CN111909683A - 量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法 - Google Patents

量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法，属于显示技术领域。本公开的量子点材料包括：量子点、光敏剂及聚合物；聚合物包括：配位单元、光敏单元和热敏单元；配位单元用于与量子点进行配位，以使得量子点被聚合物紧密包覆；光敏单元用于在紫外线作用下，与光敏剂相互作用，以改变量子点材料的溶解度；热敏单元用于在加热条件下，使得聚合物相互交联。

Description

量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法
技术领域
本公开属于显示技术领域，具体涉及一种量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法。
背景技术
随着显示技术的不断发展，近年来量子点材料逐渐兴起。较目前的有机发光材料，量子点材料的发光光谱更窄，稳定性更好，同时合成成本更低，因此量子点材料已经成为业界关注的焦点。
目前量子点在显示领域的应用主要有两种类型，一种为电致发光，另一种为光致发光。电致发光指的是量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)。光致发光指的是量子点背光膜，主要是利用量子点的广色域的性质来提升液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)的显示效果。此外，还有一种光致发光则是利用蓝色背光模组发射蓝色背光，通过量子点彩膜基板实现全彩显示。发明人发现目前技术中，量子点彩膜基板并没有比较完善的技术方案。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法。
解决本公开技术问题所采用的技术方案是一种量子点材料，所述量子点材料包括：量子点、光敏剂及聚合物；所述聚合物包括：配位单元、光敏单元和热敏单元；
所述配位单元用于与所述量子点进行配位，以使得所述量子点被所述聚合物紧密包覆；
所述光敏单元用于在紫外线作用下，与所述光敏剂相互作用，以改变所述量子点材料的溶解度；
所述热敏单元用于在加热条件下，使得所述聚合物相互交联。
可选地，所述配位单元包括：配位基团；
所述配位基团包括：羧基、氨基或巯基中的一种或多种。
可选地，所述光敏单元包括：连接基团；
所述连接基团包括：羟基。
可选地，所述热敏单元包括：交联基团；
所述交联基团包括：环氧基。
可选地，所述光敏剂包括重氮萘醌类化合物。
可选地，所述量子点材料还包括：溶剂；所述溶剂包括有机溶剂；
所述有机溶剂包括：甲苯或丙二醇甲醚醋酸酯。
可选地，所述量子点材料还包括：有机助剂和无机粒子；
所述有机助剂包括：增感剂、表面张力调节剂、粘度调节剂或消泡剂中的一种或多种；
所述无机粒子包括：二氧化硅微球粒子。
解决本公开技术问题所采用的技术方案是一种量子点彩膜基板，包括如上述提供的量子点材料。
解决本公开技术问题所采用的技术方案是一种量子点彩膜基板的制备方法，包括：
在基底上涂覆如上述提供的量子点材料，形成量子点材料层；
利用掩模板，对所述量子材料层曝光区进行曝光；
利用碱性溶液，对所述量子点材料层曝光区进行显影，以除去曝光区的所述量子点材料，保留遮光区的所述量子点材料；
对所述量子点材料层遮光区的所述量子点材料进行加热，形成具有同一颜色的量子点彩膜基板。
可选地，形成具有同一颜色的量子点彩膜基板，之后还包括：
利用不同颜色的所述量子点材料，对具有同一颜色的量子点彩膜基板进行套刻，形成具有多种颜色的量子点彩膜基板。
附图说明
图1为本公开实施例中配位单元的化学结构示意图；
图2为本公开实施例中光敏单元的化学结构示意图；
图3为本公开实施例中光敏单元与光敏剂反应原理示意图；
图4为本公开实施例中热敏单元的化学结构示意图；
图5为本公开实施例中光敏剂的化学结构示意图；
图6为本公开实施例提供的一种聚合物的化学结构示意图；
图7为本公开实施例提供的一种量子点彩膜基板的制备方法流程示意图；
图8a至图8d为本公开实施例提供的一种量子点彩膜基板的制备方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
