CN113493660B - 一种多层防蓝光量子点扩散板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层防蓝光量子点扩散板，所述量子点扩散板为六层结构的复合扩散板，自下而上依次为红光量子点层、第一防蓝光层、绿光量子点层、第二防蓝光层、光扩散层及水氧阻隔层，所述红光量子点层置于最底层，当背光源或激发光层的传导光经过时将其转换为红光，所述绿光量子点层设置于红光量子点层上方，两者中间夹设有所述第一防蓝光层，以吸收激发光层进入至上层部件中的蓝光，所述绿光量子点层上方设有所述第二防蓝光层，以隔绝自下而上的蓝光串扰。该扩散板有利于高效吸收蓝光，提高光稳定性和光显示均匀性。

Description

一种多层防蓝光量子点扩散板
技术领域
本发明属于防蓝光技术领域，具体涉及一种多层防蓝光量子点扩散板。
背景技术
短波蓝光是波长处于400nm-480nm之间具有相对较高能量的光，该波长内的蓝光会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，严重威胁人的眼底健康，可诱发致盲眼病。蓝光波段中，真正有害的是400-440nm的蓝光，而480-500nm蓝光则能够调整生物节律的作用，短波蓝光对人眼产生伤害与否，这与照射强度、时间有关，当照度达到一定程度后且持续两个小时以上，才可能对人体视网膜产生损害，此问题通常存在于日常生活中的荧光灯、LED灯、电脑、投影仪、LED显示器、手机、户外灯箱、电影屏幕中。
目前市场上出现最多的防蓝光贴膜对防蓝光是具有一定效果，其特点是：成本较低，但防蓝光效率只有15%-30%左右，且使用不方便。通常这种贴膜在过滤了蓝光的同时，会使得整体视觉感官更暗，在户外强光下显示器件画面则表现不清晰，因此，其实际的防蓝光效果存疑。
发明专利CN106398011A公开了一种去蓝光扩散板及其制作方法，其中去蓝光扩散板以聚苯乙烯为主要原料，添加具有蓝光屏蔽作用的光扩散剂CeO2(二氧化铈)将蓝光转化为其他可见光。此发明第一步，将主要原料聚苯乙烯与光扩散剂CeO2(二氧化铈)充分混合；第二步，将混合溶液加入造粒机；第三步，将所述混合料加入扩散板生产线进行成品挤出。上述生产方式采用最简单扩散板制作方法，将各种物质混合来制成扩散板，制成的单层扩散板光学效果不佳；其单层结构使得光转换效率不高，造成一部分红光和绿光的能量损失；并且上述发明生产的扩散板没用氧化层涂层，大大降低了扩散板的使用寿命。本发明采针对上述缺陷采用多层结构的方法制成一种多层防蓝光扩散板，将红绿量子点分层放置大大提高了量子点发光效率，同时绿光全反射薄膜使得绿量子点产生的光不受红量子点产生的红光影响，大大提高的扩散板的光学效果。
发明专利CN108707381A公开了一种含有防蓝光层的防眩光扩散板，采用不挥发物、蓝光抑制剂和紫外线涂料方法来吸收蓝光。上述蓝光抑制剂包括异丙醇、噻吩、苯、氧化锌、碳酸钙、硅氧化物、氧化锆和二氧化钛。采用网纹胶辊进行防蓝光涂层涂布，最后经紫外线照射进行固化处理。本发明针对上述外表涂层涂料的不稳定性进行改进，采用纳米稀土氧化物（La2O3，Y2O3，CeO2）对蓝光进行吸收，纳米稀土氧化物基质晶格通过吸收蓝光，将晶格吸收的激发能传递给激活离子，被激活的离子发出能量较低的荧光从而返回基态。采用转换型防蓝光膜的方法，通过光致发光材料(稀土荧光材料纳米稀土氧化物）使蓝光主波长红移，避开450 nm以下有害蓝光.将高能蓝光转换成黄绿光或橙红光，不仅能吸收白色点光源的高能蓝光，减弱蓝光辐射，避免人眼受到伤害，而且还具有提高红绿蓝光颜色纯度，显示器件显色指数和对比度和亮度等功能通过纳米稀土氧化物制得的新型蓝光转化剂层，具有环保、可转化特定波长蓝光(400 ~ 480nm)、改善高分子基体的密着性以及添加量少等特性，解决了外表涂料长期使用后防蓝光不稳定的效果，大大增加了扩散板的使用寿命。
