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CN110989296A - 量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置 - Google Patents

量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置 Download PDF

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CN110989296A CN201911316397.4A CN201911316397A CN110989296A CN 110989296 A CN110989296 A CN 110989296A CN 201911316397 A CN201911316397 A CN 201911316397A CN 110989296 A CN110989296 A CN 110989296A
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杨松
刘玉杰
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Abstract

本发明提供了一种量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置，属于显示技术领域。其中，量子点光刻胶，包括：3‑20wt％的量子点；0.5‑10wt％的散射粒子；10‑50wt％的光聚合性单体化合物；0.05‑2wt％的光聚合引发剂；10‑50wt％的碱可溶性树脂；1‑30wt％的溶剂。本发明的技术方案能够提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。

Description

量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，显示装置的应用越来越广泛。显示基板是显示装置的重要组成部分，对显示装置的显示效果有很大的影响。显示基板例如可以为衬底基板，衬底基板例如包括彩色滤光层和形成在彩色滤光层上的量子点层。目前，LCD(液晶显示器)结合量子点技术增加显色色域范围，大致有两种方式：第一种方式是采用QDEF(量子光学膜)贴附在整个液晶面板导光膜上方、彩色滤光片下方；第二种方式是将量子点与背光系统相结合，例如整合在LED(发光二极管)封装中，或是在侧边背光与液晶面板之间加入一条含有量子点的长条结构。然而，上述第一种方式存在量子点薄膜增加显示装置整体厚度及价格高昂的问题，上述第二种方式存在背光模组温度过高导致量子点失效的问题。
量子点彩色滤光片技术有望解决上述两种问题。量子点彩色滤光片技术是用量子点替代传统颜料分散在光刻胶中制备的彩色转换膜。与传统彩色滤光片屏蔽其他光色的作用不同，量子点彩色滤光片是吸收激发的模式，结合量子点宽激发、窄发射、高色纯度的发光特点，使用量子点彩色滤光片替代LCD面板传统彩色滤光片，可有效提升亮度和拓宽色域范围。然而，量子点的尺寸为纳米级，蓝光背光通过包含量子点的彩色滤光片时，与颜料制备的彩色滤光片相比具有非常短的光程，导致大量蓝光从量子点彩色滤光片透过而不能有效利用，从而导致激发出的红光和绿光效率降低，亮度下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置，能够提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种量子点光刻胶，包括：
3-20wt％的量子点；
0.5-10wt％的散射粒子；
10-50wt％的光聚合性单体化合物；
0.05-2wt％的光聚合引发剂；
10-50wt％的碱可溶性树脂；
1-30wt％的溶剂。
可选地，还包括:
0.01-0.1wt％的流平剂。
可选地，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点。
可选地，所述散射粒子采用以下任一种：
TiO2；
TiO2与Al2O3的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％；
TiO2与SiO2的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％。
可选地，所述散射粒子的表面经过有机修饰处理。
可选地，TiO2粒子的平均直径为50nm-550nm。
可选地，所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子，所述第一TiO2粒子的直径为50-200nm，所述第二TiO2粒子的直径为200-550nm；或
所述散射粒子仅包括所述第二TiO2粒子。
