CN104945855A - 一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜，所述量子点/环氧树脂微球是由量子点封装在环氧树脂微球腔体内制备而成。本发明通过将量子点封装在环氧树脂微球腔体内，有效减少了量子点间相互作用继而发生团聚的可能性，也减少了量子点与光刻胶外界环境接触及其在光刻胶光刻过程中受到干扰及破坏的几率。同时由于环氧树脂微球与光刻胶树脂基体的相互作用，使得量子点更容易分散到光刻胶中，分散均匀，无团聚。从而有利保证了量子点的光致发光特性。所制备的彩色转化膜对应的R/G/B颜色的子像素单元的颜色更纯，饱和度更高，背光源能量利用效率以及发光效率也得到明显更高。

Description

一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜

技术领域

本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其涉及一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜。

背景技术

液晶显示器(LCD)实现全彩显示的重要方法就是背光源加滤光片技术。背光源一般为蓝色发光二极管(Light Emitting Diode, LED)激发YAG荧光粉发射白色背光，该白色背光是蓝光与黄光的混光，色彩不纯。而彩色滤光片主要起到滤光作用，背光源的白光通过彩色滤光片对应每个像素上的红、绿、蓝三色颜料光阻，形成红、绿、蓝光，最后混合形成彩色影像。彩色滤光片是由分散着颜料的光刻胶成膜制备的。其滤光特性取决于颜料本身的吸收光谱特性以及尺寸大小和分布状态。因此往往滤光不够彻底，画面色域比较低，颜色饱和度差，光源利用率低。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点/环氧树脂微球及制备方法和彩色转化膜，旨在解决现有液晶显示器使用的滤光方式不够彻底，画面色域比较低，颜色饱和度差，光源利用率低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点/环氧树脂微球是由量子点封装在环氧树脂微球腔体内制备而成。

所述的量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点/环氧树脂微球内复合的量子点的质量分数为0～50%，所述量子点的含量非零。

所述的量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgTe、GaN、GaAs、InP、InAs中的一种或多种化合物组成。

所述的量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点为均一混合类型、梯度混合类型、核-壳类型或联合类型。

所述的量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点/环氧树脂微球表面同时含有-OH、环氧基团和双键基团。

一种如上所述的量子点/环氧树脂微球的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、按重量份数计，将1～10份乳化剂、0～10份助乳化剂和500～1000份去离子水混合均匀，配制成水相体系；

B、在搅拌条件下，按重量份数计，将100份环氧树脂、0～50份量子点、80～100份活性稀释剂和8～20份固化剂混合制得油相体系，其中，所述量子点含量不为0；

C、在搅拌条件下，将所述油相体系倒入水相体系中，在两相混合均匀后乳化10～30min，再缓慢升温至80～85℃，反应时间为2～5h；

D、待自然冷却后，将产物过滤、干燥，得到量子点/环氧树脂微球。

所述的量子点/环氧树脂微球的制备方法，其中，所述乳化剂为***树胶、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种；

所述助乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯链、聚乙二醇、吐温和司班中的一种或多种；

所述活性稀释剂为环氧树脂活性稀释剂；

所述固化剂为脂肪族胺类，芳香族胺类、三级胺类、咪唑及其衍生物类、低分子聚酰胺或有机酸酐类固化剂。

一种彩色转化膜，其中，所述彩色转化膜是将如上所述的量子点/环氧树脂微球均匀分散在光刻胶中制备得到的。

所述的彩色转化膜，其中，所述彩色转化膜内掺杂的量子点的质量分数为0～20%，其中，所述量子点的含量非零。

有益效果：本发明提供一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜，通过将量子点封装在环氧树脂微球腔体内，有效减少了量子点间相互作用继而发生团聚的可能性，也减少了量子点与光刻胶外界环境接触及其在光刻胶光刻过程中受到干扰及破坏的几率。同时由于环氧树脂微球与光刻胶树脂基体的相互作用，使得量子点更容易分散到光刻胶中，分散均匀，无团聚。从而有利保证了量子点的光致发光特性。所制备的彩色转化膜对应的R/G/B颜色的子像素单元的颜色更纯，饱和度更高，背光源能量利用效率以及发光效率也得到明显提高。