如何快捷有效的防蓝光，并且保持屏幕不受外界强光影响，同时能够缓解眼部疲劳，防止眼睛受到伤害成为当前急需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层防蓝光量子点扩散板，该扩散板有利于高效吸收蓝光，提高光稳定性和光显示均匀性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多层防蓝光量子点扩散板，所述量子点扩散板为六层结构的复合扩散板，自下而上依次为红光量子点层、第一防蓝光层、绿光量子点层、第二防蓝光层、光扩散层及水氧阻隔层，所述红光量子点层置于最底层，当背光源或激发光层的传导光经过时将其转换为红光，所述绿光量子点层设置于红光量子点层上方，两者中间夹设有所述第一防蓝光层，以吸收激发光层进入至上层部件中的蓝光，所述绿光量子点层上方设有所述第二防蓝光层，以隔绝自下而上的蓝光串扰；所述防蓝光层主要由UV固化型聚碳酸酯和纳米稀土氧化物混合构成。
进一步地，所述红光量子点层和绿光量子点层主要由半导体量子点和包覆于其表面上的无机材料构成，所述金属量子点为CdS、CdSe、CdTe或ZnSe。
进一步地，所述绿光量子点层下方设置波长为绿光波长1/4的薄膜，以使绿光量子点层产生的绿光在薄膜处发生全反射，使产生的绿光不会经过红光量子点层被产生的红光所吸收；所述红光量子层中添加有机光扩散剂。
进一步地，所述红光量子点层与绿光量子点层的厚度比为2:3。
进一步地，所述防蓝光层中还具有光扩散剂、抗氧化剂、正己醇、环已烷和草酸二甲酯；所述防蓝光层中，UV固化型聚碳酸酯的质量百分比为30%-40%，纳米稀土氧化物的质量百分比为20%-25%，光扩散剂的质量百分比为10%-20%。
进一步地，所述纳米稀土氧化物主要由CeO2、La2O3以及Y2O3混合而成。
进一步地，所述纳米稀土氧化物采用微乳液法制备，其制备方法包括以下步骤：
（1）室温下将设定量的表面活性剂和正己醇在搅拌下加入环已烷中，再加入设定浓度的草酸二甲酯和稀土盐溶液的混合溶液，搅拌，直至其成为透明的微乳液；
（2）将得到的微乳液加热至50℃反应后减压蒸出环已烷和水，分别用乙醇和去离子水沉淀；将沉淀在50℃真空干燥，得到水合草酸铈；水合草酸铈在700℃空气下焙烧纳米粒子，即得到包括氧化分解产物La2O3、Y2O3和CeO2的纳米稀土氧化物粒子。
进一步地，所述光扩散层主要由光扩散主体层以及设于其上表面的光扩散微结构组成，所述光扩散层主要由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、PET和PVC按比例混合构成的混合材料以及光扩散剂制成。
进一步地，所述混合材料由质量百分比为50-55%聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、30-35%PET和10-20%的PVC构成。
进一步地，所述水氧阻隔层由UV胶构成，所述UV胶主要由质量百分比为40-60%单体、1-6%光引发剂和0.2-1%助剂构成。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明由UV固化型聚碳酸酯和纳米稀土氧化物为主要原理构成防蓝光层，能够吸收大部分有害蓝光，使发出的有害蓝光大大减小，并提高了光稳定性和光显示均匀性，适合用于液晶显示领域。
附图说明
图1是本发明实施例的多层防蓝光量子点扩散板结构示意图。
图2是本发明实施例中绿光量子点层全反射示意图。
图3是本发明实施例中纳米稀土氧化物的制备流程示意图。
图4是本发明实施例的多层防蓝光量子点扩散板的制造流程示意图。
