CN105259704B - 一种量子点膜及背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种量子点膜及背光模组，包括量子点核心层，上隔水隔氧封装层和下隔水隔氧封装层，所述量子点核心层包括以下组份：基体胶粘剂，80～110重量份，量子点0.4～4重量份，量子点微胶囊，4～40重量份，扩散粒子，1～15重量份。本发明的量子点膜发光效率及稳定性好，在高温高湿条件下测试，亮度与色域衰减小。
Description
技术领域
本发明涉及显示器技术领域，尤其涉及一种量子点膜及使用该膜的背光模组。
背景技术
液晶显示器LCD（liquid crystal display )背光源的发展由冷极荧光管CCFL（cold cathode fluorescent lamp ）发展到了目前最普及的发光二极管LED (Lightemitting diode ）。液晶显示器上使用的背光装置包括用于发光的光源、反射片、导光板、光学扩散膜和棱镜片等，液晶控制光的通过，滤色片为其增加了色彩，以上部件组成了液晶背光模组。LCD都是以设备背面的一组发光二极管作为白光光源，其中白光实现的方式主要有三种：
第一种是在蓝光芯片上，覆盖黄色荧光粉，把发出的蓝光转化为白光，这种方式简单易行，使用最普遍，但色域NTSC小于70%。
第二种是LED单元通过三原色LED光源混合形成白光，色域NTSC能达到95%，但此方法制作工艺复杂，价格昂贵,所合成白光的颜色偏黄。
第三种白光实现的方式是用LED蓝光，激发添加有红色和绿色两种量子点的光学膜形成白光。这种量子点膜能够提高显示器的色域NTSC能达到95%以上。应用于背光模组中，具有高显色性与高发光效率的特点，是新兴技术。
第三种白光实现的方式中，用现有技术制作量子点膜，存在量子点膜稳定性差的问题，致使发光效率容易衰减，显示器的使用寿命大大降低。现有技术一般采用将量子点溶液直接与树脂基体胶粘剂、扩散粒子等混合，涂布形成量子点膜。红色和绿色量子点由于不耐高温、高湿，易被氧化等特点，需要隔水隔氧保护，量子点若直接分散在树脂基体胶粘剂中，树脂基体胶粘剂中的溶剂、流平剂、固化剂等各种补加助剂使得量子点容易猝灭，对量子点稳定性有影响，发光效率大大降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种高色域的量子点膜，所述量子点膜不但具备高色域、而且能提高量子点膜发光效率稳定性，亮度与色域衰减大大降低，色域NTSC能达到95%～110%。
解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种量子点膜，包括量子点核心层，上隔水隔氧封装层，和下隔水隔氧封装层，所述量子点核心层包括以下组份：
基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点，0.6重量份～4.4重量份，
量子点微胶囊，4.5重量份～33重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份。
所述量子点微胶囊包括红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊，均由囊芯和囊壁组成，红量子点微胶囊的囊芯为吸附有红量子点的具有微孔的微粒，绿量子点微胶囊的囊芯为吸附有绿量子点的具有微孔的微粒。
上述量子点膜，所述微粒为有机或无机粒子中的一种或几种组成，优选PMMA与有机硅微粒。
上述量子点膜，所述微粒粒径为0.5μm ～35μm ，微孔的孔径为10nm～40nm，微孔深度为5nm～20 nm，微孔的形状为圆柱形、圆锥形、多边型或无规则型。
上述量子点膜，所述微粒粒径为1.5μm ～20μm ，微孔的孔径为12nm～30nm，微孔深度为6nm～15 nm。
上述量子点膜，所述量子点微胶囊的粒径为1μm ～40μm，优选2μm～25μm。
上述量子点膜，所述囊壁由胶粘剂组合物经过热固化或UV固化后得到，胶粘剂选自聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或两种以上的组合。
上述量子点膜，所述胶粘剂组合物还添加有流平剂，光固化剂，交联剂和溶剂中的一种或几种。
上述量子点膜，所述量子点微胶囊和基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005，核心层中的扩散粒子与基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005。