具体实施方式

本发明提供一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

纳米尺寸的量子点（Quantum Dot）具有吸收峰宽、发射峰窄，发光波长可调的特性优点，用其代替传统颜料并分散到光刻胶中，将起到把LED发出的UV/蓝光通过光致激发的方式直接产生R/G/B单色光，颜色更纯，饱和度更高，发光效率也更高。

而量子点分散在光刻胶中制备的彩色转化膜的光致发光特性取决于量子点表面的化学性质以及其在光刻胶中的分布状态。

无孔环氧树脂(EP)微球具有化学稳定性好、力学强度高、颗粒度均匀、pH值试用范围较宽、不易产生不可逆吸附作用的优点，特别是其表面含有-OH等可反应基团，通过有目的的表面改性可赋予它不同的功能性。

因此，为了获得表面原子稳定、分散均匀量子点光刻胶，可以预先将量子点包裹一层无孔环氧树脂微球壳。

具体的，本发明提供一种量子点/环氧树脂微球，其中，所述量子点/环氧树脂微球是由量子点封装在环氧树脂微球腔体内制备而成。其中，所述量子点/环氧树脂微球表面同时含有-OH、环氧基团和双键基团。

所述量子点/环氧树脂微球内复合的量子点的质量分数为0～50%，所述量子点的含量非零。

上述所用量子点由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgTe、GaN、GaAs、InP、InAs中的一种或多种化合物组成。其中，所述量子点为均一混合类型、梯度混合类型、核-壳类型或联合类型。

较佳实施例中，所述量子点为油溶性量子点，另外，所述量子点可以为掺杂或非掺杂的量子点。

进一步地，所述量子点的配体为酸配体、硫醇配体、胺配体、（氧）膦配体、磷脂、软磷脂、聚乙烯基吡啶等中的一种或多种。其中，所述酸配体包括十酸、十一烯酸、十四酸、油酸和硬脂酸中的一种或多种；所述硫醇配体包括八烷基硫醇、十二烷基硫醇和十八烷基硫醇中的一种或多种；所述胺配体包括油胺、十八胺和八胺中的一种或多种；所述（氧）膦配体包括三辛基膦、三辛基氧膦的一种或多种。

本发明还提供一种如上所述的量子点/环氧树脂微球的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、按重量份数计，将1～10份乳化剂、0～10份助乳化剂和500～1000份去离子水混合均匀，配制成水相体系；

B、在搅拌条件下，按重量份数计，将100份环氧树脂、0～50份量子点、80～100份活性稀释剂和8～20份固化剂混合制得油相体系，其中，所述量子点含量不为0；

C、在搅拌条件下，将所述油相体系倒入水相体系中，在两相混合均匀后乳化10～30min，再缓慢升温至80～85℃，反应时间为2～5h；

D、待自然冷却后，将产物过滤、干燥，得到表面含活性基团的微米级量子点/无孔环氧树脂微球。

其中，所述环氧树脂为单体，其可以为任何类型的环氧树脂中的一种或任意组合。如低粘度缩水甘油醚类环氧树脂、双酚A型环氧树脂、加氢后双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或者酚醛型环氧树脂等。

所述乳化剂为***树胶、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种；所述助乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯链、聚乙二醇、吐温和司班中的一种或多种；所述活性稀释剂为环氧树脂活性稀释剂。

所述固化剂为胺类固化剂、咪唑及其衍生物类、低分子聚酰胺或有机酸酐类固化剂。其中，所述有机酸酐类固化剂为甲基六氢苯酐或六氢苯酐等，所述胺类固化剂为脂肪族胺类，芳香族胺类、三级胺类固化剂，所述胺类固化剂具体可以为四丁基溴化胺或四乙基溴化胺等。所述咪唑及其衍生物类固化剂为咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或乙烯基咪唑等。

本发明提供一种彩色转化膜，其是用于将背光源发出的UV/蓝光转化为R/G/B三基色的光学转化膜。所述彩色转化膜是将如上所述的量子点/环氧树脂微球均匀分散在光刻胶中制备得到的。其中，所述彩色转化膜内掺杂的量子点的质量分数为0～20%，其中，所述量子点的含量非零。优选不饱和的量子点/环氧树脂微球，其可以与光刻胶在曝光中发生交联反应，从而获得量子点表面化学性质更稳定且分散更均匀、物化性能更稳定的彩色转化膜。