图中：1.水氧阻隔层；2.光扩散层；21.光扩散微结构；22.光扩散主体层；3.第二防蓝光层；4.绿光量子点层；5.第一防蓝光层；6.红光量子点层；7.入射绿光；8.全反射绿光；9.绿光全反射薄膜。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种多层防蓝光量子点扩散板，所述量子点扩散板为六层结构的复合扩散板，自下而上依次为红光量子点层6、第一防蓝光层5、绿光量子点层4、第二防蓝光层3、光扩散层2及水氧阻隔层1，所述红光量子点层置于最底层，当背光源或激发光层的传导光经过时将其转换为红光，单色量子点层的颜色转换避免了重吸收现象，所述绿光量子点层设置于红光量子点层上方，两者中间夹设有所述第一防蓝光层，以吸收激发光层进入至上层部件中波长为430~480nm对人眼有害的蓝光，所述绿光量子点层上方设有所述第二防蓝光层，以隔绝自下而上的蓝光串扰。
在本实施例中，所述红光量子点层和绿光量子点层主要由半导体量子点和包覆于其表面上的无机材料构成，所述金属量子点为CdS、CdSe、CdTe或ZnSe。在半导体量子点的表面上包覆一层无机材料，可以对核心进行保护和提高发光效率。另，在CdSe 量子点的表面包覆一层CdS可以使量子产率达到50%。
如图2所示，在本实施例中，所述绿光量子点层下方设置波长为绿光波长1/4的薄膜，以使绿光量子点层产生的绿光在薄膜处发生全反射，使产生的绿光不会经过红光量子点层被产生的红光所吸收，大大提高发光效率；所述红光量子层中添加有机光扩散剂，如压克力型、苯乙烯型、丙烯酸树脂等，相比于普通扩散剂-有机硅材料相比，少量的无机扩散剂即可获得同等的眩光消除效果和扩散效果，在光谱上具有良好的均匀性，大大提高的扩散板出光的均匀性。
在本实施例中，所述红光量子点层与绿光量子点层的厚度比为2:3。不同的量子点材料当其质量配比为2：3时可获得2700-7500K范围段的白光，如暖白光（2000-4000K）、正白光（6000-7000K)、及冷白光（7000-10000K），并且器件光谱中红、蓝、绿三色半峰宽为20-40nm，具有很好的单色性和高色纯度。
在本实施例中，所述防蓝光层主要由UV固化型聚碳酸酯和纳米稀土氧化物混合构成。其中纳米稀土氧化物基质晶格通过吸收蓝光，将晶格吸收的激发能传递给激活离子，被激活的离子发出能量较低的荧光从而返回基态。此外，所述防蓝光层中还具有光扩散剂、抗氧化剂、正己醇、环已烷和草酸二甲酯；所述防蓝光层中，UV固化型聚碳酸酯的质量百分比为30%-40%，纳米稀土氧化物的质量百分比为20%-25%，光扩散剂的质量百分比为10%-20%。
所述纳米稀土氧化物主要由CeO2、La2O3以及Y2O3混合而成。所述纳米稀土氧化物具有可锻、有延展性的优良性质，在高温下呈粉末状，反应性强烈。其中普通纳米稀土氧化物的熔点为798℃，而氧化镧（La2O3）的熔点为2315℃，氧化钇（Y2O3）熔点为2410℃，熔点差异明显，大大提高了防蓝光层的热稳定性。
所述纳米稀土氧化物采用微乳液法制备，如图3所示，其制备方法包括以下步骤：
（1）室温下将设定量的表面活性剂和正己醇在搅拌下加入环已烷中，再加入设定浓度的草酸二甲酯和稀土盐溶液的混合溶液，搅拌，直至其成为透明的微乳液；
（2）将得到的微乳液加热至50℃反应后减压蒸出环已烷和水，分别用乙醇和去离子水沉淀。将沉淀在50℃真空干燥，得到水合草酸铈。水合草酸铈在700℃空气下焙烧纳米粒子，即得到包括氧化分解产物La2O3、Y2O3和CeO2的纳米稀土氧化物粒子。
在本实施例中，室温下将50ml的表面活性剂和0.5g正己醇在搅拌下加入到60ml环已烷中，再加入50ml浓度为50%的草酸二甲酯和50ml的稀土盐溶液，搅拌直至其成为透明的微乳液。将此微乳液加热至50℃反应20h后减压蒸出环已烷和水，分别用浓度为75%的乙醇和去离子水沉淀各三次。将沉淀在50℃真空干燥3h，得白色水合草酸铈。水合草酸铈经过700℃空气下焙烧纳米粒子，即可得到纳米稀土氧化物。
