CN113999558B - 量子点组合物、色彩转换膜及背光模块 - Google Patents
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Abstract
一种量子点组合物，包括基体树脂、量子点荧光体以及聚硅烷聚合物。基体树脂包括由式1表示的环氧‑芴共聚压克力树脂：
在式1中，R1和R4各自独立地为氢或C1‑C12的长烷基碳链。R2和R3各自独立地为
或
a为1至10的整数，b和c各自独立地为0至10的整数。X为0.1至0.9。一种包含此量子点组合物的色彩转换膜以及采用此色彩转换膜的背光模块亦被提出。本发明的量子点组合物具有较佳的阻水氧特性。
Description
技术领域
本发明是有关于一种量子点组合物、色彩转换膜及背光模块，且特别是有关于一种具有较佳的阻水氧特性的量子点组合物、色彩转换膜及背光模块。
背景技术
在现今的液晶显示器中，通常是以蓝光发光二极管作为背光源，并搭配广色域的色彩转换膜来实现白光技术。然而，色彩转换膜中的量子点层对于阻挡外界水汽、氧气的能力有限。因此，当水汽、氧气于长时间下进入到量子点层时，易导致量子点层中的量子点荧光体氧化并失效。
虽然目前会在量子点层的上下两侧设置具有阻水氧特性的阻隔膜(barrierfilm)来保护量子点层，但水汽、氧气仍可能会从量子点层的左右两侧进入，因而使量子点荧光体失效，并造成失效区生成。
发明内容
本发明提供一种量子点组合物，具有较佳的阻水氧特性。
本发明提供一种色彩转换膜及背光模块，其包括上述的量子点组合物。
本发明的量子点组合物包括基体树脂、量子点荧光体以及聚硅烷聚合物。基体树脂包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂：
在式1中，R1和R4各自独立地为氢或C1-C12的长烷基碳链。R2和R3各自独立地为
a为1至10的整数，b和c各自独立地为0至10的整数。X为0.1至0.9。
本发明的色彩转换膜包括第一基底层、量子点层以及第二基底层。量子点层设置于第一基底层上，包括上述的量子点组合物。第二基底层设置于量子点层上。
本发明的背光模块包括光源以及上述的色彩转换膜。色彩转换膜设置于光源的出光路径上。
基于上述，在本发明的实施例的量子点组合物中，由于量子点组合物包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂以及聚硅烷聚合物，因而使得量子点组合物具有较佳的阻水氧特性。此外，相较于习知的色彩转换膜及背光模块，本实施例的色彩转换膜及背光模块包括上述的量子点组合物，也具有较佳的阻水氧特性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为本发明一实施例的色彩转换膜的剖面示意图。
图2A绘示为本发明一实施例的背光模块的剖面示意图。
图2B绘示为本发明另一实施例的背光模块的剖面示意图。
具体实施方式
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
在本文中，有时以键线式(skeleton formula)表示聚合物或基团的结构。这种表示法可以省略碳原子、氢原子以及碳氢键。当然，结构式中有明确绘出原子或原子基团的，则以绘示者为准。
本发明的一实施例提供一种量子点组合物，具有较佳的阻水氧特性，且可用于制备色彩转换膜以及背光模块。以下将就本实施例进行说明，但本发明并不限于此。
<量子点组合物>
本实施例的量子点组合物包括基体树脂、量子点荧光体以及聚硅烷聚合物。以下，将对上述各种组分进行详细说明。
基体树脂
在本实施例中，基体树脂包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂：
在上述式1中，R1和R4各自独立地为氢或C1-C12的长烷基碳链。R2和R3各自独立地为
其中，a为1至10的整数，b和c各自独立地为0至10的整数。X例如是0.1至0.9，且较佳是0.4至0.8。
在本实施例中，由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂的重量平均分子量可例如是50,000g/mol以下。此外，上述的环氧-芴共聚压克力树脂具有高折射率(例如是1.5以上)，可用于均匀分散量子点荧光体。另外，当上述的环氧-芴共聚压克力树脂单独作为基体树脂时，以量子点组合物的总重量计，环氧-芴共聚压克力树脂的含量例如是50wt％至90wt％，且较佳是60wt％至80wt％。
