具有多层结构的量子点光学膜、其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及具有多层结构的量子点膜，所述量子点膜包含一层或多层绿色量子点层、一层或多层红色量子点层，其中所述绿色量子点层和所述红色量子点层交替地布置，还包含在所述绿色量子点层和所述红色量子点层之间的分隔层或分色镜，本发明专利技术还涉及所述量子点膜的制备方法和用途。

Multilayered quantum dot optical films, preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
具有多层结构的量子点光学膜、其制备方法和用途
本专利技术涉及发光和光扩散领域，特别地涉及具有多层结构的量子点膜，其用作光扩散膜以及照明和显示用的高端荧光材料。
技术介绍
液晶显示器应用于个人电脑、电视机、监视器、手机、个人数字助理、游戏机、电子阅读机、数码相机等类似产品。传统上背光模组结合液晶单元，具有将白光转换成所需要的彩色光的作用。这种传统的发光装置所发出的彩色光性能有限，并且发光效率较低。因此，很有必要开发低成本的发光方法和装置得到高纯度、高效率、并且性能提升的彩色光。本专利技术的多层结构量子点膜夹入背光模组单元，这种新型的液晶装置结合蓝光光源具有高色域的特点。专利CN201480005245.1公布了一项只有单一量子点层的量子点膜的专利技术专利。此专利界定该层量子点可含有两种峰位的量子点，其中一种量子点在蓝色光源下发出峰位较短的第一次级光(绿光)，另一种量子点在蓝色光源下发出峰位较长的第二次级光(红光)。研究显示，将峰位差别较大的两种量子点(比如绿色和红色量子点)均匀混合形成单相体系易导致峰位较低的量子点不稳定，也就是出现绿色量子点峰位红移的现象。将两种不同峰位的发光量子点混入单相体系还有另一个缺点。在液晶装置中，低峰位的绿色量子点吸收蓝光发出的绿光会部分的被高峰位的红色量子点吸收，转化成红色量子点所发出的光。这种光的二次吸收和激发导致量子点的整体发光效率降低。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，经过大量研究和实验，本专利技术人出人意料地发现当将量子点膜中的红色和绿色量子点分开并交替布置，同时在红色量子点层和绿色量子点层之间设置有分隔层或分色镜时，可以得到包含至少一个绿色量子点层(发光峰位较短)和至少一个红色量子点层(发光峰位较长)的多层结构量子点膜，这种量子点膜可以减少不同峰位量子点的相互干扰，避免制膜过程出现量子点峰位红移的现象，提高稳定性，并增强优化每层发光性能的自由度，从而，可以有利地应用于发光和光扩散领域，比如用作光扩散膜以及照明和显示用的高端荧光材料。在本专利技术中，将量子点膜中的红色和绿色量子点分开的另一个好处是可以自由调节每个量子点层的配方以及工艺参数。由于红色量子点吸收绿色量子点发出的光，将两种量子点混在一起的量子点膜，通常绿色量子点的浓度比红色量子点的浓度高很多，大约是红色量子点的2至10倍乃至20倍。本专利技术的多层结构量子点膜可以通过调节每个量子点层的厚度来降低每层量子点的浓度差。进一步地，本专利技术人发现在绿色和红色量子点层之间引入分隔层或分色镜，在采用UV固化工艺制膜时，可以减少固化时所需的UV能量。另外，在制作第二量子点层时，保留分隔层，可以省略分隔层的剥离工序，并且由于量子点材料本身对环境敏感，保留分隔层减少了量子点在空气中的暴露，可以减弱量子点发光效率的衰减。对于本专利技术中所使用的分隔层，可以选用普通光学高分子材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等，也可以选用折射率低于红色量子点层中的包含聚合物材料和光扩散粒子的介质的折射率的光学材料，例如透光率为85％以上的无机材料，或者选用空气、氮气或惰性气体等。进一步地，本专利技术人发现当在本专利技术的量子点膜的绿色和红色量子点层之间引入低折射率的分隔层或者分色镜时，当液晶装置中蓝光源的光先经过红色量子点激发红光，再经过绿色量子点发出绿光，因为分隔层或分色镜的作用，绿光只会少量或不会反射到红色量子点层，从而减少或避免蓝光的二次吸收和激发。并且，在这个液晶装置中，分色镜的作用是使发出的绿光不反射回红色量子点层再次被吸收。本专利技术的具有多层结构的量子点膜包含一层或多层绿色量子点层、一层或多层红色量子点层和在所述绿色量子点层和所述红色量子点层之间的分隔层或分色镜，其中，所述绿色量子点层和所述红色量子点层交替地布置，并且所述绿色量子点层和所述红色量子点层中的量子点各自分散在包含聚合物材料和光扩散粒子的介质中。在本专利技术的上下文中，上述“聚合物材料”是本领域技术人员所通常已知的可商购获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、环氧树脂聚合物和光引发剂的聚合物材料；和用其它方法得到的聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。而且，其优选是光学级的聚合物材料，例如透光率高，对光的吸收少的聚合物材料。在本专利技术中所使用的“量子点”优选是核/壳结构的发光纳米晶体，其可以商购获得。更具体的，该核壳结构量子点的核主要成份是硒化镉，磷化铟，硒化铅，或者碲化镉，壳的主要成份是硫化锌，硫化镉，硫化铅，或者合金材料。每层的绿色量子点在蓝色主光源下发出单一峰位的次级光绿光，和每层的红色量子点在蓝色主光源下发出单一峰位的次级光红光。本专利技术的多层结构量子点膜可以应用于发光和光扩散领域，比如用作光扩散膜以及照明和显示用的高端荧光材料。附图说明通过阅读以下专利技术详述并结合附图，本领域技术人员很容易理解本专利技术的上述目的和优点。图1是本专利技术的实施例1中首先所制备的仅包含单一绿色量子点1G(发光峰位较短)的量子点膜1QD的结构示意图。图2是本专利技术的实施例1中首先所制备的仅包含单一红色量子点2R(发光峰位较长)的量子点膜2QD的结构示意图。图3显示本专利技术的实施例1的多层结构量子点膜在液晶组件中的发光情况示意图，其中单层绿色和单层红色量子点之间用分隔层3M(PET层)分隔，图3a中，蓝光源先经过红色量子点层，图3b中，蓝光源先经过绿色量子点层。图4显示本专利技术的实施例2的多层结构量子点膜在液晶组件中的发光情况示意图，其中单层绿色和单层红色量子点之间用分隔层4M(低折射率的空气)分隔，图4a中，蓝光源先经过红色量子点层，图4b中，蓝光源先经过绿色量子点层。图5显示本专利技术的实施例3的多层结构量子点膜在液晶组件中的发光情况示意图，其中单层绿色和单层红色量子点间有分色镜5M，分色镜5M防止绿光返回红色量子点层，蓝光源先经过红色量子点层。图6显示并对比了根据本专利技术的实施例1的用光学PET膜作为分隔层的多层结构量子点膜；对比例1的绿色和红色量子点混合的单层量子点膜；和对比例2的红色和绿色量子点层间没有分隔层的量子点膜在蓝光源液晶装置中的发光光谱，其中，在蓝光源的LCD装置中测试，蓝光源先经过多层结构的红色量子点层。图7显示并对比了根据本专利技术的实施例2的用低折射率的空气分隔层的多层结构量子点膜和对比例1的绿色和红色量子点混合的单层量子点膜在蓝光源液晶装置中的发光光谱。图8显示并对比了根据本专利技术的实施例3的设置有分色镜的多层结构量子点膜；和对比例3的用相同厚度相同材质玻璃作为分隔层的多层结构量子点膜在蓝光源点亮的背光模组中的发光光谱以及光效对比。具体实施方式将单量子点层的量子点膜应用到LCD液晶装置中的原理已经在专利CN201480005245公布过了。本专利技术公布了一种具有多层结构的量子点膜的结构、制备和性能。本专利技术涉及的多层结构量子点膜在蓝光源的LCD装置中进行测试。在本专利技术复合得到多层结构量子点膜前，先制备只有单层绿色或红色量子点的膜(如图1中的1QD层和图2中的2QD层)。制备方法包括但不局限于UV光固化、溶剂挥发、挤出、旋转涂膜等。为了阐明本专利技术的内涵，本专利技术采用了UV光固化成膜的办本文档来自技高网...