在本实施例中，所述光扩散层主要由光扩散主体层以及设于其上表面的光扩散微结构组成，所述光扩散层主要由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、PET和PVC按比例混合构成的混合材料以及光扩散剂制成。较佳地，所述混合材料由质量百分比为50-55%聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、30-35%PET和10-20%的PVC构成。
在本实施例中，所述水氧阻隔层由UV胶构成，所述UV胶主要由质量百分比为40-60%单体、1-6%光引发剂和0.2-1%助剂构成。
在本实施例中，采用多层共挤流挤出机并采用同向啮合型双螺杆挤出机的高速模式来制造所述多层防蓝光量子点扩散板，如图4所示，包括如下步骤：
（1）混料：分别取A、B、C、D、E五个可区分的锥形瓶，对锥形瓶贴上相应的标签，在A锥形瓶中加入按比例称取100份 CdS，95份CdSe，90份CdTe，95份ZnSe等红色量子点。添加1份无机扩散剂材料纳米硫酸钡，碳酸钙，二氧化硅的混合物，三者质量占比分别为硫酸钡50%，碳酸钙20%，二氧化硅30%。加入2份有机光扩散剂压克力型，苯乙烯型，丙烯酸树脂的混合物，三者质量占比分别为压克力型10%，苯乙烯型25%，丙烯酸树脂65%。有机光扩散剂的浓度为50%，并向锥形瓶中加入10份的有机溶剂如油胺、十二烷基硫醇、油酸、TOPO、TOP混合物，各个有机溶剂质量占比均等。
B锥形瓶中按比例加入85份聚碳酸酯粉体，100份纳米稀土氧化物，其中纳米稀土氧化物La2O3，Y2O3，CeO2质量占比分别为50%，40%，10%。10份光扩散粒子，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），PET，PVC以及光扩散剂，各种光扩散剂质量占比均等。同时添加20份抗氧化剂。
C锥形瓶中放置适量的一层9.绿光全反射薄膜，保证在挤压时能形成厚度为绿光波长1/4的厚度即可。
D锥形瓶中按比例称取加入150份CdS，145份CdSe，130份CdTe，145份ZnSe绿色量子点。加入3份有机光扩散剂压克力型，苯乙烯型，丙烯酸树脂的混合物，三者质量占比分别为压克力型10%，苯乙烯型25%，丙烯酸树脂65%。有机光扩散剂的浓度为40%，并能同A锥形瓶中的有机光扩散剂形成明显的浓度差。并向锥形瓶中加入10份的有机溶剂如油胺、十二烷基硫醇、油酸、TOPO、TOP混合物，各个有机溶剂质量占比均等。对D锥形瓶中的物质进行溶解。
E锥形瓶加入光扩散粒子包括聚质量占比50%的甲基丙烯酸甲酯（PMMA），质量占比25%PET以及质量占比%25PVC光扩散剂，并且加入等量有机溶剂如油胺、十二烷基硫醇、油酸、TOPO、TOP或为它们的混合物。
上述配料过程中，红、绿量子点配比为2:3，实验表明当红、绿量子点配比为2:3时可得到正白光，并且器件光谱中红、蓝、绿三色半峰宽分别为30 nm、25nm、38 nm，具有很好的单色性和高色纯度。
（2）溶液离心搅拌：对A、B、C、D、E锥形瓶中的混合溶液按顺序依次放入搅拌机中进行离心搅拌处理，施加800r/min的转速，保持搅拌机温度320℃持续10分钟至搅拌机溶液中各个物质均匀混合。
（3）溶液干燥处理：对步骤（2）中经过离心搅拌的溶液中加入75%的无水氯化钙进行干燥处理，将干燥后的溶液装进反应釜中，在反应釜中控制水浴装置温度恒定保持在85℃来进行原浆制备处理。将原浆溶液冷却后得到五份不同的冷却原浆。
（4）注模：将冷却后的五份原浆依次放置到对应的挤出机料斗中采用五层实验室多层共挤流挤出机，挤出成型即得到防蓝光量子点扩散板。
注模时，保持注模温度保持在260℃，控制注模时间为10min。注模时控制挤出机，使得到的防蓝光量子点扩散板厚度保持在1.5mm-2mm。