可选地，在所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子时，所述第一TiO2粒子所占的质量比为1-10wt％。
可选地，所述光聚合性单体化合物与所述碱可溶性树脂的质量比为0.5-2。
本发明实施例还提供了一种量子点光刻胶的制备方法，包括：
将光聚合性单体化合物、光聚合引发剂、碱可溶性树脂和溶剂混合分散，得到第一分散液；
将散射粒子和碱可溶性树脂混合分散，得到第二分散液；
将量子点和溶剂混合分散，得到第三分散液；
将所述第一分散液、所述第二分散液和所述第三分散液混合搅拌得到包含散射粒子的量子点光刻胶，所述量子点光刻胶包括：3-20wt％的量子点；0.5-10wt％的散射粒子；10-50wt％的光聚合性单体化合物；0.05-2wt％的光聚合引发剂；10-50wt％的碱可溶性树脂；1-30wt％的溶剂。
本发明实施例还提供了一种显示基板，包括：
衬底基板；
设置在所述衬底基板上的量子点彩膜，所述量子点彩膜采用如上所述的量子点光刻胶。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示基板。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，在量子点光刻胶内添加一定比例的散射粒子，散射粒子能够提高蓝光背光在彩色滤光片中的光程，从而能够大幅提升量子点彩色滤光片对蓝色背光的利用率，提高红光量子点和绿光量子点对蓝光的吸收率，进而提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例量子点光刻胶的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
量子点彩色滤光片技术是用量子点替代传统颜料分散在光刻胶中制备的彩色转换膜。与传统彩色滤光片屏蔽其他光色的作用不同，量子点彩色滤光片是吸收激发的模式，结合量子点宽激发、窄发射、高色纯度的发光特点，使用量子点彩色滤光片替代LCD面板传统彩色滤光片，可有效提升亮度和拓宽色域范围。然而，量子点的尺寸为纳米级，蓝光背光通过包含量子点的彩色滤光片时，与颜料制备的彩色滤光片相比具有非常短的光程，导致大量蓝光从量子点彩色滤光片透过而不能有效利用，从而导致激发出的红光和绿光效率降低，亮度下降。
针对这一问题，可通过增加彩色滤光片厚度、提高光刻胶中量子点浓度来改善量子点彩色滤光片的性能，但在增加彩色滤光片厚度或提高光刻胶中量子点浓度时，会导致量子点彩色滤光片的发光均匀性较差。
本发明的实施例提供一种量子点光刻胶及其制备方法、显示基板和显示装置，能够提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
本发明的实施例提供一种量子点光刻胶，包括：
3-20wt％的量子点；
0.5-10wt％的散射粒子；
10-50wt％的光聚合性单体化合物；
0.05-2wt％的光聚合引发剂；
10-50wt％的碱可溶性树脂；
1-30wt％的溶剂。
本实施例中，在量子点光刻胶内添加一定比例的散射粒子，散射粒子能够提高蓝光背光在彩色滤光片中的光程，从而能够大幅提升量子点彩色滤光片对蓝色背光的利用率，提高红光量子点和绿光量子点对蓝光的吸收率，进而提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
在采用上述比例时，可以将红色量子点彩色滤光片对蓝光的吸收率提升至95％以上，绿色量子点彩色滤光片对蓝光的吸收率提升至85％以上。
可选地，量子点光刻胶还包括:0.01-0.1wt％的流平剂。流平剂是一种涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性；本实施例可以使用氟类流平剂，其具有基材润湿性良好，防缩孔能力强的特点，本实施例可以适当调整流平剂的配比，以提升量子点光刻胶的效率。
表1为流平剂用量与量子点转化效率以及量子点光刻胶表面粗糙度之间的关系示意图，通过实验可以发现当流平剂用量为0.5当量时，量子点转换效率可以达到最高，同时量子点光刻胶的表面粗糙度
Figure BDA0002325941710000052
，可以满足平坦性要求。
表1
Figure BDA0002325941710000051
具体地，量子点光刻胶中的量子点包括红光量子点和绿光量子点，这样红光量子点可以在蓝光的激发下发出红光，绿光量子点可以在蓝光的激发下发出绿光，红光、绿光和蓝光可以混合成白光。
散射粒子的粒径中值大小对量子点效率有直接的影响，由于量子点本身的直径量级(5～30nm)与散射粒子的直径量级(百nm级别)存在差异，且入射的激发光波长在380～480nm范围内，所以在蓝光照射到量子点彩色滤光片的过程中，同时存在瑞利散射与米氏散射的作用；因此调整散射粒子的直径对发光效率有明显的影响，可以将不同粒径的散射粒子混合，同时作用于光的散射；同时散射粒子表面的处理也对量子点转换效率存在一定影响，经过表面处理的散射粒子，其在胶体中的分散效果更好，与量子点或其他散射粒子发生团聚和沉降的几率较低，因此，优选地，所述散射粒子的表面经过有机修饰处理。