目前，量子点彩膜中量子点材料一般通过两种方式制备而成，其中，第一种方式是将量子点和光敏或者热敏树脂，配制成墨水，利用打印工艺进行制备，采用打印工艺就必须要面临两个问题，一是打印机投资额度巨大，成本高昂；二是打印机的精度有限，目前无法实现较高分辨率的图形(小于300ppi)。第二种方式是将量子点和光刻胶进行简单混合，如果将量子点和正性光刻胶进行混合，则无法实现套刻，因为第二层量子点材料在曝光时，会破坏第一层的正性光刻胶，并使其分解。如果将量子点和负性光刻胶进行混合，可以实现套刻，但是因为量子点本身对紫外线有强烈的吸收作用，因此需要增加曝光时间使负性光刻胶感光，但是长时间的曝光会破坏量子点，因此量子材料的性能会有很大损失。同时量子点本身在光刻胶中溶解度有限，添加量较大的情况下会发生聚沉，最终性能下降。为了至少解决相关技术中的上述技术问题之一，本公开提供了一种量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法。下面结合附图和具体实施方式对本公开提供的量子点材料、量子点彩膜基板及制备方法作进一步详细描述。
实施例一
本公开实施例提供了一种量子点材料，该量子点材料包括：量子点、光敏剂及聚合物；聚合物包括：配位单元、光敏单元和热敏单元；配位单元用于与量子点进行配位，以使得量子点被聚合物紧密包覆；光敏单元用于在紫外线作用下，与光敏剂相互作用，以改变量子点材料的溶解度；热敏单元用于在加热条件下，使得聚合物相互交联。
本公开实施例提供的量子点材料中，量子点可以为CdSe/ZnS、InP/ZnS、CsPbX3等量子点中的一种或多种。聚合物中的配位单元可以与量子点进行配位，使得量子点被聚合物紧密包覆，从而可以提高量子点的分散性和溶解度，进而延长量子点材料的保质期。并且量子点被聚合物紧密包覆，可以提高量子点自身的稳定性，从而可以延长由量子点制备形成的显示产品的稳定性。未被紫外线照射时，聚合物中的光敏单元可以与光敏剂之间可以形成氢键，构成稳定的六元环结构，以降低量子点材料的溶解度，使得量子点材料不溶于碱性溶液，保证量子点材料的稳定性。经过紫外线照射后，光敏剂可以发生化学反应，聚合物中的光敏单元与光敏剂之间的氢键消失，稳定的六元环结构被破坏，使得原本不溶于碱性溶液的量子点材料可以溶于碱性溶液，以改变量子点材料的溶解度，这样在形成量子点彩膜的过程中，可以采用与正性光刻胶相同的曝光方式，因此可以保证被遮挡的量子点不被紫外线照射，从而可以提高量子点材料的光学性能和产品寿命。聚合物中的热敏单元在加热条件下可以发生交联，可以进一步提高量子点材料的稳定性，这样在形成量子点彩膜的过程中，可以保证之前形成的量子点材料不受后续曝光的影响，因此可以通过套刻工艺形成不同颜色的量子点彩膜，从而实现显示产品的多彩显示，以提高显示产品的显示效果，进而可以提高用户使用体验。
在一些实施例中，配位单元包括：配位基团；配位基团包括：羧基、氨基或巯基中的一种或多种。
需要说明的是，图1为本公开实施例中配位单元的化学结构示意图，如图1所示，配位基团与材料主体通过第一连接基团R1连接，第一连接基团R1可以为烃基、芳基或酯基中的一种或多种。在本公开实施例中，配位基团可以为羧基、氨基或巯基中的一种或多种，配位基团与量子点中的基团进行相互作用，使得聚合物通过配位基团紧密包覆于量子点表面，从而可以提高量子点的分散性和溶解度，进而延长量子点材料的保质期。并且量子点被聚合物紧密包覆，可以提高量子点自身的稳定性，从而可以延长由量子点制备形成的显示产品的稳定性。
在一些实施例中，光敏单元包括：连接基团；连接基团包括：羟基。
需要说明的是，图2为本公开实施例中光敏单元的化学结构示意图，如图2所示，连接基团与材料主体连接，该连接基团可以为羟基。图3为本公开实施例中光敏单元与光敏剂反应原理示意图，如图3所示，未被紫外线照射时，聚合物中的光敏单元的羟基可以与光敏剂之间可以形成氢键，构成稳定的六元环结构，以降低量子点材料的溶解度，使得量子点材料不溶于碱性溶液，保证量子点材料的稳定性。经过紫外线照射后，光敏剂可以发生化学反应，聚合物中的光敏单元与光敏剂之间的氢键消失，稳定的六元环结构被破坏，使得原本不溶于碱性溶液的量子点材料可以溶于碱性溶液，以改变量子点材料的溶解度，这样在形成量子点彩膜的过程中，可以采用与正性光刻胶相同的曝光方式，因此可以保证被遮挡的量子点不被紫外线照射，从而可以提高量子点材料的光学性能和产品寿命。
在一些实施例中，热敏单元包括：交联基团；交联基团包括：环氧基。
