CN107203016A - 量子点膜片、光学元件、背光模组及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种量子点膜片，包括量子点层，所述量子点层包括高分子材料和均匀分散在高分子材料中的量子点，其特征在于，所述高分子材料中还包括用于控制所述量子点层厚度的具有预定粒径的微结构体。本发明的量子点膜片具有更好的均匀性，并且能够做到更薄；量子点膜片中的微结构体还可以发挥扩散粒子的作用，增强量子点膜片的光学性能。本发明还提出了一种光学元件、背光模组，以及一种量子点膜片和光学元件的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于显示领域，具体涉及一种量子点膜片、光学元件、背光模组及其制备方法。
背景技术
由于量子点具有粒子大小可控、分散均匀、激发转化效率高、稳定且光效较高等优点，其在显示器件领域具有较大的应用前景。目前的量子点显示器件应用开发中，量子点主要是分散在聚合物材料中，如量子点膜片。为了隔绝氧气和水汽，量子点膜片一般包括第一阻隔膜、第二阻隔膜和量子点层，该量子点层夹在第一阻隔膜与第二阻隔膜之间。
为了使量子点膜片具有较好的光学性质，要求量子点膜片具有较好的厚度均匀性。由于量子点层一般由液态高分子前驱物固化而成，对其厚度的控制较为困难。基于降低成本的需求以及显示装置薄形设计的需求，未来更趋向于降低量子点层的厚度。然而，量子点层的厚度越薄，越难控制其厚度的均匀性。
因此，针对上述技术问题，有必要进一步对量子点膜片的制备进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：提供一种量子点膜片，其具有均匀的厚度。
本发明公开了一种量子点膜片，包括量子点层，所述量子点层包括高分子材料和均匀分散在高分子材料中的量子点，所述高分子材料中还包括用于控制所述量子点层厚度的具有预定粒径的微结构体。
优选地，所述预定粒径与所述量子点层厚度相差不超过±20％。
优选地，所述预定粒径与所述量子点层厚度基本相等。
优选地，所述微结构体的微观结构为纤维状、棒状或者微球状。
优选地，所述微结构体的材料组成包括二氧化硅、玻璃、高分子聚合物中的至少一种。
优选地，所述微结构体的粒径范围为5微米-200微米。
优选地，所述量子点膜片还包括阻隔膜片，覆盖在所述量子点层表面。
本发明公开了一种光学元件，包括导光板和如上所述的量子点膜片，所述量子点层粘结在所述导光板的出光面上。
本发明还公开了一种背光模组，包括光源、导光板和如上所述的量子点膜片，所述导光板包括入光面和出光面，所述光源邻近于所述入光面，所述量子点膜片邻近于所述出光面。
本发明还公开了一种量子点膜片的制备方法，包括以下步骤：a)使均匀分散有量子点和预定粒径微结构体的液态基质形成涂层；b)利用微结构体作为衬垫物来将所述涂层调节到预定厚度并固化。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：a)在第一阻隔膜上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层；b)将所述第二阻隔膜置于所述涂层之上，通过施压将所述涂层的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。
本发明还公开了一种光学元件的制备方法，包括如下步骤：a)在导光板的出光面上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层；b)将所述第三阻隔膜置于所述涂层之上，通过施压将所述涂层的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。
优选地，所述出光面上设置有凹槽，所述涂层位于所述凹槽内。
优选地，所述液态基质的固化方式包括光照固化、热固化、压力固化、自然固化中的至少一种。
优选地，所述施压用辊压机械或者刮片。
优选地，所述辊压机械或者刮片的背面设置有发光装置，用于光照固化所述辊子滚压过的涂层
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的量子点膜片具有更好的均匀性，并且能够做到更薄；量子点膜片中的微结构体还可以发挥扩散粒子的作用，增强量子点膜片的光学性能。通过本发明的量子点膜片，可以得到光学性能更好的光学元件和背光模组，且尺寸能够更薄。通过本发明的量子点膜片制备方法，能够方便的制备出更薄的厚度均匀的量子点膜片。
附图说明
图1为本发明中一个具体实施方式的示意图；
图2为本发明中量子点膜片制备方法的一个实施方式的辊压过程示意图；
图3为本发明中量子点膜片制备方法的一个实施方式的辊压过程示意图；
图4为本发明中光学元件的一个实施方式的示意图；
图5为本发明中量子点膜片制备方法的一个实施方式的刮片过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护范围。本发明的附图仅为示意说明本发明的实施方式，其具体尺寸比例以说明书内容为准。
如图1所示，本发明公开了一种背光模组100，包括光源102、导光板104和量子点膜片106。导光板104包括入光面108和出光面110，光源102邻近于入光面108，量子点膜片106邻近于出光面110。量子点膜片106包括量子点层112。
在一个优选实施方式中，量子点膜片106的表面还设置有光学膜片。
在另一个优选实施方式中，背光模组100还包括反射元件。
本发明中的量子点层112包括高分子材料114和均匀分散在高分子材料114中的量子点116。量子点层112还包括分散在高分子材料114中的用于控制量子点层112厚度的具有预定粒径的微结构体118。通过微结构体118作为衬垫，可将量子点层112厚度控制在微结构体118的预定粒径附近。此外，本发明的微结构体118还可以具有扩散粒子的作用，使得量子点膜片106具有较好的扩散效果。
本发明中的微结构体118具有一定的刚性或者硬度，以承受本发明制备方法中的压力。本发明所述的微结构体118的粒径或者预定粒径，指微结构体118未受到外部压力时测试表征得到的平均粒径值，且微结构体118的粒径分布基本不超过平均粒径值得的5％。本发明的制备方法中，根据所需量子点层112的厚度选择具有预定粒径的微结构体。
