CN110246990A - 一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其包括以下步骤：S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；S2：将量子点墨水打印到所述基板的像素点上，且在惰性气体保护下形成量子点墨水层；S3：制备光扩散胶，涂覆在固化后的量子点墨水层上，然后固化即形成光扩散层。本发明通过对扩散粉的巧妙应用，使其形成覆盖于量子点膜层之上的光扩散层，使获得的量子点复合膜层结构适用于QDCF/Microled或者QD‑OLED等显示器件中以代替现有的量子点墨水层，整体对蓝光的吸收值(OD)得到提高，满足QDCF/Microled或者QD‑OLED等显示领域的要求。
Description
技术领域
本发明涉及量子点显示技术领域，尤其是涉及一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法。
背景技术
量子点显示技术在色域覆盖率、色彩控制精确性、红绿蓝色彩纯净度等各个维度都对现有的显示技术进行了全面升级，被视为全球显示技术的制高点，也被视为影响全球的显示技术革命。目前研发的有关量子点彩色滤光片(QDCF)、量子点微显示(QD microledDisplay)和量子点-有机电致发光(QD-OLED)等器件技术均是目前比较前沿的实现高显色的方式。
QDCF是将量子点以喷墨印刷方式制成带有一定排布规律的红绿量子点图案化的薄膜，替代原本液晶面板的彩色滤光片。经研究表明，QDCF结合现有的液晶面板(LCD)可有效的将之前过滤浪费的光能得到转化，从而将面板的亮度提升100％以上，提升能源效率的同时也拥有更广的显色色域范围。量子点彩色滤光片工艺中，像素点的制备是采用红绿量子点混合于现有产业化生产的光学胶中，利用印刷打印或是光刻技术工艺制备量子点彩色滤光片。
微显示(microLED Display)是在一个TFT或是CMOS信号控制源上集成的高密度微小尺寸的LED阵列。如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，可看成是户外LED显示屏的微缩版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。而微显示(microled Display)是将这些微型LED转移到驱动电路和玻璃基板上，从而实现各种尺寸的MicroLED屏幕。相比其他显示方式，MicroLED有更高的亮度、更低的功耗、更长的使用寿命、更强的耐用性和更好的环境稳定性。MicroLED要求在外延片上构成RGB，实现MicroLED的彩色显示。目前从芯片的大小来说，传统的微米级的稀土类荧光粉已经无法满足行业需求，如果能够应用量子点技术并提高生产率，则可以节省成本。也就是说在基板上先巨量转移蓝色的微芯片，再通过红绿量子点的高精度图案化技术来实现多彩微显示。然而，该技术的难点在于，微芯片的尺寸非常的小，尺寸一般都在100微米以下，常规的封装胶技术已经无法来实现这么小的芯片封装工艺。另外，由于一个面板上有成千上万的的芯片，巨量的芯片数也不能按照传统的点胶方式来实现红绿交替排布的图案化设计。
量子点-有机电致发光(QD-OLED)是将红绿量子点做成的光致发光色彩转换膜按照一定的图案，排布在蓝光OLED发光源上，形成红绿蓝三基色像素点排布的电致发光显示器件。这样一方面具备电致发光器件的优越性，另外一方面也可以大幅度降低现有真空蒸镀的制备成本。
按照器件结构和光学效果的设计要求，上述三种器件所需的光致发光色彩转换膜厚度一般都要控制在10微米以下，同时又要确保所有的蓝光光源的蓝光被色彩转换膜吸收。如果转化成一个定量的标准，一般用蓝光波段(450nm)的吸光度值来衡量。也就是说QDCF、QD-microLED或是QD-OLED上的色彩转换膜对蓝光的吸光度(缩写：OD@450nm)需要不低于2。只有吸光度(OD@450nm)不低于2，才能保证蓝光充分被量子点吸收不低于99％。这样既能保证蓝光的充分利用，提高能量利用率，也能保证显示器的色域、色纯度足够高，从而实现高品质画面。
但是，不论是在量子点彩色滤光片工艺中，或者是在microled的工艺中，由于结构的本身原因，均要求打印固化后的量子点膜厚度不高于10um，甚至更薄，而吸收值是和厚度有着直接的正比例关系。在厚度不能增高的情况下，又要保持OD@450nm不低于2，具有非常大的技术难度，对于膜材的配方调整是要求很高的。在膜较薄的情况下，吸收值又要求高，因此就需要在QD Ink中添加大量的量子点来提高吸收值，但是在兼顾打印性能的情况下，量子点在Ink中的添加有一个极限值(大量量子点的添加是目前QD Ink比较难突破的壁垒)，在此极限值的前提下，想再次提高量子点的蓝光吸收值，就非常困难。甚至为了达到器件的蓝光吸收，更需要多次打印才能够满足器件对蓝光的吸收要求。