上述量子点膜，所述扩散粒子的直径为0.1μm～20μm，优选lμm～15μm，量子点膜总厚度为25μm～500μm。
本发明所述的量子点光学膜，将其用于制备背光模组，其技术方案为：
一种背光模组，包括光源、导光板、棱镜片，还包括如上所述的量子点光学膜，所述量子点光学膜位于导光板与棱镜片之间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明由于在加入红/绿量子点的同时加入了发光效率稳定的红量子点微胶囊、绿量子点微胶囊，胶囊能保护量子点，防止量子点猝灭、提高量子点膜隔水隔氧性，提高量子点的发光稳定性，稳定量子点发光效率。量子点微胶囊与量子点配合使用，使得量子点膜的色域高，NTSC能达到95%～110%。
附图说明
图1为本发明提供的量子点核心层中多孔微粒的结构示意图；
图2为本发明提供的量子点囊芯的结构示意图；
图3为本发明提供的量子点微胶囊的结构示意图；
图4为本发明提供的量子点膜核心层的结构示意图；
图5为本发明提供的量子点膜的结构示意图。
图中各标号表示为：101：多孔微粒，201：量子点，301:量子点囊芯，302:量子点囊璧，401：量子点微胶囊， 402：扩散粒子，403：基体胶粘剂， 501：量子点核心层，502：隔水隔氧封装层。
具体实施方式
本发明的量子点膜包括量子点核心层、上下隔水隔氧封装层。所述量子点核心层由基体胶粘剂及若干均匀分散于基体胶粘剂中的量子点微胶囊、扩散粒子组成。基体胶粘剂，80重量份～110重量份，量子点，0.6重量份～4.4重量份，量子点微胶囊，4.5重量份～33重量份，扩散粒子，1重量份～15重量份。量子点微胶囊包括红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊,量子点微胶囊由囊芯和囊壁组成，所述的囊芯分别为吸附有红量子点或绿量子点的具有微孔的微粒。
为稳定红绿量子点的发光效率，本发明采用量子点微胶囊，将量子点分散在多孔结构的有机或无机微粒的微孔中，形成量子点囊芯，量子点囊芯外面被囊壁包裹，囊壁是量子点的保护层，即对量子点囊芯进行囊封，这样防止了囊芯上的量子点与空气中水汽或其它气体的接触，同时减少量子点与基体材料树脂或各种助剂的接触而导致的量子点猝灭。多孔微粒一般为有机或无机材料，耐热耐溶剂性能稳定，量子点在多孔微粒的微孔中得到更好的保护，其稳定性也大大提高。
所述囊芯为表面具有多孔结构的有机或无机微粒中的一种或几种以上组成，优选PMMA与有机硅，粒径为0.5μm～35μm ，微孔的孔径为10 nm～40nm，微孔的孔径深度为5 nm～20 nm。微粒粒径越大比表面积越小，因此微粒粒径与微孔的孔径太大会增大单位面积上量子点用量，不利于降低成本。多孔粒子的孔的形状为圆柱形、圆锥形、多边型或无规则型。
优选的，所述微粒的粒径为1.5μm～20μm，微孔的孔径为12 nm～30nm，微孔孔径深度为6 nm～15nm。
量子点囊芯的制备方法如下：
首先将具有微孔的微粒分别加入一定浓度的红量子点溶液与绿量子点溶液中，进行充分的混合分散，根据异种凝聚机理，红量子点与绿量子点会吸附在上述微粒的表面蜂窝状多孔内，烘干，使溶剂挥发，在本发明中将这种吸附了大量红量子点或绿量子点的扩散微粒分别称作红量子点囊芯或绿量子点囊芯。
为了提高量子点发光效率的稳定性，本发明对上述吸附有量子点的微粒——量子点囊芯进行囊封，封装材料称作囊壁。囊壁也是量子点的保护层，避免量子点裸露在外与空气或水接触，同时减少量子点与基体材料树脂或其中各种助剂的接触而导致的量子点猝灭，各种助剂包括:流平剂、光固化剂、交联剂、溶剂等等。量子点分散在微粒微孔中并经过囊封后，避免了量子点与空气中的水汽或其它气体接触导致的性能衰减，提高了量子点的稳定性与发光效率，经过囊封的吸附有红或绿量子点的有机或无机量子点扩散微粒分别称作红或绿量子点微胶囊，制备方法详述如下：
首先配置具有一定粘度的囊壁溶液，囊壁溶液可以是热固化或UV固化胶粘剂，胶粘剂选自聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或至少两种的组合。优选聚酯树脂与聚氨酯树脂胶粘剂。制作囊壁最简单的实施方式是利用空气悬浮法，即用流化床的强气流将囊芯微粒悬浮于空气中，通过喷嘴将配成适当粘度的囊壁胶粘剂溶液喷涂于微粒表面，若囊壁材料选用热固化胶粘剂，则提高气流温度使囊壁溶液中的溶剂挥发，形成具有一定厚度的囊壁。若囊壁材料选用UV固化胶粘剂，则提高气流温度使囊壁溶液中的溶剂挥发，再进行公知的UV固化方式形成囊壁。囊壁的厚度可以通过调整喷嘴的挤出量来控制。囊壁厚度为0.5μm～5μm，囊壁厚度小于0.5μm时，容易破壁，量子点得不到保护；大于5μm时会降低量子点膜的辉度，优选1μm～2μm。最终形成的量子点微胶囊粒径1.0μm～40μm。