上述所用的光刻胶主要成份为碱可溶性树脂、光固化树脂、光引发剂、有机溶剂及其他添加剂，其中，光固化树脂主要包括丙烯酸酯类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚乙烯醇树脂等。

所述彩色转化膜的制备方法包括下述步骤：

i）将所述量子点/环氧树脂微球分散在光刻胶中，并涂布在已经制备好的黑色矩阵的透明基板上；

ii）通过掩膜曝光所述膜；

iii）显影所述曝光膜。

通过以上方法制备的彩色转化膜的纯度大幅度提升，从而也提高了显示装置的显示画面的色域和效率。

以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

一种表面含-OH基团的CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球的制备方法：在250ml三口反应瓶中加入0.8g***树胶、0.4g十二烷基苯磺酸钠和100ml去离子水，搅拌使其充分溶解。在搅拌条件下，将10g双酚A型环氧树脂E51、0.5g 油酸稳定的发射红色光的CdTe/CdS量子点、10g环氧丙烷丁基醚和1.5g改性2-甲基咪唑混合均匀得到油相体系，而后将油相体系加入到三口烧瓶中，搅拌乳化20min后，缓慢升温至80-85℃之间，恒温反应4h。反应结束后，停止加热，使其自然冷却到室温。将产物过滤、干燥，得到初产品。将初产品于150℃下后固化1h，即得到表面含-OH基团CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球。

按照上面的比例制备两种分别发射蓝色、绿色光的CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球。

所述量子点彩色转化膜的制备方法，包括下述步骤：

i）将上面制备得到的三种颜色的CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球分别分散在三种相同体系的光刻胶中；

ii）将含有一种颜色量子点的光刻胶旋转涂布在已经制备好的黑色矩阵的透明基板上；

iii）通过掩膜曝光所述膜；

iv）显影所述曝光膜；

v）将另外两种含有量子点的光刻胶按照步骤ii-iv重复操作。制备得到含有R/G/B子像素的量子点彩色转化膜。

实施例2

一种表面含-OH和环氧基团的CdSe/ZnS量子点/环氧树脂微球的制备方法：在250ml三口反应瓶中加入1g烷基酚聚氧乙烯醚、0.6g十二烷基硫酸钠、0.2g聚乙二醇和100ml去离子水，搅拌使其充分溶解。在搅拌条件下，将5g双酚A型环氧树脂E51、5g脂环型环氧树脂711、0.4g 三辛基氧磷稳定的发射绿色光的CdSe/ZnS量子点、10g环氧丙烷苄基醚和0.8g 2-乙基-4-甲基咪唑混合均匀得到油相体系，而后将油相体系加入到三口烧瓶中，搅拌乳化30min后，缓慢升温至80-85℃之间，恒温反应3h。反应结束后停止加热，使其自然冷却到室温。将产物过滤、干燥，得到表面含-OH和环氧基团的CdSe/ZnS量子点/环氧树脂微球。

按照上面的比例制备两种分别发射蓝色、红色光的CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球。

所述的量子点彩色转化膜的制备方法，包括下述步骤：

i）将上面制备得到的三种颜色的CdSe/ZnS量子点/环氧树脂微球分别分散在三种相同体系的光刻胶中；

ii）将含有一种颜色量子点的光刻胶旋转涂布在已经制备好的黑色矩阵的透明基板上；

iii）通过掩膜曝光所述膜，环氧基团可以进一步在光刻胶坚膜过程中发生交联成膜；

iv）显影所述曝光膜；

v）将另外两种含有量子点的光刻胶按照步骤ii-iv重复操作。制备得到含有R/G/B子像素的量子点彩色转化膜。

实施例3

一种表面含-OH、环氧基团和双键基团的CdTe/CdS/ZnS量子点/环氧树脂微球的制备方法：在250ml三口反应瓶中加入0.7g***树胶、0.4g十二烷基苯磺酸钠和80ml去离子水，搅拌使其充分溶解。在搅拌条件下，将10g双酚A型环氧树脂E44、0.5g 油酸稳定的发射蓝色光的CdTe/CdS/ZnS量子点、10g环氧丙烷丁基醚和0.8g乙烯基咪唑混合均匀，得到油相体系，而后将油相体系加入到三口烧瓶中，搅拌乳化20min后，缓慢升温至80-85℃之间，恒温反应3h。反应结束后，停止加热，使其自然冷却到室温。将产物过滤、干燥，得到表面含-OH、 环氧基团和双键基团的CdTe/CdS/ZnS量子点/环氧树脂微球。