目前在量子点Ink使用过程中还存在另外的问题，是量子点Ink的固化收缩问题。QDCF或者QD-microled、QD-OLED器件的模具结构一般如下图1，而打印了量子点Ink后的器件模具结构如图2，Ink固化后如图3所示。由于墨水的固化收缩或者溶剂的挥发，会导致墨水在bank中内向凹陷，这会导致出光效率降低，甚至漏光现在，造成色彩不均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其适用于QDCF/Microled或者QD-OLED等显示器件中以代替现有的量子点墨水层，其整体对蓝光的吸收值(OD)得到提高，满足QDCF/Microled或者QD-OLED等显示领域的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：将量子点墨水打印到所述基板的像素点上，且在惰性气体保护下形成量子点墨水层；
S3：制备光扩散胶，涂覆在固化后的量子点墨水层上，然后固化即形成光扩散层。
TFT是薄膜晶体管的缩写，TFT式显示屏是各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，该类显示屏上的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，因此TFT式显示屏也是一类有源矩阵液晶显示设备。本发明的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，通过在基板上设置对蓝光吸收的量子点墨水层和增加蓝光吸收的光扩散层，而光扩散层在量子点墨水层之上，量子点墨水层可提供初步蓝光吸收的荧光转换，光扩散层可增加蓝光的折射、反射，以提高蓝光的光程，使量子点墨水层中的量子点浓度不需过高即可以达到提高蓝光的吸收值(OD)效果，降低量子点油墨(QD Ink)的成本。其改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的原理是：蓝光先通过对蓝光吸收的量子点墨水层，然后再通过增加蓝光扩散的光扩散层；蓝光在光扩散层经过折射、反射再次回到量子点墨水层被量子点层中的量子点吸收产生荧光，从而增加蓝光吸收提高蓝光利用率和蓝光发光效率。
进一步地，所述S2中的量子点墨水层是量子点墨水经过光固化、热固化或者在热的作用下溶剂挥发而成。
进一步地，所述S3中光扩散胶是由扩散粉均匀地分散于基质胶中制备而成。
作为一种实施方式，S3制备光扩散层的具体方法是：
S31：将扩散粉与基质胶混合研磨，形成均匀的光扩散胶；
S32：脱去光扩散胶中的气泡；
S33：用涂膜设备将光扩散胶均匀涂覆于所述量子点墨水层上；
S34：使光扩散胶固化成膜。
进一步地，所述S31中扩散粉占扩散粉和基质胶总重的重量百分比为0.1-30w％。更为优选地，重量百分比为5％-15％，在这种重量占比的情况下，可以使蓝光吸收值控制在理想范围。
进一步地，所述扩散粉选自有机光扩散粉或无机光扩散粉中的一种；所述基质胶选自光学封装用胶黏剂中的一种。
进一步地，所述扩散粉选自PC、PMMA、PS、有机硅微球、硅微球中的一种或几种(有机光扩散粉)，或二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米银、纳米金中的一种或几种(无机光扩散粉)；所述基质胶选自硅胶、丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、环氧胶中的一种。当然，并不限于上述列举物。
进一步地，所述扩散粉的粒径不高于2μm，更优选地，扩散粉的粒径不高于200nm，使能够在尽可能用量少的情况下提高蓝光吸收值，光扩散胶的折射率不低于1.45，更优选地，折射率不低于1.47。
作为一种实施方式，所述基板位于蓝光源发生装置上。
作为一种实施方式，所述蓝光源发生装置是QDCF/Microled/QD-OLED中的一种。
本发明的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，使其应用于显示器件时，对蓝光的吸收值(OD)得到提高，能够满足显示领域对蓝光吸光度的要求；
(2)本发明的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法应用于显示器件，对450nm(蓝光波长为450nm左右)的蓝光吸收值相对于现有技术的量子点墨水层，可提高10％-15％；
(3)现有技术的量子点墨水打印后形成不高于10μm的量子点膜层时，量子点膜层对蓝光的吸收值尚无法达到2；又由于量子点墨水的打印设备喷头是微米级的，喷口直径一般不高于2微米。而一般的扩散粉粒径为2-8um居多，粒径分布一般为正态分布，很难做到均一的粒径。如果在量子点墨水中直接添加扩散粉，会堵死打印喷头；而且如果将扩散粉直接添加于量子点墨水中，在低粘度下扩散粉会沉淀出来，影响量子点墨水的使用，因此，在现有的量子点墨水中无法通过添加扩散粉等来提高量子点墨水层对蓝光的吸收值。本发明将扩散粉巧妙应用于量子点显示技术领域，解决了现有技术中量子点膜层厚度不高于10μm时，对蓝光的吸收值无法达到2的这一技术难题。
