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CN104777669B - 量子点膜及背光模组 - Google Patents

量子点膜及背光模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种量子点膜及背光模组。该量子点膜包括绿色量子点膜层和设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层。本发明通过在绿色量子点膜层的两侧设置红色量子点膜层，这样可以充分保护绿色量子点的稳定性，可以最大限度的减少绿色量子点受到氧气和水气的影响，同时红色量子点由于其本身比绿色量子点稳定而不会容易被氧气和水气影响。

Description

量子点膜及背光模组
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种量子点膜及背光模组。
背景技术
色域通常被人们称作色彩空间，代表了一个色彩影像所能表现色彩空间的色彩的具体情况。人们在计算机监视器应用方面多以sRGB为标准的色域定义，而在影音方面则多采用的是NTSC定义。NTSC是由美国国家电视标准委员会(National Television StandardsCommittee)负责开发的一套标准电视广播传输和接收协议，比sRGB标准涵盖更广的颜色。然而，对于色域值大小的呈现主要取决于背光源的选择上。众所周知，液晶面板完全是利用背光源发出的光而进行成像的，但是传统的冷阴极荧光灯管(CCFL)由于受到荧光材质的限制，红光呈现能力偏弱，导致由其制备的显示器色域值最多到72％NTSC左右。更高级的广色域背光灯管(W-CCFL)可以将色域饱和度提高，但是由于CCFL自身的缺陷，例如体积大、功耗高等，已经不再适合目前对显示器轻薄和环保的要求。
目前显示器以及照明行业获得白光LED的方式主要为黄光YAG LED，但是由于采用的是黄色荧光粉，最终发出的白光存在颜色偏蓝，且颜色纯度不高，色彩饱和度过低以及色域值过低等缺点。另外主要的两种获得白光以及提高色域值的方法，一种是采用RGB三色芯片LED，另一种是蓝光芯片加RG荧光粉。其中RGB三色芯片LED虽然可以实现高纯度白光，但是由于RGB三色芯片寿命各不相同，尤其是绿色芯片寿命衰减最快，直接影响亮度的衰减和色度的变异。对于蓝光芯片加RG荧光粉LED而言，在相同CF条件下对显示元件的色域增加有限，仅比YAG LED显示元件增加不到20％NTSC。
近年来兴起的量子点薄膜技术可以有效提高显示元件的色彩饱和度以及色域值。在其中起关键作用的就是膜材中添加的红色以及绿色量子点，由蓝色LED发出的蓝光激发QD-film中的红色量子点使其发出红光和同时激发绿色量子点使其发出绿光，最后通过RGB三原色可以完美的实现100％NTSC，甚至是>100％NTSC。但是，对于相同的量子点其光转换效率是一定的，所以要想得到更高亮度的背光源，必须增加量子点的使用量，并且加大蓝色LED的输出功率，这样必然导致背光源耗能量的增加。且量子点的制造成本非常昂贵，并且大多数量子点含有对人以及环境有毒有害的重金属元素。因此，在实现高色域值前提下，减少量子点的使用量，并且保证最终显示器能够达到人们需求的亮度是QD-film发展的必然趋势。
目前市面在售的量子点薄膜(QD-film)以及与QD-film相关的专利中(如CN103228983)所提到的QD-film结构主要包括量子点转换层和阻挡层。但是对于量子点而言，发光颜色不同对应不同的量子点尺寸。一般，发红色光的量子点尺寸为5～6nm，而发绿色光的量子点尺寸为2.5～3nm。量子点的粒径减小，大部分原子位于量子点的表面，量子点的比表面积随粒径减小而增大。由于纳米颗粒大的比表面积，表面相原子数的增多，导致了表面原子的配位不足、不饱和键和悬键增多.使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。因此，量子点尺寸越小，相同条件下量子点稳定性越差。所以一般而言，绿色量子点比红色量子点更容易受到氧气和水气的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种量子点膜及背光模组，以提高量子点膜的稳定性。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种量子点膜，该量子点膜包括绿色量子点膜层和设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层。
进一步地，绿色量子点膜层包括第一胶粘层以及分散于第一胶粘层中的绿色量子点；红色量子点膜层包括第二胶粘层以及分散于第二胶粘层中的红色量子点。
进一步地，绿色量子点占绿色量子点膜层的比例为0.1wt％～10wt％；红色量子点占红色量子点膜层的比例为0.1wt％～10wt％。
进一步地，绿色量子点膜层和红色量子点膜层中还分别包括含量为1～20wt％的扩散粒子。
进一步地，绿色量子点膜层的厚度为70～90μm，位于绿色量子点膜层的任一表面上的红色量子点膜层的厚度为5～15μm。
进一步地，量子点膜还包括设置于绿色量子点膜层和/或红色量子点膜层的至少一个表面上的透明支撑膜层。