制作囊壁也不排除采用其他微胶囊的制备方法，如物理化学法、化学法等。
除此之外，在核心层上下增加隔水隔氧封装层，也起到稳定量子点发光效率的目的。保护层水汽透过率优选为0.l～10-6mg/m2.day，更优选为10-2～10-5mg/m2 m2.day，氧气透过率优选0.l～10-6mg/ m2.day，更优选为10-2～10-5mg/ m2.day。
量子点核心层中的基体胶粘剂可以选用公知的丙烯酸树脂类、聚氨酯类、聚酯、丙烯酸多元醇类中的一种或几种以上组成，固化方式采用热固化或UV固化，进一步的优选聚氨酯与聚酯类树脂。
量子点核心层中的扩散粒子为球形或椭球形等具备光扩散功能的粒子，可以为单一粒径分散或多种粒径混合分散，扩散粒子的直径为0.1μm～20μm，优选lμm～15μm。
量子点核心层中的光扩散粒子材质可以选用公知的有机硅类、PS、PMMA、PBMA、TiO2、CaCO3、AI203, BaSO4、尼龙等的一种或两种以上组成，进一步的优选PMMA与有机硅类的一种或两种以上组合。
所述的量子点微胶囊和基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005，核心层中的扩散粒子与基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005。量子点微胶囊与扩散粒子对进入基体中的入射光线进行散射折射，增加光线通过量子点层的光程，提高量子点的发光效率，折射率差值越大，光线发生折射散射的角度越大。
所述红绿量子点材料，包括第II主族与第VI主族中的元素形成的第一化合物中的任意一种，包括CdSe,CdTe、MgS,MgSe、MgTe、CaS,CaSe、CaTe、SrS, SrSe、SrTe、BaS,BaSe、BaTe、ZnS,ZnSe、ZnTe和CdS；第III主族与第V主族中的元素形成的第二化合物中的任意一种，包括GaN, GaP, GaAs、InN、InP和InAs；所述第一化合物和/或所述第二化合物中的多种包覆形成的核壳结构化合物或者掺杂纳米晶，所述量子点的直径为1 nm～10nm，进一步优选红光量子点的粒径范围是6 nm ～9nm，所述绿光量子点的粒径范围是2 nm ～5nm。
所述量子点核心层，通过加入不同比例的红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊及不同比例的红/绿量子点，以满足不同用户对量子点膜的色度要求。
所述量子点核心层中的红绿量子点重量之比、红绿量子点微胶囊重量之比，均为1:2～1:15，进一步优选1:5～1:10。
所述量子点核心层的厚度为2μm～300μm，优选3μm～200μm。
所述量子点核心层的表面设有上下隔水隔氧封装层，量子点核心层涂布在下隔水隔氧封装层上，上下隔水隔氧封装层可以含有具有防静电和防粘结功能的保护涂层，或者隔水隔氧封装层中添加防静电剂或扩散粒子。封装层外侧保护涂层的厚度为2μm～10μm。
所述量子点核心层两侧的隔水隔氧封装层是由具有气体(如水蒸气、氧气等)阻隔能力的一层或多层薄膜构成，包括但不限于PVA涂布高阻隔薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜(PVDC)、乙烯/乙烯醇共聚物、PET等。薄膜厚度小于200μm，优选20-100μm。
所述量子点核心层的上隔水隔氧封装层与量子点核心层粘合或复合在一起。
本发明还公开了一种背光模组，包括:光源、导光板、棱镜片、及利用本发明制作的量子点膜，其中量子点膜位于导光板之上、棱镜片上下的任何位置。本发明的量子点薄膜上隔水隔氧封装膜的外侧，可以制成具有棱镜结构的扩散层，可以集光转化、增亮和扩散作用于一体，减少背光模组的厚度。
本发明所述的量子点膜的制备方法，包括如下步骤:
(1)基体树脂胶粘剂中加入扩散粒子，搅拌均匀，继续加入步骤(2)得到的红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊并加入红/绿量子点，进行充分的混合分散，继续加入流平剂、固化剂等补加剂，混合均匀，得到量子点核心层涂布液;
(2)将步骤(1)得到的量子点核心层涂布液涂布在隔水隔氧封装层的上表面。
(3)在量子点核心层的上表面粘结或复合上隔水隔氧封装层。得到量子点膜。
