TWI689111B - 量子點薄膜及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種量子點薄膜及其製造方法，該量子點薄膜包含一個基材、一個阻水層，及一個作用層。該阻水層具有阻隔水氣的功能，該阻水層位於該基材上，並且由有機材料與無機材料混合形成。該作用層位於該阻水層上方，並包括一個主體，以及數個摻混於該主體中的量子點。藉由該阻水層同時包含有機材料與無機材料，其中無機材料具有良好的阻水氣效果，避免作用層受到水氣影響，有機材料具有較佳的可撓性，而且能提升該阻水層與該基材及該作用層間的結合穩固性。本發明能有效降低薄膜整體厚度，阻水氣效果佳。

Description

量子點薄膜及其製造方法
本發明是有關於一種量子點薄膜及其製造方法，特別是指一種能受到光激發而發光的量子點薄膜及其製造方法。
已知發光二極體(light emitting diode，LED)發光裝置產生白光的其中一種方式，是利用含有量子點(quantum dots)的薄膜作為發光二極體的發光層，藉由不同材料或粒徑的量子點受到激發光源照射，發出不同於激發光源之波長的二次光線後混光而得。舉例來說，可利用藍光LED作為激發光源，並激發不同粒徑的量子點材料以產生紅光及綠光，便可將紅光、綠光及藍光以混光的方式形成白光。
而量子點光學薄膜包含一基板，以及一位於該基板上並具有數個量子點的作用層。該基板對於外界環境水氣的阻絕性，將會直接影響該作用層的壽命與品質穩定性，若基板阻水性不佳，會導致作用層容易裂化、壽命較短。因此目前主要是於該基板上設置阻水薄膜來幫助阻隔外界水氣，所述阻水薄膜在材料的選用上，包含無機材料與有機材料，其中無機材料較有機材料的阻水氣效果好，但當無機材料阻水薄膜厚度過厚，內應力增加時將容易碎裂而降低阻水氣的效果，而有機材料雖然阻水氣效果稍差但可撓性佳，而且較易於與該基板結合，因此目前有一種設計，是於該基板上依序設置一層有機材料層、一層無機材料層與一層有機材料層等三層結構，藉由此三層結構的搭配形成阻水膜，一方面透過有機材料層來提升與基板間的結合力，另一方面透過該無機材料層來提升阻水氣效果。然而，由於上述阻水薄膜為三層層體的設計，過多的層體導致該量子點光學薄膜整體厚度較厚，不利於產品的薄型化設計。例如，當該量子點光學薄膜應用於顯示器的背光模組，將會使背光模組厚度較厚，無法滿足一般追求薄型顯示器的需求。
因此，本發明之目的，即在提供一種厚度較薄、阻水氣效果佳的量子點薄膜及其製造方法。
於是，本發明量子點薄膜，包含一個基材、一個阻水層，及一個作用層。該阻水層具有阻隔水氣的功能，該阻水層位於該基材上，並且由有機材料與無機材料混合形成。該作用層位於該阻水層上方，並包括一個主體，以及數個摻混於該主體中的量子點。
本發明量子點薄膜的製造方法，包含：提供一個基材。將有機材料與無機材料混合在一起，並利用濺鍍方式披覆形成於該基材上，以在該基材上形成一個阻水層。形成一個具有數個量子點的作用層。
本發明之功效在於：藉由該阻水層同時包含有機材料與無機材料，其中無機材料具有良好的阻水氣效果，避免作用層受到水氣影響，有機材料具有較佳的可撓性，而且能提升該阻水層與該基材及該作用層間的結合穩固性。本發明以該阻水層就能達到良好阻水效能，能有效降低薄膜整體厚度。
參閱圖1，本發明量子點薄膜之一實施例，包含一個基材1、一個阻水層2、一個結合層3，以及一個作用層4。
該基材1材料可以為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、環狀烯烴共聚高分子(cyclo olefin (co)-polymers，COC)、聚亞醯胺(polyimide，PI)、聚醚碸樹脂(polyestersulfone，PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，或前述材料的任一組合。在本實施例中可以使用PET基材1，該基材1具有透光性與可撓性。
該阻水層2位於該基材1上，並且由有機材料與無機材料混合形成。該有機材料為六甲基二矽氧烷（HMDSO），該無機材料為金屬氮化物、金屬氧化物或金屬氮氧化物。該阻水層2的厚度為5nm~200nm，使該阻水層2在適當厚度下，具有良好的阻隔水氣效果，可隔絕自該基材1穿透而來的水氣對該作用層4造成影響。
該結合層3位於該阻水層2上，其材料為有機材料，具體例為熱固型有機材料。例如甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、環氧甲基丙烯酸酯(epoxy methacrylate)、環氧樹脂丙烯酸酯(epoxy acrylate)、雙酚A乙氧酸二丙烯酸(ethoxylated (2) bisphenol a dimethacrylate)、二醇二丙烯酸酯(hexanediol diacrylate)、雙酚A環氧丙烯酸酯(bisphenol a epoxy acrylate) 。該結合層3能用於提升該阻水層2與該作用層4間的附著力，同時也具有阻隔水氣效果，因此能與該阻水層2搭配而更加提升阻水性能。該結合層3的厚度薄，大約1微米(μm)。
該作用層4位於該結合層3上，並包括一個主體41，以及數個摻混於該主體41中的量子點42。該主體41材料為可透光的樹脂材料。所述量子點42材料為奈米晶體半導體材料，可以由II-VI或III-V族化合物或其他組合所合成之半導體量子點，例如ZnS、CdSe等材料，也可以使用CsPbX3 ，X為氯、溴、碘或上述的任一組合，或者也可以使用CH3 NH3 PbX3 ，X為氯、溴、碘或上述的任一組合。該等量子點42可於受到一激發光的照射後，發出不同於激發光的二次光線，且該等量子點42可藉由材料的選擇或粒徑大小的調整，改變受到激發光照射後的發光波長，從而發出與激發光不同顏色的色光。舉例來說，可以利用一藍光照射激發該等量子點42，使該等量子點42發出綠光、紅光。
參閱圖1、2，本發明量子點薄膜的製造方法的一實施例，包含以下步驟：
步驟51：提供該基材1。
步驟52：將有機材料氣化後，利用濺鍍機台將有機材料與無機材料混合在一起，並利用濺鍍方式將材料披覆形成於該基材1上，以在該基材1上形成該阻水層2。有機材料與無機材料利用濺鍍方式形成鍵結，這樣的成型膜不易產生裂縫，能為阻水性能帶來很好的效果。
步驟53：在該阻水層2上形成該結合層3，本步驟是於該阻水層2上披覆形成熱固型有機材料，並透過熱固化製程使該有機材料固化，即形成該結合層3。
步驟54：在該結合層3上形成該作用層4。具體來說，該作用層4的製備可以先將該等量子點42分散於一用於形成該主體41的膠態系統中，該膠態系統的材料為可透光的樹脂，並具有光均勻效果，接著再利用塗佈方式塗佈於該阻水層2表面，形成一膠膜，接著可視該等量子點42的材料選擇是否進行退火，而可得到該作用層4，其中進行退火能改變其量子能階或缺陷，以提升發光效率。
藉由單一的該阻水層2同時包含有機材料與無機材料，其中無機材料具有良好的阻水氣效果，能避免作用層4受到水氣影響，從而延長該作用層4壽命並維持良好品質。更進一步地，加上該結合層3也能幫助阻水氣，從而有效提升本發明整體的阻水性能。而且有機材料具有較佳的可撓性佳，能提升該阻水層2與該基材1間、該阻水層2與該結合層3間，以及該結合層3與該作用層4間的結合力，使各膜層之間穩固結合、阻水性能佳。相對於以往設置有機材料與無機材料等三層層體才能阻水，本發明則是在具有良好阻水性的同時，還能有效降低薄膜整體厚度，有利於其應用產品之薄型化，例如應用於顯示器的背光模組中，可以使顯示器整體薄型化，有助於提升產品競爭力。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧基材2‧‧‧阻水層3‧‧‧結合層4‧‧‧作用層41‧‧‧主體42‧‧‧量子點51~53‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明量子點薄膜的一實施例的一示意圖；及 圖2是一流程圖，說明該量子點薄膜的製造方法的一實施例。
1‧‧‧基材
2‧‧‧阻水層
3‧‧‧結合層
4‧‧‧作用層
41‧‧‧主體
42‧‧‧量子點