进一步地，透明支撑膜层位于红色量子点膜层远离红色量子点的表面上；透明支撑膜层的表面具有凸起结构和/或凹陷结构，或者透明支撑膜层远离红色量子点的表面上设置有扩散膜层，扩散膜层含有扩散粒子。
进一步地，量子点膜结构还包括设置于红色量子点膜层远离红色量子点的表面上扩散膜层，扩散膜层含有扩散粒子。
进一步地，量子点膜还包括覆盖于扩散膜层上的水气阻隔层。
根据本发明的另一方面，提供了一种背光模组该背光模组包括量子点膜和激励器件，且量子点膜为本发明提供的量子点膜。
应用本发明的技术方案，本发明通过在绿色量子点膜层的两个相对表面上设置红色量子点膜层，这样可以充分保护绿色量子点的稳定性，可以最大限度的减少绿色量子点受到氧气和水气的影响，同时红色量子点由于其本身比绿色量子点稳定而不会容易被氧气和水气影响，进而提高量子点膜的稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了由绿色量子点膜层和设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层组成的量子点膜的示意图；
图2-1示出了由绿色量子点膜层、设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层和设置于一个红色量子点膜层的表面上的透明支撑膜层组成的量子点膜的示意图；
图2-2示出了由绿色量子点膜层、设置于绿色量子点膜层的一个表面上的透明支撑膜层以及设置于绿色量子点膜层的另一个表面和透明支撑膜层的表面上的红色量子点膜层组成的量子点膜的示意图；
图3-1示出了由绿色量子点膜层、设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层以及设置于两个红色量子点膜层的表面上的扩散膜层组成的量子点膜的示意图；以及
图3-2示出了由绿色量子点膜层、设置于绿色量子点膜层两侧的红色量子点膜层、设置于一个红色量子点膜层的表面上的透明支撑膜层以及设置于另一个红色量子点膜层的表面上的扩散膜层组成的量子点膜的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
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。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
由背景技术可知，现有发红色光的量子点尺寸为5～6nm，而发绿色光的量子点尺寸为2.5～3nm。量子点的粒径减小，大部分原子位于量子点的表面，量子点的比表面积随粒径减小而增大。由于纳米颗粒大的比表面积，表面相原子数的增多，导致了表面原子的配位不足、不饱和键和悬键增多.使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。因此，量子点尺寸越小，相同条件下量子点稳定性越差。所以一般而言，绿色量子点比红色量子点更容易受到氧气和水气的影响，从而导致量子点膜的稳定性较差。
本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种量子点膜。如图1所示，该量子点膜包括绿色量子点膜层10和设置于绿色量子点膜层10的两个相对表面上的红色量子点膜层20。
本发明通过在绿色量子点膜层10两侧设置红色量子点膜层20，这样可以充分保护绿色量子点的稳定性，可以最大限度的减少绿色量子点受到氧气和水气的影响，同时红色量子点由于其本身比绿色量子点稳定而不会容易被氧气和水气影响，进而提高量子点膜的稳定性。
下面将更详细地描述根据本发明提供的量子点膜的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
本发明的量子点膜中，各红色量子点膜层20(QDs层)和各绿色量子点膜层10(QDs层)中可以都含有扩散粒子，该扩散粒子主要起到增加光在QDs层中的行程，增大光转换效率。优选地，绿色量子点膜层10和红色量子点膜层20中还分别包括含量为1～20wt％的扩散粒子。绿色量子点膜层10的厚度优选为70～90μm，位于绿色量子点膜层10的任一表面上的红色量子点膜层20的厚度优选为5～15μm。
优选地，绿色量子点膜层10包括第一胶粘层以及分散于第一胶粘层中的绿色量子点；红色量子点膜层20包括第二胶粘层以及分散于第二胶粘层中的红色量子点。绿色量子点的重量占绿色量子点膜层10的重量比例优选为0.1wt％～10wt％；红色量子点的重量占红色量子点膜层20的重量比例优选为0.1wt％～10wt％。QDs层中主体胶材采用高阻隔性能的材料。该材料主要由高交联度的低极性寡聚物、低极性单体及引发剂构成。
同时，为了更好的增加量子点膜层的机械性能可以在QDs层表面添加一层透明支撑层，如图2-1和图2-2所示。另外，为了增加蓝光利用率，可以在QDs外表层加涂含扩散粒子的扩散层以提高蓝光利用率，当透明支撑层在外表面时，可以采用自雾化或表面具有微结构的具体结构的支撑层以增加蓝光利用率，如图3-1和3-2所示。优选地，量子点膜还包括设置于绿色量子点膜层10和/或红色量子点膜层20的至少一个表面上的透明支撑膜层30。