交联剂
在一些实施例中，基体树脂除了环氧-芴共聚压克力树脂还可包括交联剂，借此可提高基体树脂的交联密度，进而提高基体树脂保护量子点荧光体的特性。交联剂可例如是三官能基单体或六官能基单体，但不局限于此。
三官能基单体包括
六官能基单体包括
在一些实施例中，以量子点组合物的总重量计，三官能基单体或六官能基单体的含量例如是5wt％至20wt％，且较佳是8wt％至15wt％。
在一些实施例中，当基体树脂包括环氧-芴共聚压克力树脂以及三官能基单体(或六官能基单体)时，以量子点组合物的总重量计，基体树脂的含量例如是45wt％至75wt％，且较佳是52wt％至75wt％。
量子点荧光体
在本实施例中，量子点荧光体可例如是红光量子点以及绿光量子点，但不局限于此。红光量子点可经由激发光照射而发出红光，且绿光量子点可经由激发光照射而发出绿光。
此外，以量子点组合物的总重量计，量子点荧光体的含量例如是0.01wt％至10wt％，且较佳是0.1wt％至5wt％，于另一实施例中较佳是0.5wt％至2wt％。
聚硅烷聚合物
在本实施例中，聚硅烷聚合物可为直链状、支链状或环状。聚硅烷聚合物由式2表示：
在上述式2中，Ra1和Ra2各自独立地为氢、有基官能基或是甲硅烷基。n例如是10至500，且较佳是10至100。
在本实施例中，有基官能基可例如是甲烷基、长烷链官能基(C1-C8)、环烷官能基或芳香环官能基，且较佳是甲烷基或苯环基。
在本实施例中，聚硅烷聚合物的重量平均分子量可例如是300g/mol至15,000g/mol，且较佳是700g/mol至1,200g/mol。此外，以量子点组合物的总重量计，聚硅烷聚合物的含量例如是1wt％至20wt％，且较佳是5wt％至10wt％。
在本实施例中，由于量子点荧光体的表面配体包含多个长烷基碳链之胺基或羧酸基，因而使得聚硅烷聚合物的疏水官能机团(例如苯环或长碳链)可利用例如是凡得瓦力或氢键等作用力，吸附至量子点荧光体的表面，进而可保护量子点荧光体于高温高湿及高温的环境下不会劣化。
光散射粒子
在一些实施例中，上述的量子点组合物还可包括光散射粒子，借此可使入射至此色彩转换膜中的激发光散射，以使色彩可有效地进行转换。
在一些实施例中，光散射粒子包括有机光散射粒子、无机光散射粒子或其组合。有机光散射粒子可以包括含有聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)，PMMA)聚合物、聚甲基丙烯酸丁酯(poly(butyl methacrylate)，PBMA)或其组合的聚合物颗粒。无机光散射剂可以包含硅、二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌或其组合的粒子。
在一些实施例中，有机光散射粒子与无机光散射粒子可单独使用作为光散射粒子或互相混合使用。此外，以量子点组合物的总重量计，光散射粒子的含量例如是5wt％至40wt％，且较佳是10wt％至30wt％。
增感剂
在一些实施例中，上述的量子点组合物还可包括增感剂，借此可提高树脂整体的固化完整性(或固化转化率)。当固化完整性越高，阻挡水汽及氧气的程度也会提高。
在一些实施例中，增感剂包括：
在一些实施例中，以量子点组合物的总重量计，增感剂的含量例如是5wt％至40wt％，且较佳是10wt％至30wt％。
<色彩转换膜>
本发明的一实施例提供一种色彩转换膜。图1绘示为本发明一实施例的色彩转换膜的剖面示意图，其中各层并未按照实际比例绘制。以下，将参照图1针对本实施例的色彩转换膜进行详细说明。
如图1所示，本实施例的色彩转换膜100包括第一基底层110、量子点层120以及第二基底层130。量子点层120设置于第一基底层110上，第二基底层130设置于量子点层120上，且量子点层120位于第一基底层110与第二基底层130之间。
具体来说，在本实施例中，量子点层120是由上述的量子点组合物120a形成。其中，量子点组合物120a至少包括基体树脂121、量子点荧光体122以及聚硅烷聚合物123。此外，量子点层120的厚度例如是100微米，但不局限于此。第一基底层110以及第二基底层130的材料例如是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)或是具有防刮伤、透光特性的承载材料。第一基底层110以及第二基底层130的厚度例如是100微米，但不局限于此。
