TWI809826B

TWI809826B - 量子點擴散板及其製備方法

Info

Publication number: TWI809826B
Application number: TW111114723A
Authority: TW
Inventors: 鄭日新; 王興禮; 梁滿意; 何小磊
Original assignee: 大陸商廣東瑞捷新材料股份有限公司
Priority date: 2022-04-18
Filing date: 2022-04-18
Publication date: 2023-07-21
Also published as: TW202343036A

Abstract

本發明公開了一種量子點擴散板，包括量子點層，所述量子點層的上表面和下表面均覆蓋有防護層；所述量子點層各個原料的質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%、量子點0.01-1%、鈦白粉0.2-5%；所述防護層的各個原料質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%。本發明提供了一種量子點擴散板，具有高亮度的效果，從而減低背光模組整體的成本。本發明還提供了一種量子點擴散板的製備方法。

Description

量子點擴散板及其製備方法

本發明涉及光擴散板技術領域，尤其涉及一種量子點擴散板及其製備方法。

光擴散板是通過化學或物理的手段，利用光線在行徑途中遇到兩個折射率相異的介質時，發生折射、反射與散射的物理現象，通過在PMMA、PC、PS、PP等基材基礎中添加無機或有機光擴散劑、或者通過基材表面的微特徵結構的陣列排列人為調整光線、使光線發生不同方向的折射、反射與散射，從而改變光的行進路線，實現入射光充分散色以此產生光學擴散的效果，光擴散板廣泛應用在液晶顯示、LED照明及成像顯示系統中。

目前市場上對於TV應用的背光模組而言，由於行業背光均勻度要求的不斷提升，導致了擴散板霧度越做越高，但是實現高霧度的同時，擴散板本身的透光率卻會有所下降，擴散板的亮度會有所損失，這就要求背光模組需要增加更多的燈珠或者膜片來提升亮度，最終導致背光模組整體成本的增加。

本發明的目的在於提供一種量子點擴散板及其製備方法，具有高亮度的效果，從而減低背光模組整體的成本。

本發明公開的量子點擴散板及其製備方法所採用的技術方案是：

一種量子點擴散板，包括量子點層，所述量子點層的上表面和下表面均覆蓋有防護層；所述量子點層各個原料的質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%、量子點0.01-1%、鈦白粉0.2-5%；所述防護層的各個原料質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%。

作為優選方案，所述量子點的粒徑為2-12nm。

作為優選方案，所述量子點層數量至少為一層。

作為優選方案，所述量子點層和防護層的塑料原料為PS、PC、PMMA或MS中的一種或多種組合。

作為優選方案，所述量子點層和防護層的原料均增加有PS耐熱劑，所述PS耐熱劑的質量百分比為：0.1-3%。

一種量子點擴散板製備方法，包括以下步驟：準備兩份相同成分的防護層原料以及一份量子點層的原料；將防護層原料和量子點層原料分別進行混合均勻；將混合好的防護層原料和量子點層原料分別加入螺桿擠出設備進行加熱，形成熔融狀態；最後通過螺桿擠出設備的模頭擠出，將防護層原料和量子點層原料以片狀的方式擠出，所述防護層覆蓋於量子點層表面。

作為優選方案，所述螺桿擠出設備包括三段加熱區域，所述加熱區域第一段溫度為140-220℃，所述加熱區域第二段溫度為160-240℃，所述加熱區域第三段溫度為180-260℃。

作為優選方案，所述模頭擠出的溫度控制範圍為140-220℃。

作為優選方案，所述螺桿擠出設備設有若干個進料口，可適用多種不同原料放入螺桿擠出設備中。

本發明公開的量子點擴散板的有益效果是：在量子點層的上下表面均覆蓋防護層，且防護層同樣採用塑料原料、無機擴散劑及其他材料組成，從而使防護層具有光擴散的功能，同時又能給對量子點層達到防護的作用，阻止水氧進入量子點層中，避免量子點層中的量子點失效；而量子點層採用量子點、鈦白粉和其他材料進行組成，通過增加鈦白粉，使鈦白粉中的鈦元素提升量子點擴散板的擴散效果，對原先背光中被濾部分光的轉換，提高了背光的利用率，並且通過對鈦與量子點原料組分的調節，可以實現擴散板內量子點光譜的改變，從而可以對不同的背光燈條進行匹配，大大增強了量子點擴散板的適用靈活度，同時通過提高亮度，也減低背光模組整體的成本。

下面結合具體實施例和說明書附圖對本發明做進一步闡述和說明：

請參考圖1，一種量子點擴散板，包括量子點層10，量子點層10的上表面和下表面均覆蓋有防護層20。

量子點層10各個原料的質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%、量子點0.01-1%、鈦白粉0.2-5%。

防護層20的各個原料質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%。

在量子點層10的上下表面均覆蓋防護層20，且防護層20同樣採用塑料原料、無機擴散劑及其他材料組成，從而使防護層20具有光擴散的功能，同時又能給對量子點層10達到防護的作用，阻止水氧進入量子點層10中，避免量子點層10中的量子點失效。