本发明的量子点膜核心层涂布液，通过棒涂、刮刀涂布、喷涂、凹版涂布、微凹版涂布、条缝或狭缝等设备涂布于下隔水隔氧封装层的上表面，经过热固化或UV固化、干燥等工艺而成。
本发明提供的量子点膜测试亮度与色域计算方法如下:
亮度测试:取一张14寸大小的量子点膜片，放置在14寸背光模组中，在24V的额定电压下点亮，用亮度计(苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号:BM-7)测量其亮度及色度坐标。
色域测试与计算:取一张14寸大小的膜片，放置在14寸显示器中，代替下扩散膜，将显示器调整至规定的工作状态后，将全场红、绿、蓝信号输入到显示器，用亮度计(型号:BM-7)分别测试中心点的色度坐标，通过公知的固定公式计算NTSC色域值。
以下通过实施例对本发明进行更详细的说明。但这些实施例并不限制本发明，本领域的技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
实施例如下表1。
表1：各实施例及对比例
耐候性测试，条件：温度85°C，湿度RH85%，时间：1000小时,再次测试亮度并计算出色域NTSC，耐候试验之后亮度与实验前亮度的比值百分数为亮度衰减量，耐候试验之后色域NTSC与实验前色域NTSC的比值百分数为色域NTSC衰减量。
实施例数据结果如下表2。
表2：实施例数据结果
实验结果表明，量子点膜色域和亮度都高于对比例1；对比例2与实施例的实验结果表明，应用量子点制作量子点膜耐候性测试后，亮度与色域衰减较大，约10%；应用量子点微胶囊结合少量量子点制作量子点膜耐候性测试后，亮度与色域NTSC衰减量小于5%。
Claims (10)
1.一种量子点膜，包括量子点核心层，上隔水隔氧封装层和下隔水隔氧封装层，其特征在于，所述量子点核心层包括以下组份：
基体胶粘剂，80重量份～110重量份，
量子点，0.6重量份～4.4重量份，
量子点微胶囊，4.5重量份～33重量份，
扩散粒子，1重量份～15重量份；
所述量子点微胶囊包括红量子点微胶囊与绿量子点微胶囊,均由囊芯和囊壁组成，红量子点微胶囊的囊芯为吸附有红量子点的具有微孔的微粒，绿量子点微胶囊的囊芯为吸附有绿量子点的具有微孔的微粒；
所述微粒为有机粒子中的一种或几种以上组成；
所述量子点微胶囊按以下步骤制备：
首先将具有微孔的微粒分别加入一定浓度的红量子点溶液与绿量子点溶液中，进行充分的混合分散，红量子点与绿量子点会吸附在上述微粒的表面蜂窝状多孔内，烘干，使溶剂挥发，制成红量子点囊芯或绿量子点囊芯；
对量子点囊芯进行囊封，封装材料构成囊壁。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述微粒为PMMA与有机硅微粒。
3.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述微粒粒径为0.5μm ～35μm ，微孔的孔径为10nm～40nm，微孔深度为5nm～20 nm，微孔的形状为圆柱形、圆锥形、多边型或无规则型。
4.根据权利要求3所述的量子点膜，其特征在于，所述微粒粒径为1.5μm ～20μm ，微孔的孔径为12nm～30nm，微孔深度为6nm～15 nm。
5.根据权利要求4所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点微胶囊的粒径为1μm ～40μm。
6.根据权利要求5所述的量子点膜，其特征在于，所述囊壁由胶粘剂组合物经过热固化或UV固化后得到，胶粘剂选自聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求6所述的量子点膜，其特征在于，所述胶粘剂组合物还添加有流平剂，光固化剂，交联剂和溶剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点微胶囊和基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005，核心层中的扩散粒子与基体胶粘剂之间的折射率差大于等于0.005。
9.根据权利要求8所述的量子点膜，其特征在于，所述扩散粒子的直径为0.1μm～20μm；量子点膜总厚度为25μm～500μm。
10.一种背光模组，包括光源、导光板和棱镜片，其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项所述的量子点光学膜，所述量子点光学膜位于导光板与棱镜片之间。
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