附图说明
图1是现有技术的蓝光源发生装置的模具结构示意图；
图2是现有技术的蓝光源发生装置的模具上打印了量子点Ink但是未固化时的示意图；
图3是现有技术的蓝光源发生装置的模具上打印了量子点Ink并固化后的结构示意图；
图4是本发明在蓝光源发生装置的模具上打印了量子点Ink固化后，再涂覆光扩散胶并固化后的示意图；
图中：1-模具，11-基板，12-堤，2-量子点墨水，3-量子点墨水层，4-光扩散层，41-扩散粉，42-基质胶。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步的说明：
本发明的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法如下：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：将量子点墨水打印到所述基板的像素点上，且在惰性气体保护下形成量子点墨水层；
S3：制备光扩散胶，涂覆在固化后的量子点墨水层上，然后固化即形成光扩散层。
一般地，如图4所示，在模具1的基板11上，量子点墨水层3由量子点墨水2固化而成，光扩散层4由光扩散胶固化而成，作为一种实施方式，所述光扩散胶包括基质胶42和扩散粉41，扩散粉41均匀分散于基质胶42中形成光扩散胶。
扩散粉41可选自有机光扩散粉或无机光扩散粉中的一种，作为一种实施方式，扩散粉41的粒径不高于2μm，光扩散胶的折射率不低于1.45；基质胶42选自光学封装用胶黏剂中的一种。
作为一种实施方式，扩散粉41可以选自PC、PMMA、PS、有机硅微球、硅微球中的一种或几种，也可以选自二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米银、纳米金中的一种或几种；基质胶42可以选自硅胶、丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、环氧胶中的一种。但并不局限于上述列举物。
实施例1：
本实施例的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法如下：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：第一层量子点墨水层(荧光层)的制备
将5ml红色量子点墨水用220nm的滤头过滤，然后加入到墨盒中，将墨盒安装到打印机上除气泡。将量子点墨水打印到QDCF器件中，然后在氮气中光固化即可得到量子点墨水层。在其他实施方式中，量子点墨水也可印刷(例如丝网印刷)于QDCF器件。如图4所示，当量子点墨水打印或印刷于模具1的基板11上，其被限制于模具1的堤12之间。
S3：第二层光扩散层制备
配方原料：
扩散粉(有机硅微球)：5份
硅胶SCR1011：95份
有机Pt催化剂：1‰
上述配方中，通过催化剂的添加可以提高硅胶的固化速度，降低硅胶的固化温度，在其他实施例中，也可不添加。
光扩散胶的制备：将扩散粉加入到硅胶中，研磨均匀脱泡，然后将脱泡后的胶体用丝网印刷的方式均匀印刷在红色量子点墨水层表面，形成一层约8um的膜。在110℃条件下固化30min即可得到光扩散层。上述的脱泡可采用对光扩散胶抽真空的方法来实现。如图4所示，最后得到的量子点墨水层被限位于模具1的基板11之上，堤12之间。
在本实施例的光扩散胶印刷涂覆于量子点墨水层前后，用紫外分光光度计分别测试对450nm的蓝光吸收如下：
实施例2：
本实施例的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法如下：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：第一层量子点墨水层(荧光层)制备
将5ml红色量子点墨水用220nm的滤头过滤，然后加入到墨盒中，将墨盒安装到打印机上除气泡。将量子点墨水打印到QDCF器件中，然后在氮气中固化即可得到量子点墨水层。上述的固化方法可以采用热固化，在一个实施例中，固化能量可以为500mj/cm2，固化温度不高于150℃。
S3：第二层光扩散层制备
配方原料：
扩散粉(有机硅微球)：6.25份
硅胶SCR1011：93.75份
有机Pt催化剂：1‰
将扩散粉加入到硅胶中，研磨均匀脱泡，然后将脱泡后的胶体用丝网印刷的方式均匀印刷在红色器件表面，形成一层约7um的膜。在110℃条件下固化30min即可得到光扩散层。
在本实施例的光扩散胶印刷涂覆于量子点墨水层前后，用紫外分光光度计分别测试对450nm的蓝光吸收如下：