需要说明的是，图4为本公开实施例中热敏单元的化学结构示意图，如图4所示，交联基团与材料主体通过第二连接基团R2连接，第二连接基团R2可以为烃基、芳基或酯基中的一种或多种。在本公开实施例中，交联基团可以为环氧基。在加热条件下，环氧基可以发生交联，可以进一步提高量子点材料的稳定性，这样在形成量子点彩膜的过程中，可以保证之前形成的量子点材料不受后续曝光的影响，因此可以通过套刻工艺形成不同颜色的量子点彩膜，从而实现显示产品的多彩显示，以提高显示产品的显示效果，进而可以提高用户使用体验。进一步需要说明的是，由于氨基、巯基活性较高，交联基团中的环氧基会配位基团中的氨基和巯基发生反应，因此优选以羧基作为配位基团。
在一些实施例中，光敏剂包括重氮萘醌类化合物。
需要说明的是，图5为本公开实施例中光敏剂的化学结构示意图，如图5所示，该光敏剂可以为重氮萘醌类化合物，重氮萘醌类化合物中可以具有一个与光敏单元中的羟基连接的光裂解基团，也可以具有与光敏单元中的羟基连接的多个光裂解基团。未被紫外线照射时，聚合物中的光敏单元的羟基可以与重氮萘醌类化合物中的光裂解基团之间可以形成氢键，构成稳定的六元环结构，以降低量子点材料的溶解度，使得量子点材料不溶于碱性溶液，保证量子点材料的稳定性。经过紫外线照射后，重氮萘醌类化合物可以发生化学反应，光裂解基团转变为其他基团，聚合物中的光敏单元的羟基与重氮萘醌类化合物中的光裂解基团之间的氢键消失，稳定的六元环结构被破坏，使得原本不溶于碱性溶液的量子点材料可以溶于碱性溶液，以改变量子点材料的溶解度，这样在形成量子点彩膜的过程中，可以采用与正性光刻胶相同的曝光方式，因此可以保证被遮挡的量子点不被紫外线照射，从而可以提高量子点材料的光学性能和产品寿命。可以理解的是，光敏剂还可以其他具有光敏特性的材料，可以根据实际需要，合理选择光敏剂的种类，在此不再一一列举。
在一些实施例中，量子点材料还包括：溶剂；溶剂包括有机溶剂；有机溶剂包括：甲苯或丙二醇甲醚醋酸酯。
需要说明的是，量子点材料在形成量子点彩膜之前，一般溶于有机溶剂中，该有机溶剂可以为甲苯或丙二醇甲醚醋酸酯，当然，在实际应用中，还可以根据量子点材料的类型，合理选择其他有机溶剂，在此不再一一列举。
在一些实施例中，量子点材料还包括：有机助剂和无机粒子；有机助剂包括：增感剂、表面张力调节剂、粘度调节剂或消泡剂中的一种或多种；无机粒子包括：二氧化硅微球散射粒子。
需要说明的是，增感剂可以吸收紫外线的辐射能，以在紫外线作用下发生化学变化，从而促进光敏剂发生光化学反应，进而改变量子点材料的溶解度。表面张力调节剂可以调节量子材料溶液的表面张力，使得量子点材料在有机溶剂中分散更加均匀，提高量子点材料的稳定性。粘度调节剂可以调节量子点材料溶液的年度，以提高量子点材料的分散稳定性。消泡剂可以消除量子点材料溶液中的气泡，避免量子点材料成膜过程中气泡的产生，从而可以保证形成的量子点材料膜层的均一性。二氧化硅微球粒子可以增强形成的量子点材料膜层对光线的散射，从而提高量子点材料膜层的光学性能。
图6为本公开实施例提供的一种聚合物的化学结构示意图，如图6所示，该聚合物为由配位单元、光敏单元和热敏单元构成的无规共聚物，其中配位单元中的第一连接基团R1具体为-CH2CH2CH2-，热敏单元中的第二连接基团R2具体为-CH2CH2-。
该聚合物可以由如下方式合成：
1.将线性酚醛树脂(只含有光敏单元聚合物)作为起始原料，溶于四氢呋喃THF中，加入一定比例的4-溴丁酸(例如光敏单元聚合物和4-溴丁酸比例为10：1，则最终配位单元聚合物占整体比例约为10％)，加入少量碳酸钾，加热回流并搅拌约1小时，则可得到光敏单元聚合物占比90％的，配位单元聚合物占比约10％的中间体。
2.继续加入一定比例的4-溴-1,2-环氧丁烷(例如光敏单元聚合物和4-溴丁酸比例为10：4，则最终配位单元聚合物占整体比例约为40％)，加入少量碳酸钾，加热回流并搅拌约1小时，则可得到光敏单元聚合物占比50％的，配位单元聚合物占比约10％，热敏单元聚合物占比约为40％的聚合物。
3.使用反复溶解-沉淀、柱层析、透析等常规方法对上述制得的聚合物进行提纯，可得到纯净的聚合物。
实施例二
本公开实施例提供了一种量子点彩膜基板，该量子点彩膜基板包括如上述实施例提供的量子点材料。本公开实施例提供的量子点彩膜基板的结构及实现原理与上述实施例提供的量子点材料的结构及实现原理相同，在此不再赘述。
实施例三
图7为本公开实施例提供的一种量子点彩膜基板的制备方法流程示意图，如图7所示，该量子点彩膜基板的制备方法包括如下步骤：
S701，在基底上涂覆量子点材料，形成量子点材料层。
需要说明的是，如图8a所示，可以在基底上涂覆上述实施例提供的量子点材料，形成量子点材料层。
