子点的密度不同。
请参见图3和图4，分别为量子点层的厚度示意图一、二，量子点层3的厚度d的取值范围为0.1～10um。
量子点层3的厚度d可以是同一个值(如图3所示，即同一层量子点层3的厚度无变化始终为一个值)，也可以是一个渐变值(如图4中所示，即同一层的量子点层3的厚度在不同位置是不同的，它可以从最小值dmin均匀逐渐增厚到最大值dmax，或者从最小值dmin呈阶梯式逐渐增厚到最大值dmax)，但其厚度d的取值范围均为0.1～10um。
需要说明的是，量子点膜(包括第一基材层1、第二基材层2以及量子点层3)的总体厚度是一个恒定值。
可选地，量子点层3的厚度d与纳米量子点33的密度呈正比。
在本发明提供的实施例中，让量子点层3的厚度d与纳米量子点33的密度呈正比，可以让量子点层3的厚度发生变化，在不同的厚度区域具有不同数量的纳米量子点33，由于相同数量的纳米量子点33的光转换效率是一样的，所以将量子点膜的厚度制作为与纳米量子点33的密度呈正比，使得当同一蓝光照射到量子点层3中不同厚度位置时，量子点膜在量子点层3不同厚度位置的光转换效率不同，进而发出不同亮度的光。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种量子点膜的制作方法，请参见图5，该方法包括：
步骤501：提供第一基材层。
第一基材层可以是事先制备好的基体材料，也可以是通过静电喷雾或静电纺丝的形式形成的，在此不做限定。
步骤502：用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在第一基材层所在的磁场中，获得在第一基材层的一侧表面形成的量子点层；其中，静电纺丝溶液的组分包括0.1～1wt％石墨烯片、15～20wt％纳米量子点材料、43～60wt％高分子材料纤维、0.5～10wt％光固化胶水、45～60wt％有机溶剂。其中，wt％为质量分数。
需要说明的是，在使用静电纺丝技术制得量子点层的过程中，由于有机溶剂会挥发，所以在最终制得的量子点层中并没有有机溶剂的存在。
使用本发明实施例提供的静电纺丝溶液，可以使静电纺丝后形成的聚合物纤维的直径达到0.1～10um，进而提高量子点层的力学性能。
可选地，当需要制得的量子点层呈不同厚度时，用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在第一基材层所在的磁场中，获得在第一基材层的一侧表面形成的量子点层，可以按递增或递减的方式对静电纺丝技术中取向膜所使用的疏密度进行调整，使量子点层的厚度对应递增或递减。其中，量子点层的厚度可以是均匀逐渐递增或递减的，也可以是呈阶梯式递增或递减的，具体不做限定。
可选地，在用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在第一基材层所在的磁场中，获得在第一基材层的一侧表面形成量子点层的过程中，还可以控制磁场的磁场方向，使石墨烯片的表面与第一基材层所在平面垂直，从而让富集在石墨烯片表面的纳米量子点，在量子点层中呈三维均匀有序的结构排列，以防止量子点的纳米尺寸效应的出现以及量子点团聚的问题，使纳米量子点能够均匀的分散在量子点层中，并且纳米量子呈三维均匀有序的结构排列还能最大限度的对水汽和氧气形成有效阻隔，提高电子点膜的使用寿命。
步骤503：采用负压将量子点层固定在靠近第一基材层的第二基材层的一面。其中，第一基材层和第二基材层的材料可以相同，也可以不同，具体不做限定。
步骤504：用光固化法将量子点层，固化在第一基材层和所第二基材层之间，获得量子点膜。
可选地，静电纺丝技术使用的电压为15-20KV，接收板到针尖的距离为5-10cm。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种背光模组，请参见图6为背光模组的结构示意图一(在图6中未示出量子点膜的内部结构)，该背光模组包括：
导光板100，以及如上所述的量子点膜200；量子点膜200贴附于导光板100的出光面。
在将量子点膜200贴附于导光板100的出光面时，可以将量子点膜200以压辊的方法直接制作在导光板100上。
在本发明提供的实施例中，由于量子点膜200能够有效的防止边缘失效，使得在导光板100的出光面贴附了这种量子点膜200的背光模组，在边缘也能提供充足的亮度，同时还能提高背光模组的使用寿命。
请参见图7，为背光模组的结构示意图二，该背光模组还包括：
光源300，光源300与导光板100的入光面相对设置，入光面和出光面垂直；光源300发出的光为蓝光，光源300可以为LED蓝光源，或其它能发出蓝光的发光器件，在此不做限定，这将在导光板100将光源300发出的蓝光转换为面光源照射到量子点膜200后，使从量子点膜200出射出去的光为白光。
从量子点膜200(图5中以粗实线内的区域示出)靠近光源300的一侧到远离光源300的一侧，量子点膜200中的量子点层3的厚度逐渐变厚；且量子点层3的厚度与量子点33的密度成正比。