在本实施例的色彩转换膜100中，由于经由上述的量子点组合物120a形成的量子点层120具有较佳的阻水氧特性，因此，相较于习知的色彩转换膜，本实施例的色彩转换膜100可不须额外设置具有阻水氧特性的阻隔膜于第一基底层110与量子点层120的界面以及量子点层120与第二基底层130的界面。
<背光模块>
本发明的一实施例另外提供一种背光模块。其中，背光模块可例如是直下式背光模块或侧入式背光模块，但不局限于此。图2A绘示为本发明一实施例的背光模块的剖面示意图。图2B绘示为本发明另一实施例的背光模块的剖面示意图。
请先参照图2A，本实施例的背光模块200至少包括光源210以及上述的色彩转换膜100。色彩转换膜100设置于光源210的出光路径220上，且色彩转换膜100位于光源210上方(即光源210位于色彩转换膜100的正下方)，以使光源210的出光路径220可直接朝向色彩转换膜100，以发出红光R、绿光G以及蓝光B。换言之，本实施例的背光模块200可视为是直下式背光模块，其中色彩转换膜100的正投影可重叠于光源210的正投影。此外，在本实施例中，光源210可例如是蓝光发光二极管(light emitting diode，LED)或紫外光发光二极管，但不局限于此。
接着，请参照图2B，本实施例的背光模块200a至少包括光源210a以及色彩转换膜100，其中色彩转换膜100设置于光源210a的出光路径220a上。然而，不同于背光模块200，由于本实施例的背光模块200a的光源210a设置于色彩转换膜100的侧边，因此，光源210a的出光路径220a需要透过导光板230来使其可以朝向色彩转换膜100，以发出红光R、绿光G以及蓝光B。换言之，本实施例的背光模块200a可视为是侧入式背光模块，其中色彩转换膜100的正投影不重叠于光源210a的正投影。此外，在本实施例中，光源210a也可例如是蓝光发光二极管或紫外光发光二极管，但不局限于此。
以下将参照数个实验，更具体地描述本发明的量子点组合物及色彩转换膜。虽然描述了以下实验，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性的解释。以下将列举实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于这些实施例所揭露的内容。
<制备色彩转换膜>
实施例1
首先，将10wt％的绿光量子点与8wt％的聚硅烷聚合物混合，以形成量子点分散液A。(本实施例为单色因此仅有一种分散液)
接着，将量子点分散液A加入至70wt％的基体树脂中。基体树脂包括65wt％的由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂以及10wt％的三官能基单体(或5wt％的六官能基单体)。
然后，再加入5wt％的增感剂后，均匀混合，以形成树脂混合溶液。而后，将树脂混合溶液与20wt％的光散射粒子混合，以形成量子点组合物。光散射粒子的颗粒大小例如是1微米，但不局限于此。
将量子点组合物涂布于PET聚脂薄膜上，并以UV照射，以使量子点组合物固化并形成量子点层。接着，再于固化的量子点层上形成PET聚脂薄膜，以制备完成实施例1的色彩转换膜。
比较例1
比较例1的色彩转换膜是以与实施例1相同的步骤来制备，其不同处在于比较例1所使用的量子点组合物不包括聚硅烷聚合物。
比较例2
比较例2的色彩转换膜是以与实施例1相同的步骤来制备，其不同处在于比较例2所使用的基体树脂包括一般压克力树脂(例如PMMA压克力系树脂，但不局限于此)，但不包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂。
<高温高湿及高温的测试>
将实施例1的色彩转换膜、比较例1的色彩转换膜以及比较例2的色彩转换膜，分别在高温高湿(65℃、95％RH)及高温(85℃)的环境下，于不同测试时间来量测辉度以及色点位置。接着，计算出辉度变异量以及色点偏移量，其结果如表1～3所示。
表1：实施例1的色彩转换膜的测试结果
由表1的结果可知，实施例1的色彩转换膜在高温高湿以及高温的环境下，测试500小时后，其辉度变异量为15％以内，且X轴及Y轴的色点偏移量皆为±0.01以内，表示没有失效区出现。
表2：比较例1的色彩转换膜的测试结果
由表2的结果可知，比较例1的色彩转换膜在高温高湿的环境下，其Y轴的色点偏移量超过±0.01，表示有失效区出现。此外，比较例1的色彩转换膜在高温的环境下，Y轴的色点偏移量超过±0.01，也表示有失效区出现。因此，相较于实施例1的色彩转换膜，由于比较例1的色彩转换膜所使用的量子点组合物不包括聚硅烷聚合物，因而使得比较例1的色彩转换膜较容易受到水汽、氧气的影响而使其量子点荧光体氧化并失效，进而造成失效区生成。