Claims (8)

  1. 一種量子點薄膜，包含：一個基材；一個阻水層，具有阻隔水氣的功能，該阻水層位於該基材上，並且由有機材料與無機材料混合形成，該有機材料為六甲基二矽氧烷，該無機材料為金屬氮化物、金屬氧化物或金屬氮氧化物；及一個作用層，位於該阻水層上方，並包括一個主體，以及數個摻混於該主體中的量子點。
  2. 如請求項1所述的量子點薄膜，其中，該基材材料為聚乙烯對苯二甲酸酯。
  3. 如請求項1或2所述的量子點薄膜，其中，該阻水層的厚度為5nm~200nm。
  4. 如請求項1所述的量子點薄膜，還包含一層位於該阻水層與該作用層間的結合層，該結合層為有機材料。
  5. 一種量子點薄膜的製造方法，包含：提供一個基材；將有機材料與無機材料混合在一起，並利用濺鍍方式披覆形成於該基材上，以在該基材上形成一個阻水層，該有機材料為六甲基二矽氧烷，該無機材料為金屬氮化物、金屬氧化物或金屬氮氧化物；及形成一個具有數個量子點的作用層。
  6. 如請求項5所述的量子點薄膜的製造方法，其中，該基材材料為聚乙烯對苯二甲酸酯。
  7. 如請求項5或6所述的量子點薄膜的製造方法，其中，該阻水層的厚度為5nm~200nm。
  8. 如請求項5所述的量子點薄膜的製造方法，其中，在形成該作用層之前，先在該阻水層上形成一層結合層，該結合層為有機材料。
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