[發(fā)明專利]具有多層結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)光學(xué)膜、其制備方法和用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610692771.0
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN107656330A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向愛雙;李沛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢保麗量彩科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B5/02
• 分類號(hào): G02B5/02;G02F1/13357
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11376
• 代理人: 欒星明,程大軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光和光擴(kuò)散領(lǐng)域，特別地涉及具有多層結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)膜，其用作光擴(kuò)散膜以及照明和顯示用的高端熒光材料。

背景技術(shù)

液晶顯示器應(yīng)用于個(gè)人電腦、電視機(jī)、監(jiān)視器、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、游戲機(jī)、電子閱讀機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等類似產(chǎn)品。傳統(tǒng)上背光模組結(jié)合液晶單元，具有將白光轉(zhuǎn)換成所需要的彩色光的作用。這種傳統(tǒng)的發(fā)光裝置所發(fā)出的彩色光性能有限，并且發(fā)光效率較低。因此，很有必要開發(fā)低成本的發(fā)光方法和裝置得到高純度、高效率、并且性能提升的彩色光。本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)膜夾入背光模組單元，這種新型的液晶裝置結(jié)合藍(lán)光光源具有高色域的特點(diǎn)。

專利CN 201480005245.1公布了一項(xiàng)只有單一量子點(diǎn)層的量子點(diǎn)膜的發(fā)明專利。此專利界定該層量子點(diǎn)可含有兩種峰位的量子點(diǎn)，其中一種量子點(diǎn)在藍(lán)色光源下發(fā)出峰位較短的第一次級光(綠光)，另一種量子點(diǎn)在藍(lán)色光源下發(fā)出峰位較長的第二次級光(紅光)。研究顯示，將峰位差別較大的兩種量子點(diǎn)(比如綠色和紅色量子點(diǎn))均勻混合形成單相體系易導(dǎo)致峰位較低的量子點(diǎn)不穩(wěn)定，也就是出現(xiàn)綠色量子點(diǎn)峰位紅移的現(xiàn)象。

將兩種不同峰位的發(fā)光量子點(diǎn)混入單相體系還有另一個(gè)缺點(diǎn)。在液晶裝置中，低峰位的綠色量子點(diǎn)吸收藍(lán)光發(fā)出的綠光會(huì)部分的被高峰位的紅色量子點(diǎn)吸收，轉(zhuǎn)化成紅色量子點(diǎn)所發(fā)出的光。這種光的二次吸收和激發(fā)導(dǎo)致量子點(diǎn)的整體發(fā)光效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，經(jīng)過大量研究和實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明人出人意料地發(fā)現(xiàn)當(dāng)將量子點(diǎn)膜中的紅色和綠色量子點(diǎn)分開并交替布置，同時(shí)在紅色量子點(diǎn)層和綠色量子點(diǎn)層之間設(shè)置有分隔層或分色鏡時(shí)，可以得到包含至少一個(gè)綠色量子點(diǎn)層(發(fā)光峰位較短)和至少一個(gè)紅色量子點(diǎn)層(發(fā)光峰位較長)的多層結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)膜，這種量子點(diǎn)膜可以減少不同峰位量子點(diǎn)的相互干擾，避免制膜過程出現(xiàn)量子點(diǎn)峰位紅移的現(xiàn)象，提高穩(wěn)定性，并增強(qiáng)優(yōu)化每層發(fā)光性能的自由度，從而，可以有利地應(yīng)用于發(fā)光和光擴(kuò)散領(lǐng)域，比如用作光擴(kuò)散膜以及照明和顯示用的高端熒光材料。

在本發(fā)明中，將量子點(diǎn)膜中的紅色和綠色量子點(diǎn)分開的另一個(gè)好處是可以自由調(diào)節(jié)每個(gè)量子點(diǎn)層的配方以及工藝參數(shù)。由于紅色量子點(diǎn)吸收綠色量子點(diǎn)發(fā)出的光，將兩種量子點(diǎn)混在一起的量子點(diǎn)膜，通常綠色量子點(diǎn)的濃度比紅色量子點(diǎn)的濃度高很多，大約是紅色量子點(diǎn)的2至10倍乃至20倍。本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)膜可以通過調(diào)節(jié)每個(gè)量子點(diǎn)層的厚度來降低每層量子點(diǎn)的濃度差。

進(jìn)一步地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在綠色和紅色量子點(diǎn)層之間引入分隔層或分色鏡，在采用UV固化工藝制膜時(shí)，可以減少固化時(shí)所需的UV能量。另外，在制作第二量子點(diǎn)層時(shí)，保留分隔層，可以省略分隔層的剝離工序，并且由于量子點(diǎn)材料本身對環(huán)境敏感，保留分隔層減少了量子點(diǎn)在空氣中的暴露，可以減弱量子點(diǎn)發(fā)光效率的衰減。對于本發(fā)明中所使用的分隔層，可以選用普通光學(xué)高分子材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等，也可以選用折射率低于紅色量子點(diǎn)層中的包含聚合物材料和光擴(kuò)散粒子的介質(zhì)的折射率的光學(xué)材料，例如透光率為85％以上的無機(jī)材料，或者選用空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w等。

進(jìn)一步地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)在本發(fā)明的量子點(diǎn)膜的綠色和紅色量子點(diǎn)層之間引入低折射率的分隔層或者分色鏡時(shí)，當(dāng)液晶裝置中藍(lán)光源的光先經(jīng)過紅色量子點(diǎn)激發(fā)紅光，再經(jīng)過綠色量子點(diǎn)發(fā)出綠光，因?yàn)榉指魧踊蚍稚R的作用，綠光只會(huì)少量或不會(huì)反射到紅色量子點(diǎn)層，從而減少或避免藍(lán)光的二 次吸收和激發(fā)。并且，在這個(gè)液晶裝置中，分色鏡的作用是使發(fā)出的綠光不反射回紅色量子點(diǎn)層再次被吸收。

本發(fā)明的具有多層結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)膜包含一層或多層綠色量子點(diǎn)層、一層或多層紅色量子點(diǎn)層和在所述綠色量子點(diǎn)層和所述紅色量子點(diǎn)層之間的分隔層或分色鏡，其中，所述綠色量子點(diǎn)層和所述紅色量子點(diǎn)層交替地布置，并且所述綠色量子點(diǎn)層和所述紅色量子點(diǎn)層中的量子點(diǎn)各自分散在包含聚合物材料和光擴(kuò)散粒子的介質(zhì)中。

在本發(fā)明的上下文中，上述“聚合物材料”是本領(lǐng)域技術(shù)人員所通常已知的可商購獲得的可固化的聚合物材料，例如，UV固化的聚合物，如含丙烯酸系聚合物、環(huán)氧樹脂聚合物和光引發(fā)劑的聚合物材料；和用其它方法得到的聚合物，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。而且，其優(yōu)選是光學(xué)級的聚合物材料，例如透光率高，對光的吸收少的聚合物材料。