S702，利用掩模板，对量子材料层曝光区进行曝光。
需要说明的是，如图8b所示，可以利用掩膜板对形成的量子点材料层进行曝光，这里可以采用与正性光刻胶相同的曝光方式，使得未被掩模板遮挡的部分可以发生化学反应，改变量子点材料的溶解度，从而使得经过曝光的量子点材料可以溶于碱性溶液。
S703，利用碱性溶液，对量子点材料层曝光区进行显影，以除去曝光区的量子点材料，保留遮光区的量子点材料。
需要说明的是，如图8c所示，由于经过曝光的量子点材料可以溶于碱性溶液，利用碱性溶液对经过曝光的量子点材料进行显影，使得经过曝光的量子点材料溶解，从而除去经过曝光的量子点材料，保留未被曝光的量子点材料。这里的碱性溶液中的溶剂可以为水，或者醇类等有机溶剂，其具体材料在此不再一一列举。
S704，对量子点材料层遮光区的量子点材料进行加热，形成具有同一颜色的量子点彩膜基板。
需要说明的是，对图8c所示的量子点膜层进行加热，使得量子点材料发生交联，进一步提高量子点材料的稳定性，从而形成具有同一颜色的量子点彩膜基板。
在一些实施例中，在上述步骤S704之后，量子点彩膜基板的制备方法还包括：S705，利用不同颜色的量子点材料，对具有同一颜色的量子点彩膜基板进行套刻，形成具有多种颜色的量子点彩膜基板。
需要说明的是，由于在上述步骤S704中，量子点材料经过加热后发生的交联，可以保证之前形成的量子点材料不受后续曝光的影响，因此在形成同一颜色的量子点彩膜基板的基础上，利用不同颜色的量子点材料，可以采用相同的制备方式进行套刻，具体套刻工艺如图8d所示，利用套刻工艺，可以形成具有多种颜色的量子点彩膜基板，实现显示产品的多彩显示，以提高显示产品的显示效果，进而可以提高用户使用体验。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点材料，其特征在于，所述量子点材料包括：量子点、光敏剂及聚合物；所述聚合物包括：配位单元、光敏单元和热敏单元；
所述配位单元用于与所述量子点进行配位，以使得所述量子点被所述聚合物紧密包覆；
所述光敏单元用于在紫外线作用下，与所述光敏剂相互作用，以改变所述量子点材料的溶解度；
所述热敏单元用于在加热条件下，使得所述聚合物相互交联。
2.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述配位单元包括：配位基团；
所述配位基团包括：羧基、氨基或巯基中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述光敏单元包括：连接基团；
所述连接基团包括：羟基。
4.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述热敏单元包括：交联基团；
所述交联基团包括：环氧基。
5.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述光敏剂包括重氮萘醌类化合物。
6.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述量子点材料还包括：溶剂；所述溶剂包括有机溶剂；
所述有机溶剂包括：甲苯或丙二醇甲醚醋酸酯。
7.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述量子点材料还包括：有机助剂和无机粒子；
所述有机助剂包括：增感剂、表面张力调节剂、粘度调节剂或消泡剂中的一种或多种；
所述无机粒子包括：二氧化硅微球粒子。
8.一种量子点彩膜基板，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的量子点材料。
9.一种量子点彩膜基板的制备方法，其特征在于，包括：
在基底上涂覆如权利要求1-7任一项所述的量子点材料，形成量子点材料层；
利用掩模板，对所述量子材料层曝光区进行曝光；
利用碱性溶液，对所述量子点材料层曝光区进行显影，以除去曝光区的所述量子点材料，保留遮光区的所述量子点材料；
对所述量子点材料层遮光区的所述量子点材料进行加热，形成具有同一颜色的量子点彩膜基板。
10.根据权利要求9所述的量子点彩膜基板的制备方法，其特征在于，形成具有同一颜色的量子点彩膜基板，之后还包括：
利用不同颜色的所述量子点材料，对具有同一颜色的量子点彩膜基板进行套刻，形成具有多种颜色的量子点彩膜基板。
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