可选地，所述散射粒子采用以下任一种：
TiO2；
TiO2与Al2O3的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％；
TiO2与SiO2的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％。
其中，不同种类的散射粒子对量子点光刻胶的蓝光吸收率以及量子点转化效率的影响如表2所示。
表2
Figure BDA0002325941710000061
不同种类的散射粒子的配比对量子点转化效率的影响如表3所示。
表3
Figure BDA0002325941710000062
Figure BDA0002325941710000071
可以看出，不同种类的散射粒子会对量子点光刻胶的蓝光吸收率以及量子点转化效率产生影响。另外，不同种类的散射粒子的配比也会对量子点转化效率产生影响。其中，型号G60的散射粒子的粒径为60nm，未经过表面处理；型号G150的散射粒子的粒径为150nm，未经过表面处理；型号5508的散射粒子的粒径为450nm，未经过表面处理；型号R706的散射粒子的粒径为350nm，经过表面处理；型号R900的散射粒子的粒径为410nm，未经过表面处理；型号R931的散射粒子的粒径为550nm，未经过表面处理；型号R960的散射粒子的粒径为500nm，未经过表面处理。
一具体实施例中，TiO2粒子的平均直径可以为50nm-550nm。
另一具体实施例中，所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子，所述第一TiO2粒子的直径为50-200nm，所述第二TiO2粒子的直径为200-550nm；或
所述散射粒子仅包括所述第二TiO2粒子。
优选地，在所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子时，所述第一TiO2粒子所占的质量比为1-10wt％，这样可以提高红光量子点和绿光量子点对蓝光的吸收率，进而提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
优选地，所述光聚合性单体化合物与所述碱可溶性树脂的质量比为0.5-2，该比例可以保证量子点和散射粒子在量子点光刻胶中的稳定性。
本发明实施例还提供了一种量子点光刻胶的制备方法，包括：
将光聚合性单体化合物、光聚合引发剂、碱可溶性树脂和溶剂混合分散，得到第一分散液；
将散射粒子和碱可溶性树脂混合分散，得到第二分散液；
将量子点和溶剂混合分散，得到第三分散液；
将所述第一分散液、所述第二分散液和所述第三分散液混合搅拌得到包含散射粒子的量子点光刻胶，所述量子点光刻胶包括：3-20wt％的量子点；0.5-10wt％的散射粒子；10-50wt％的光聚合性单体化合物；0.05-2wt％的光聚合引发剂；10-50wt％的碱可溶性树脂；1-30wt％的溶剂。
本实施例中，在量子点光刻胶内添加一定比例的散射粒子，散射粒子能够提高蓝光背光在彩色滤光片中的光程，从而能够大幅提升量子点彩色滤光片对蓝色背光的利用率，提高红光量子点和绿光量子点对蓝光的吸收率，进而提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
在采用上述比例时，可以将红色量子点彩色滤光片对蓝光的吸收率提升至95％以上，绿色量子点彩色滤光片对蓝光的吸收率提升至85％以上。另外，采用上述工艺制作量子点光刻胶，可以保证量子点和散射粒子在整个分散体系中的稳定性，为进一步得到高量子产率的量子点彩色滤光片奠定基础，采用本实施例的技术方案，可以使得红色量子点彩色滤光片的量子点转化效率达到30％以上，绿色量子点彩色滤光片的量子点转化效率达到25％以上。
可选地，量子点光刻胶还包括:0.01-0.1wt％的流平剂。流平剂是一种涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性；本实施例可以使用氟类流平剂，其具有基材润湿性良好，防缩孔能力强的特点，本实施例可以适当调整流平剂的配比，以提升量子点光刻胶的效率。
具体地，量子点光刻胶中的量子点包括红光量子点和绿光量子点，这样红光量子点可以在蓝光的激发下发出红光，绿光量子点可以在蓝光的激发下发出绿光，红光、绿光和蓝光可以混合成白光。
散射粒子的粒径中值大小对量子点效率有直接的影响，由于量子点本身的直径量级(5～30nm)与散射粒子的直径量级(百nm级别)存在差异，且入射的激发光波长在380～480nm范围内，所以在蓝光照射到量子点彩色滤光片的过程中，同时存在瑞利散射与米氏散射的作用；因此调整散射粒子的直径对发光效率有明显的影响，可以将不同粒径的散射粒子混合，同时作用于光的散射；同时散射粒子表面的处理也对量子点转换效率存在一定影响，经过表面处理的散射粒子，其在胶体中的分散效果更好，与量子点或其他散射粒子发生团聚和沉降的几率较低，因此，优选地，所述散射粒子的表面经过有机修饰处理。