【技术保护点】
量子点膜，其包含：一层或多层绿色量子点层，一层或多层红色量子点层，和在所述绿色量子点层和所述红色量子点层之间的分隔层或分色镜，其中，所述绿色量子点层和所述红色量子点层中的量子点各自分散在包含聚合物材料和光扩散粒子的介质中，以及所述绿色量子点层和所述红色量子点层交替地布置。

【技术特征摘要】
1.量子点膜，其包含：一层或多层绿色量子点层，一层或多层红色量子点层，和在所述绿色量子点层和所述红色量子点层之间的分隔层或分色镜，其中，所述绿色量子点层和所述红色量子点层中的量子点各自分散在包含聚合物材料和光扩散粒子的介质中，以及所述绿色量子点层和所述红色量子点层交替地布置。2.如权利要求1所述的量子点膜，其中，所述绿色量子点层和所述红色量子点层的层数各自独立地均小于或等于5层，优选各自独立地为1或2层。3.如权利要求1或2所述的量子点膜，其中，所述绿色量子点层包含20质量份的所述介质和0.01至2.5质量份，优选0.3至2.5质量份，更优选0.5至2.0质量份的绿色量子点材料，和所述绿色量子点层的厚度范围为5到100微米，优选10到50微米。4.如权利要求1-3任一项所述的量子点膜，其中，所述红色量子点层包含20质量份的所述介质和0.01至2.0质量份，优选0.05至1.0质量份的红色量子点材料，和所述红色量子点层的厚度范围为5到100微米，优选10到50微米。5.如权利要求1-4任一项所述的量子点膜，其中，所述分隔层包含折射率低于所述红色量子点层中的所述介质的折射率的光学材料，例如透光率为85％以上的无机材料；空气、氮气、惰性气体；或者普通光学高分子材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：向爱双，李沛，
申请(专利权)人：武汉保丽量彩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42