按照上面的比例制备两种分别发射绿色、红色光的CdTe/CdS量子点/环氧树脂微球。

所述的量子点彩色转化膜的制备方法，包括下述步骤：

i）将上面制备得到的三种颜色的CdTe/CdS/ZnS量子点/环氧树脂微球分别分散在三种相同体系的光刻胶中；

ii）将含有一种颜色量子点的光刻胶旋转涂布在已经制备好的黑色矩阵的透明基板上；

iii）通过掩膜曝光所述膜，乙烯基咪唑上双键进一步与光刻胶中丙烯酸酯类单体发生交联反应，环氧基团也可以进一步在光刻胶坚膜过程中发生交联成膜；

iv）显影所述曝光膜；

v）将另外两种含有量子点的光刻胶按照步骤ii-iv重复操作。制备得到含有R/G/B子像素的量子点彩色转化膜。

本发明提供一种量子点/环氧树脂微球及其制备方法及彩色转化膜，通过将量子点封装在环氧树脂微球腔体内，有效减少了量子点间相互作用继而发生团聚的可能性，也减少了量子点与光刻胶外界环境接触及其在光刻胶光刻过程中受到干扰及破坏的几率。同时由于环氧树脂微球与光刻胶树脂基体的相互作用，使得量子点更容易分散到光刻胶中，分散均匀，无团聚。从而有利保证了量子点的光致发光特性。所制备的彩色转化膜对应的R/G/B颜色的子像素单元的颜色更纯，饱和度更高，背光源能量利用效率以及发光效率也得到明显更高。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种量子点/环氧树脂微球，其特征在于，所述量子点/环氧树脂微球是由量子点封装在环氧树脂微球腔体内制备而成。

2.根据权利要求1所述的量子点/环氧树脂微球，其特征在于，所述量子点/环氧树脂微球内复合的量子点的质量分数为0～50%，所述量子点的含量非零。

3.根据权利要求1所述的量子点/环氧树脂微球，其特征在于，所述量子点由CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgTe、GaN、GaAs、InP、InAs中的一种或多种化合物组成。

4.根据权利要求1所述的量子点/环氧树脂微球，其特征在于，所述量子点为均一混合类型、梯度混合类型、核-壳类型或联合类型。

5.根据权利要求1所述的量子点/环氧树脂微球，其特征在于，所述量子点/环氧树脂微球表面同时含有-OH、环氧基团和双键基团。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的量子点/环氧树脂微球的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、按重量份数计，将1～10份乳化剂、0～10份助乳化剂和500～1000份去离子水混合均匀，配制成水相体系；

B、在搅拌条件下，按重量份数计，将100份环氧树脂、0～50份量子点、80～100份活性稀释剂和8～20份固化剂混合制得油相体系，其中，所述量子点含量不为0；

C、在搅拌条件下，将所述油相体系倒入水相体系中，在两相混合均匀后乳化10～30min，再缓慢升温至80～85℃，反应时间为2～5h；

D、待自然冷却后，将产物过滤、干燥，得到量子点/环氧树脂微球。

7.根据权利要求6所述的量子点/环氧树脂微球的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为***树胶、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种；

所述助乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯链、聚乙二醇、吐温和司班中的一种或多种；

所述活性稀释剂为环氧树脂活性稀释剂；

所述固化剂为脂肪族胺类，芳香族胺类、三级胺类、咪唑及其衍生物类、低分子聚酰胺或有机酸酐类固化剂。

8.一种彩色转化膜，其特征在于，所述彩色转化膜是将如权利要求1~5任一项所述的量子点/环氧树脂微球均匀分散在光刻胶中制备得到的。

9.根据权利要求8所述的彩色转化膜，其特征在于，所述彩色转化膜内掺杂的量子点的质量分数为0～20%，其中，所述量子点的含量非零。