可选地，所述散射粒子采用以下任一种：
TiO2；
TiO2与Al2O3的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％；
TiO2与SiO2的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％。
一具体实施例中，TiO2粒子的平均直径可以为50nm-550nm。
另一具体实施例中，所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子，所述第一TiO2粒子的直径为50-200nm，所述第二TiO2粒子的直径为200-550nm；或
所述散射粒子仅包括所述第二TiO2粒子。
优选地，在所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子时，所述第一TiO2粒子所占的质量比为1-10wt％，这样可以提高红光量子点和绿光量子点对蓝光的吸收率，进而提高量子点彩膜的发光均匀性、发光稳定性和发光效率。
优选地，所述光聚合性单体化合物与所述碱可溶性树脂的质量比为0.5-2，该比例可以保证量子点和散射粒子在量子点光刻胶中的稳定性。
本发明实施例还提供了一种显示基板，包括：
衬底基板；
设置在所述衬底基板上的量子点彩膜，所述量子点彩膜采用如上所述的量子点光刻胶。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示基板。所述显示装置可以为：电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种量子点光刻胶，其特征在于，包括：
3-20wt％的量子点；
0.5-10wt％的散射粒子；
10-50wt％的光聚合性单体化合物；
0.05-2wt％的光聚合引发剂；
10-50wt％的碱可溶性树脂；
1-30wt％的溶剂。
2.根据权利要求1所述的量子点光刻胶，其特征在于，还包括:
0.01-0.1wt％的流平剂。
3.根据权利要求1所述的量子点光刻胶，其特征在于，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点。
4.根据权利要求1所述的量子点光刻胶，其特征在于，所述散射粒子采用以下任一种：
TiO2；
TiO2与Al2O3的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％；
TiO2与SiO2的组合物，所述组合物中TiO2的质量比大于90％。
5.根据权利要求1或4所述的量子点光刻胶，其特征在于，所述散射粒子的表面经过有机修饰处理。
6.根据权利要求4所述的量子点光刻胶，其特征在于，TiO2粒子的平均直径为50nm-550nm。
7.根据权利要求6所述的量子点光刻胶，其特征在于，
所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子，所述第一TiO2粒子的直径为50-200nm，所述第二TiO2粒子的直径为200-550nm；或
所述散射粒子仅包括所述第二TiO2粒子。
8.根据权利要求7所述的量子点光刻胶，其特征在于，在所述散射粒子包括第一TiO2粒子和第二TiO2粒子时，所述第一TiO2粒子所占的质量比为1-10wt％。
9.根据权利要求1所述的量子点光刻胶，其特征在于，所述光聚合性单体化合物与所述碱可溶性树脂的质量比为0.5-2。
10.一种量子点光刻胶的制备方法，其特征在于，包括：
将光聚合性单体化合物、光聚合引发剂、碱可溶性树脂和溶剂混合分散，得到第一分散液；
将散射粒子和碱可溶性树脂混合分散，得到第二分散液；
将量子点和溶剂混合分散，得到第三分散液；
将所述第一分散液、所述第二分散液和所述第三分散液混合搅拌得到包含散射粒子的量子点光刻胶，所述量子点光刻胶包括：3-20wt％的量子点；0.5-10wt％的散射粒子；10-50wt％的光聚合性单体化合物；0.05-2wt％的光聚合引发剂；10-50wt％的碱可溶性树脂；1-30wt％的溶剂。
11.一种显示基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
设置在所述衬底基板上的量子点彩膜，所述量子点彩膜采用如权利要求1-9任一项所述的量子点光刻胶。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求11所述的显示基板。
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