由于光源300发出的光在进入导光板100后，从近光源300端出射的面光源的亮度最强，而远光源300端出射的面光源的亮度最弱，使得从导光板100出射的光的亮度并不均匀，若在导光板100出光面使用量子点层3的厚度都相同的量子点膜，将使整个背光模组出射的光存在亮度不均匀的问题。
当时用了本发明实施例提供的量子点膜200后，通过从量子点膜200靠近光源300的一侧到远离光源300的一侧，让量子点膜200中的量子点层3的厚度逐渐变厚，从而让量子点33的数量从近光源300端到远光源300端逐均匀渐递增或呈阶梯式递增，由于量子点的光转换效率是与量子点的数量成正比的，所以使得从导光板100出射到量子点膜200的面光源在经过量子点33数多的位置时亮度增强，进而弥补由于远离光源300而减弱的亮度，提高背光模组出射光的亮度均匀性。
可选地，量子点层3的厚度均匀逐渐变厚，或呈阶梯式逐渐变厚。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种显示装置，该显示装置包括如上所述的背光模组。该显示装置可以为液晶显示器，液晶显示屏，液晶电视等显示装置，也可为手机、平板电脑、笔记本等移动设备。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种量子点膜，其特征在于，包括：
相对设置的第一基材层和第二基材层，
量子点层，所述量子点层设置在所述第一基材层和所述第二基材层之间；
所述量子点层的组分包括：高分子材料纤维与光固化胶水的混合物，以及石墨烯片和纳米量子点，所述石墨烯片均匀分散在所述混合物中，所述纳米量子点富集在所述石墨烯片表面。
2.如权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述石墨烯片为纳米级的石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的表面分别与所述第一基材层的所在平面和所述第二基材层的所在平面垂直。
3.如权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述高分子材料纤维为聚氨酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或任一组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点层的厚度的取值范围为0.1～10um。
5.如权利要求4所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点层的厚度与纳米量子点的密度呈正比。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的量子点膜的制作方法，其特征在于，包括：
提供第一基材层；
用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成的量子点层；其中，所述静电纺丝溶液的组分包括0.1～1wt％石墨烯片、15～20wt％纳米量子点材料、43～60wt％高分子材料纤维、0.5～10wt％光固化胶水、45～60wt％有机溶剂；
采用负压将所述量子点层固定在靠近所述第一基材层的第二基材层的一面；
用光固化法将所述量子点层，固化在所述第一基材层和所述第二基材层之间，获得所述量子点膜。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成的量子点层，包括：
按递增或递减的方式对所述静电纺丝技术中取向膜所使用的疏密度进行调整，使所述量子点层的厚度对应递增或递减。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，用静电纺丝技术，将静电纺丝溶液喷洒在所述第一基材层所在的磁场中，获得在所述第一基材层的一侧表面形成量子点层，还包括：
控制所述磁场的磁场方向，使所述石墨烯片的表面与所述第一基材层所在平面垂直。
9.如权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝技术使用的电压为15-20KV，接收板到针尖的距离为5-10cm。
10.一种背光模组，其特征在于，包括：导光板，以及如权利要求1-5任一项所述的量子点膜；所述量子点膜贴附于所述导光板的出光面。
11.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，还包括：
光源，所述光源与所述导光板的入光面相对设置，所述入光面和所述出光面垂直；
从所述量子点膜靠近所述光源的一侧到远离所述光源的一侧，所述量子点膜中的量子点层的厚度逐渐变厚；且所述量子点层的厚度与量子点的密度成正比。
12.如权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述量子点层的厚度均匀逐渐变厚，或呈阶梯式逐渐变厚。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10-12所述的背光模组。
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