表3：比较例2的色彩转换膜的测试结果
由表3的结果可知，比较例2的色彩转换膜在高温高湿的环境下，其辉度变异量超过15％，且Y轴的色点偏移量超过±0.01，表示有失效区出现。此外，比较例3的色彩转换膜在高温的环境下，其Y轴的色点偏移量超过±0.01，也表示有失效区出现。因此，相较于实施例1的色彩转换膜，由于比较例2的色彩转换膜所使用的基体树脂不包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂，因而使得比较例2的色彩转换膜较容易受到水汽、氧气的影响而使其量子点荧光体氧化并失效，进而造成失效区生成。
综上所述，在本发明的实施例的量子点组合物中，由于量子点组合物包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂以及聚硅烷聚合物，因而使得量子点组合物具有较佳的阻水氧特性。此外，相较于习知的色彩转换膜及背光模块，本实施例的色彩转换膜及背光模块包括上述的量子点组合物，也具有较佳的阻水氧特性。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
附图标记说明：
100:色彩转换膜
110:第一基底层
120:量子点层
120a:量子点组合物
121:基体树脂
122:量子点荧光体
123:聚硅烷聚合物
130:第一基底层
200、200a:背光模块
210、210a:光源
220、220a:出光路径
230:导光板
R:红光
G:绿光
B:蓝光。
Claims (11)
1.一种量子点组合物，其特征在于，所述量子点组合物包括基体树脂、量子点荧光体以及聚硅烷聚合物，其中：
所述基体树脂包括由式1表示的环氧-芴共聚压克力树脂：
在式1中，
R1和R4各自独立地为氢或C1-C12的长烷基碳链，
R2和R3各自独立地为
a为1至10的整数，b和c各自独立地为0至10的整数，
X为0.1至0.9。
2.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述基体树脂还包括三官能基单体，且所述三官能基单体包括
3.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述基体树脂还包括六官能基单体，且所述六官能基单体包括
4.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述聚硅烷聚合物为直链状、支链状或环状，且所述聚硅烷聚合物由式2表示：
在式2中，Ra1和Ra2各自独立地为氢或有基官能基，
n为10至500。
5.根据权利要求4所述的量子点组合物，其特征在于，所述有基官能基为甲硅烷基。
6.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，以所述量子点组合物的总重量计，所述基体树脂的含量为45wt％至75wt％，所述量子点荧光体的含量为0.01wt％至10wt％，且所述聚硅烷聚合物的含量为1wt％至20wt％。
7.根据权利要求6所述的量子点组合物，其特征在于，以所述量子点组合物的总重量计，所述基体树脂的含量为52wt％至75wt％，所述量子点荧光体的含量为0.1wt％至5wt％，且所述聚硅烷聚合物的含量为5wt％至10wt％。
8.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，还包括：
光散射粒子，且所述光散射粒子包括有机光散射粒子、无机光散射粒子或其组合。
9.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，还包括：
增感剂，且所述增感剂包括：
10.一种色彩转换膜，其特征在于，所述色彩转换膜包括第一基底层、量子点层以及第二基底层，其中：
所述量子点层设置于所述第一基底层上，并且包括根据权利要求1所述的量子点组合物；以及
所述第二基底层设置于所述量子点层上。
11.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块包括光源以及色彩转换膜，其中：
所述色彩转换膜是根据权利要求10所述的色彩转换膜，并且设置于所述光源的出光路径上。
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