实施例3
本实施例的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法如下：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：第一层量子点墨水层(荧光层)制备
将5ml绿色量子点墨水用220nm的滤头过滤，然后加入到墨盒中，将墨盒安装到打印机上除气泡。将量子点墨水打印到QDCF器件中，然后在氮气中固化即可得到量子点墨水层。
S3：第二层光扩散层制备
二氧化钛R902+：11.2份
L-21光固化胶：88.8份
将扩散粉二氧化钛R902+加入到L-21中，在黄光环境下研磨脱泡，然后将混合胶体刮涂在绿色器件表面，形成约7um的涂层，后再365nm紫外下照射10s即可得到光扩散层。
在本实施例的光扩散胶印刷涂覆于量子点墨水层前后，用紫外分光光度计分别测试对450nm的蓝光吸收如下：
实施例4
本实施例的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法如下：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：第一层量子点墨水层(荧光层)制备
将5ml绿色量子点墨水用220nm的滤头过滤，然后加入到墨盒中，将墨盒安装到打印机上除气泡。将量子点墨水打印到QDCF器件中，然后在氮气中固化即可得到量子点墨水层
S3：第二层光扩散层制备
二氧化钛R902+：15份
L-21光固化胶：85份
将扩散粉二氧化钛R902+加入到L-21中，在黄光环境下研磨脱泡，然后将混合胶体刮涂在绿色器件表面，形成约6.5um的涂层，后再365nm紫外下照射12s即可光扩散层。
在本实施例的光扩散胶印刷涂覆于量子点墨水层前后，用紫外分光光度计分别测试对450nm的蓝光吸收如下：
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将蓝光光源转移或贴合到TFT衬底上，形成带有若干个蓝光的像素点的基板；
S2：将量子点墨水打印到所述基板的像素点上，且在惰性气体保护下形成量子点墨水层；
S3：制备光扩散胶，涂覆在固化后的量子点墨水层上，然后固化即形成光扩散层。
2.根据权利要求1所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述S2中的量子点墨水层是量子点墨水经过光固化、热固化或者在热的作用下溶剂挥发而成。
3.根据权利要求1所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述S3中光扩散胶是由扩散粉均匀地分散于基质胶中制备而成。
4.根据权利要求3所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：S3制备光扩散层的具体方法是：
S31：将扩散粉与基质胶混合研磨，形成均匀的光扩散胶；
S32：脱去光扩散胶中的气泡；
S33：用涂膜设备将光扩散胶均匀涂覆于所述量子点墨水层上；
S34：使光扩散胶固化成膜。
5.根据权利要求4所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述S31中扩散粉占扩散粉和基质胶总重的重量百分比为0.1-30w％。
6.根据权利要求3所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述扩散粉选自有机光扩散粉或无机光扩散粉中的一种；所述基质胶选自光学封装用胶黏剂中的一种。
7.根据权利要求6所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述扩散粉选自PC、PMMA、PS、有机硅微球、硅微球中的一种或几种，或二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米银、纳米金中的一种或几种；所述基质胶选自硅胶、丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、环氧胶中的一种。
8.根据权利要求3所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述扩散粉的粒径不高于2μm，光扩散胶的折射率不低于1.45。
9.根据权利要求6所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述基板位于蓝光源发生装置上。
10.根据权利要求9所述的改善喷墨打印量子点层对蓝光吸收的方法，其特征在于：所述蓝光源发生装置是QDCF/Microled/QD-OLED中的一种。
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