（5）制作成型：将成型的量子点扩散板表面涂上一层1.水氧阻隔膜，并且在阻隔膜上涂一层UV胶。在成型出量子点扩散板板材后，牵引扩散板在辊轮上转动，扩散板在运动过程中会使量子点扩散板的出光面压制出光学纹路。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述量子点扩散板为六层结构的复合扩散板，自下而上依次为红光量子点层、第一防蓝光层、绿光量子点层、第二防蓝光层、光扩散层及水氧阻隔层，所述红光量子点层置于最底层，当背光源或激发光层的传导光经过时将其转换为红光，所述绿光量子点层设置于红光量子点层上方，两者中间夹设有所述第一防蓝光层，以吸收激发光层进入至上层部件中的蓝光，所述绿光量子点层上方设有所述第二防蓝光层，以隔绝自下而上的蓝光串扰；所述防蓝光层主要由UV固化型聚碳酸酯和纳米稀土氧化物混合构成；
所述绿光量子点层下方设置波长为绿光波长1/4的薄膜，以使绿光量子点层产生的绿光在薄膜处发生全反射，使产生的绿光不会经过红光量子点层被产生的红光所吸收；所述红光量子层中添加有机光扩散剂；
所述防蓝光层中还具有光扩散剂、抗氧化剂、正己醇、环己烷和草酸二甲酯；所述防蓝光层中，UV固化型聚碳酸酯的质量百分比为30%-40%，纳米稀土氧化物的质量百分比为20%-25%，光扩散剂的质量百分比为10%-20%。
2.根据权利要求1所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述红光量子点层和绿光量子点层主要由半导体量子点和包覆于其表面上的无机材料构成，所述半导体量子点为CdS、CdSe、CdTe或ZnSe。
3.根据权利要求1所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述红光量子点层与绿光量子点层的厚度比为2:3。
4.根据权利要求1所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述纳米稀土氧化物主要由CeO2、La2O3以及Y2O3混合而成。
5.根据权利要求4所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述纳米稀土氧化物采用微乳液法制备，其制备方法包括以下步骤：
（1）室温下将设定量的表面活性剂和正己醇在搅拌下加入环己烷中，再加入设定浓度的草酸二甲酯和稀土盐溶液的混合溶液，搅拌，直至其成为透明的微乳液；
（2）将得到的微乳液加热至50℃反应后减压蒸出环己烷和水，分别用乙醇和去离子水沉淀；将沉淀在50℃真空干燥，得到水合草酸铈；水合草酸铈在700℃空气下焙烧纳米粒子，即得到包括氧化分解产物CeO2的纳米稀土氧化物粒子。
6.根据权利要求1所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述光扩散层主要由光扩散主体层以及设于其上表面的光扩散微结构组成，所述光扩散层主要由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、PET和PVC按比例混合构成的混合材料以及光扩散剂制成。
7.根据权利要求6所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述混合材料由质量百分比为50-55%聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、30-35%PET和10-20%的PVC构成。
8.根据权利要求1所述的一种多层防蓝光量子点扩散板，其特征在于，所述水氧阻隔层由UV胶构成，所述UV胶主要由质量百分比为40-60%单体、1-6%光引发剂和0.2-1%助剂构成。
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