优选地，上述透明支撑膜层30位于红色量子点膜层20远离红色量子点的表面上；透明支撑膜层30的表面具有凸起结构和/或凹陷结构，或者透明支撑膜层30远离红色量子点的表面上设置有扩散膜层40，扩散膜层40含有扩散粒子。
在一种优选的实施方式中，量子点膜结构还包括设置于红色量子点膜层20远离红色量子点的表面上扩散膜层40，扩散膜层40含有扩散粒子。量子点膜还包括覆盖于扩散膜层40上的水气阻隔层。
根据本发明的另一方面，提供了一种背光模组该背光模组包括量子点膜和激励器件，且量子点膜为本发明提供的量子点膜。
下面将结合实施例进一步说明本发明提供的量子点膜及背光模组。
实施例1
将50重量份的低极性寡聚物、35重量份的单体、4重量份的引发剂、10重量份的扩散粒子及0.2重量份的红色量子点和0.8重量份的绿色量子点加入至容器中搅拌均匀，将胶水混合物涂布100μm厚至PET上并固化。该量子点膜材100μm厚。以450nm波长，300mW/cm2功率的蓝色背光源测试膜材初始辉度及色坐标后将该量子点膜放置于65℃，95％RH环境中200h，再次测试辉度及色坐标。计算200h后辉度及色坐标的变化率。
实施例2
步骤1，将50重量份的低极性寡聚物、35重量份的单体、4重量份的引发剂、10重量份的扩散粒子及1重量份的红色量子点加入至容器中搅拌均匀。步骤2，将50重量份的低极性寡聚物、35重量份的单体、4重量份的引发剂、10重量份的扩散粒子及1重量份的绿色量子点加入至容器中搅拌均匀。将步骤1胶水混合物涂布10μm厚至PET上并固化，然后在其上将步骤2胶水混合物涂布80μm厚并固化，最后再次将步骤1胶水混合物涂布10μm厚并固化。量子点膜材总厚为100μm。以450nm波长，300mW/cm2功率的蓝色背光源测试膜材初始辉度及色坐标后将该量子点膜放置于65℃，95％RH环境中200h，再次测试辉度及色坐标计算200h后辉度及色坐标的变化率。具体测试数据如下表1。
表1
Item CIE-x变化率 CIE-y变化率 辉度变化率
实施例1 -5.5％ -10.3％ -19.7％
实施例2 -6.3％ -6.7％ -10.3％
由表1中的测试数据可以看出，将红绿量子点分层制备量子点膜，可以充分保护绿色量子点的稳定性，且膜材整体的辉度稳定性会得到提高
从以上实施例可以看出，本发明上述的实例实现了如下技术效果：本发明通过在绿色量子点膜层的两个相对表面上设置红色量子点膜层，这样可以充分保护绿色量子点的稳定性，可以最大限度的减少绿色量子点受到氧气和水气的影响，同时红色量子点由于其本身比绿色量子点稳定而不会容易被氧气和水气影响，进而提高量子点膜的稳定性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种量子点膜，其特征在于，所述量子点膜包括绿色量子点膜层(10)和设置于所述绿色量子点膜层(10)两侧的红色量子点膜层(20)。
2.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述绿色量子点膜层(10)包括第一胶粘层以及分散于所述第一胶粘层中的绿色量子点；所述红色量子点膜层(20)包括第二胶粘层以及分散于所述第二胶粘层中的红色量子点。
3.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述绿色量子点占所述绿色量子点膜层(10)的比例为0.1wt％～10wt％；所述红色量子点占所述红色量子点膜层(20)的比例为0.1wt％～10wt％。
4.根据权利要求2所述的量子点膜，其特征在于，所述绿色量子点膜层(10)和所述红色量子点膜层(20)中还分别包括含量为1～20wt％的扩散粒子。
5.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述绿色量子点膜层(10)的厚度为70～90μm，位于所述绿色量子点膜层(10)的任一表面上的所述红色量子点膜层(20)的厚度为5～15μm。
6.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点膜还包括设置于所述绿色量子点膜层(10)和/或所述红色量子点膜层(20)的至少一个表面上的透明支撑膜层(30)。
7.根据权利要求6所述的量子点膜，其特征在于，所述透明支撑膜层(30)位于所述红色量子点膜层(20)远离所述红色量子点的表面上；所述透明支撑膜层(30)的表面具有凸起结构和/或凹陷结构，或者所述透明支撑膜层(30)远离所述红色量子点的表面上设置有扩散膜层(40)，所述扩散膜层(40)含有扩散粒子。
8.根据权利要求1所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点膜还包括设置于所述红色量子点膜层(20)远离所述红色量子点的表面上扩散膜层(40)，所述扩散膜层(40)含有扩散粒子。
9.根据权利要求7或8所述的量子点膜，其特征在于，所述量子点膜还包括覆盖于所述扩散膜层(40)上的水气阻隔层。
10.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括量子点膜和激励器件，且所述量子点膜为权利要求1至9中任一项所述的量子点膜。
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