而量子點層10採用量子點、鈦白粉和其他材料進行組成，通過增加鈦白粉，使鈦白粉中的鈦元素提升量子點擴散板的擴散效果，對原先背光中被濾部分光的轉換，提高了背光的利用率，並且通過對鈦與量子點原料組分的調節，可以實現擴散板內量子點光譜的改變，從而可以對不同的背光燈條進行匹配，大大增強了量子點擴散板的適用靈活度，同時通過提高亮度，也減低背光模組整體的成本。

上述方案中，量子點的粒徑為2-12nm，採用較小的量子點能夠使量子點與鈦白粉能夠更加均勻的混合在一起，達到更好地提高量子點擴散板的擴散效果。且量子點層10的數量至少為一層，在實際生產過程中，可根據不同規格的需求，增加量子點層10的數量，或者是將量子點層10與其他的功能層進行組合使用。

量子點層10和防護層20的塑料原料為PS、PC、PMMA或MS中的一種或多種組合。且量子點層10和防護層20的原料均增加有PS耐熱劑，PS耐熱劑的質量百分比為：0.1-3%。提高添加PS耐熱劑提高量子點擴散板主體的耐熱性能，避免在使用過程中，因為LED燈在照射時，溫度過高，造成量子點擴散板發生形變的情況。

實施例1的量子點擴散板中，各層配方分別為：量子點層10各個原料的質量百分比為：塑料原料90%、穩定劑0.5%、有機矽1%、無機擴散劑2%、擴散油1%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.5%、矽酸鎂鹽類礦物2%、量子點0.5%、鈦白粉2.5%；

防護層20的各個原料質量百分比為：塑料原料93%、穩定劑0.5%、有機矽1%、無機擴散劑2%、擴散油1%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.5%、矽酸鎂鹽類礦物2%。

現有普通擴散板的質量百分比為：塑料原料93%、穩定劑0.5%、有機矽1%、無機擴散劑2%、擴散油1%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.5%、矽酸鎂鹽類礦物2%。

將實施例1的量子點擴散板和普通擴散板均設置在LED模組：55inch/1*24顆燈的條件下：正確組裝並放置背光源，打開電源開關，檢查無誤後，預熱30min,板材放置在背光源上方正中央，且位於BEF 下方的固定測試區，使用校正後的亮度計進行測量，並記錄亮度色座標(x，y)和亮度LV資料，所測量的數值如下表1：

表1：普通擴散板和量子點擴散板五個不同位置的資料表格

普通擴散板		位置A	位置B	位置C	位置D	位置E	平均
色點X	0.2901	0.2892	0.2902	0.2903	0.2897	0.2899
色點Y	0.2486	0.2476	0.2477	0.248	0.2479	0.24796
亮度LV	157.7	155.2	156.4	158.1	157.6	157
彩色分析儀	72%	72%	72%	72%	72%	72%
量子點擴散板		位置a	位置b	位置c	位置d	位置e	平均
色點X	0.3098	0.3102	0.3119	0.3122	0.3111	0.31104
色點Y	0.2805	0.2809	0.2817	0.2802	0.2813	0.28092
亮度LV	172.7	173.5	174.1	171.2	173.9	173.08
彩色分析儀	78%	78%	78%	78%	78%	78%

表2：量子點擴散板對比普通擴散板的五個位置數值提升類

	位置a/A	位置b/B	位置c/C	位置d/D	位置e/E	平均
色點X	7%↑	7%↑	7%↑	8%↑	7%↑	7%↑
色點Y	13%↑	13%↑	14%↑	13%↑	13%↑	13%↑
亮度LV	10%↑	12%↑	11%↑	8%↑	10%↑	10%↑
彩色分析儀	6%↑	6%↑	6%↑	6%↑	6%↑	6%↑

其中，上述量子點擴散板和普通擴散板所採樣的五個位置均位於板材的相同位置，分別是板材對應的四個角及四個角交叉連線的焦點位置。

請參考圖2、圖3及圖4，圖2為普通擴散板的光譜圖，圖3為量子點擴散板的光譜圖，根據圖2和圖3的對比可明顯看出，在圖3中，有三個波峰且在黃光區中被量子點吸收轉換成紅光，從而產生更好地發光效果，而普通擴散板的光在黃光區的光譜都被吸收了，導致光利用率低。而圖4為量子點擴散板安裝在液晶顯示幕上的光譜圖，結合圖3，可看出量子點擴散板在液晶顯示幕上能夠有更好地色彩表現。

量子點擴散板背光光譜資料如下：

藍光波峰450nm半峰寬430~450nm與普通背光區別不大；

綠光波峰530nm半峰寬520~550nm；

紅光波峰630nm半峰寬610~640nm。

從而可知量子點擴散板相比普通擴散板的亮度LV提升約10%，色域提升約6%。

請參考圖5，一種上述量子點擴散板製備方法，包括以下步驟：

準備兩份相同成分的防護層原料以及一份量子點層的原料；

將防護層原料和量子點層原料分別進行混合均勻；

將混合好的防護層原料和量子點層原料分別加入螺桿擠出設備進行加熱，形成熔融狀態；

最後通過螺桿擠出設備的模頭擠出，將防護層原料和量子點層原料以片狀的方式擠出，防護層覆蓋於量子點層表面。

利用量子點材料原位生長的特點，結合量子點擴散板擠出的製造方式，直接在原料中加入鈦白粉，使鈦白粉在後續的混合、加熱熔融的過程中，鈦白粉與量子點層能夠均勻進行混合，從而在不增加額外工序、不增加生產成本的同時，將鈦白粉中的鈦元素材料添加到量子點擴散板中。

並且相比傳統的表面額外貼合量子點膜的工藝，原位共擠出的製造方式，不僅可以實現量子點材料更為均勻的分散，提高光轉換的效率，而且這項技術並不增加額外的工序，除了最基本的原料成本，不會增加更多的生產成本，可直接採用一個量子點擴散板就達到多種光學效果。

螺桿擠出設備包括三段加熱區域，加熱區域第一段溫度為140-220℃，加熱區域第二段溫度為160-240℃，加熱區域第三段溫度為180-260℃。

採用分段加熱的方式，能夠使防護層和量子點層的原料進行充分加熱混合，形成熔融狀態，並且模頭擠出的溫度控制範圍為140-220℃，確保防護層和量子點層在擠出過程中，依然處於熔融狀態，保持模頭的暢通。

螺桿擠出設備設有若干個進料口，可適用多種不同原料放入螺桿擠出設備中，可同時分別多種不同的原料進行加入擠出，從而實現多層板的擠出製作，如上述增加的量子點層，即可通過同步增加一組量子點層的原料，達到同步擠出的目的。

由上述之說明可知，本發明提供一種量子點擴散板及其製備方法，在量子點層10的上下表面均覆蓋防護層20，且防護層20同樣採用塑料原料、無機擴散劑及其他材料組成，從而使防護層20具有光擴散的功能，同時又能給對量子點層10達到防護的作用，阻止水氧進入量子點層10中，避免量子點層10中的量子點失效；而量子點層10採用量子點、鈦白粉和其他材料進行組成，通過增加鈦白粉，使鈦白粉中的鈦元素提升量子點擴散板的擴散效果，對原先背光中被濾部分光的轉換，提高了背光的利用率，並且通過對鈦與量子點原料組分的調節，可以實現擴散板內量子點光譜的改變，從而可以對不同的背光燈條進行匹配，大大增強了量子點擴散板的適用靈活度，同時通過提高亮度，也減低背光模組整體的成本。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。

10:量子點層 20:防護層

圖1是本發明量子點擴散板的結構示意圖；圖2是普通擴散板模組光譜圖；圖3是量子點擴散板模組光譜圖；圖4是LCD光譜圖；圖5是本發明量子點擴散板製備方法之流程圖。

10:量子點層

20:防護層

Claims

一種量子點擴散板，包括量子點層，所述量子點層的上表面和下表面均覆蓋有防護層；所述量子點層各個原料的質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%、量子點0.01-1%、鈦白粉0.2-5%；其中所述量子點的粒徑為2-12nm；所述防護層的各個原料質量百分比為：塑料原料90-99%、穩定劑0.01-1%、有機矽0.1-3%、無機擴散劑0.1-3%、擴散油0.1-3%、苯乙烯-丁二烯共聚物0.1-2%、矽酸鎂鹽類礦物0.1-6%。
如請求項1所述的量子點擴散板，所述量子點層數量至少為一層。
如請求項1所述的量子點擴散板，所述量子點層和防護層的塑料原料為PS、PC、PMMA或MS中的一種或多種組合。
如請求項1所述的量子點擴散板，所述量子點層和防護層的原料均增加有PS耐熱劑，所述PS耐熱劑的質量百分比為：0.1-3%。
一種如請求項1所述的量子點擴散板製備方法，包括以下步驟：準備兩份相同成分的防護層原料以及一份量子點層的原料；將防護層原料和量子點層原料分別進行混合均勻；將混合好的防護層原料和量子點層原料分別加入螺桿擠出設備進行加熱，形成熔融狀態；最後通過螺桿擠出設備的模頭擠出，將上述防護層原料和量子點層原料以片狀的方式擠出，所述防護層覆蓋於量子點層表面。
如請求項5所述的量子點擴散板製備方法，所述螺桿擠出設備包括三段加熱區域，所述加熱區域第一段溫度為140-220℃，所述加熱區域第二段溫度為160-240℃，所述加熱區域第三段溫度為180-260℃。
如請求項5所述的量子點擴散板製備方法，所述模頭擠出的溫度控制範圍為140-220℃。
如請求項5所述的量子點擴散板製備方法，所述螺桿擠出設備設有若干個進料口，可適用多種不同原料放入螺桿擠出設備中。