由于微结构体118可能具有一定的弹性，因而受压后能够产生一定的变形，导致量子点层的厚度会小于微结构体的粒径。由于微结构体118在高分子材料120中的分散受到现实因素的影响，并非呈完美的单分散状态，有可能部分团聚，导致量子点层112的厚度会大于微结构体的粒径。在一个优选实施方式中，微结构体118的预定粒径与量子点层112厚度相差不超过±20％。在另一个优选实施方式中，微结构体118的预定粒径与量子点层112厚度基本相等。
在一个优选实施方式中，微结构体118的微观结构为纤维状、棒状或者微球状。
在一个优选实施方式中，微结构体118的材料组成包括二氧化硅、玻璃、高分子聚合物、金属中的至少一种。
在一个优选实施方式中，微结构体118为聚苯乙烯微球、玻璃微球、玻璃纤维、二氧化硅微球中的至少一种。
在一个优选实施方式中，微结构体118的厚度范围为5微米-200微米。
在一个优选实施方式中，量子点层112的厚度范围为5微米-200微米。本发明通过控制微结构体118的粒径大小，来控制量子点层112的厚度。优选地，量子点层112的厚度范围为10-100微米。更优选地，量子点层112的厚度范围为20-50微米。
在一个优选实施方式中，量子点膜片106包括第一阻隔膜120、第二阻隔膜122以及夹在第一阻隔膜120和第二阻隔膜122之间的量子点层112。第一阻隔膜120和第二阻隔膜122具有隔氧隔水的功能，以保护量子点层112。在一个优选实施方式中，第一阻隔膜120和第二阻隔膜122包括环氧树脂。在一个具体实施例中，第一阻隔膜120和第二阻隔膜122的厚度为100微米，量子点层的厚度为20微米。
在一个优选实施方式中，量子点膜片106包括第一阻隔膜120、第二阻隔膜122、夹在第一阻隔膜120和第二阻隔膜122之间的量子点层112、以及用于封边的密封胶。
本发明还公开了一种量子点膜片110的制备方法，包括以下步骤：a)使均匀分散有量子点116和预定粒径微结构体118的液态基质形成涂层124；b)利用微结构体118作为衬垫物来将所述涂层124调节到预定厚度并固化。
为使微结构体118在液态基质中分散均匀，并且不影响量子点的分散性，微结构体118在液态基质或者量子点层112中的质量分数范围为0.5-5％。
液态基质包括但不限于高分子材料前驱物。液态基质的固化方式包括光照固化、热固化、压力固化、自然固化中的至少一种。在一个优选实施方式中，液态基质为UV胶，包括但不限于硅橡胶、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一种或多种，通过紫外光照射进行固化。
如图2所示，在一个优选的实施方式中，制备方法包括如下步骤：a)在第一阻隔膜120上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层124；b)将所述第二阻隔122膜置于涂层124之上，通过施压将涂层124的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。辊压的压力恒定，且不超过导致微结构体118损坏的压力。本发明对涂层124的施压并不局限于辊压，也包括平压或者刮压。封边使用的封边材料125包括但不限于密封胶。液态基质固化时和第一阻隔膜、第二阻隔膜粘结在一起，形成整体。本实施方式中，第一阻隔膜120放置于一个平整的具有一定硬度的基底123上，基底包括但不限于导光板104。在一个具体实施方式中，采用压力固化液态基质，在辊压的同时使涂层固化。如图5所示，在一个具体实施方式中，对涂层124的施压采用刮片121进行刮压。
如图3所示，本发明公开了一种光学元件的制备方法，包括如下步骤：a)在导光板104的出光面110上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层124；b)将第三阻隔膜126置于涂层124之上，通过施压将涂层124的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。封边使用的材料包括但不限于密封胶。在一个具体实施方式中，导光板104的出光面110上设置有凹槽，涂层124位于凹槽132内。涂层124的厚度不超过凹槽132的深度。在一个具体实施方式中，导光板104的出光面110上设置有凹槽，涂层124位于凹槽132内。涂层124的厚度等于凹槽132的深度。第三阻隔膜126大于凹槽132的底面，与导光板104出光面上非凹槽的部位密封粘结。本发明对涂层124的施压并不局限于辊压，也包括平压或者刮压。辊压的压力恒定，且不超过导致微结构体118损坏的压力。在一个具体实施方式中，对涂层124的施压采用刮片121进行刮压。
通过在导光板104表面设置凹槽132，借助于导光板104，量子点层116可以更好的封存在量子点膜片中。此外，由此制备的背光模组100显得更薄，有利于薄型显示器的设计。
在一个优选实施方式中，辊压中使用的辊压机械128设置有发光装置130，发光装置130朝向辊压机械128的后方，用于光照固化所述辊压机械128滚压过的涂层124。发光装置130包括但不限于发紫外光装置。在另一个优选的实施方式中，发光装置130设置在辊压机械128与涂层124的接触位置，在滚压的同时促使涂层124固化。本实施方式将滚压和固化的过程集为一体，简化了工艺步骤。
如图4所示，本发明还公开了一种光学元件134，依次包括包括导光板104、量子点层116以及第三阻隔膜126。量子点层116包括液态基质和均匀分散在液态基质中的量子点116。量子点层116在固化时与导光板104粘接。第三阻隔膜126将量子点层116与外界接触的部位密封。液态基质包括但不限于高分子材料前驱液。在一个优选的实施方式中，导光板104表面设置有凹槽132，量子点层116位于凹槽中，凹槽132的深度不超过量子点层116的厚度，通过设置凹槽132，可使光学元件更薄且具有更好的导光性能，此外无需封边。本发明还公开了一种背光源，包括发光元件和光学元件。光学元件具有入光面，发光元件设置在光学元件附近。
实施例1
一种背光模组100，包括光源102、导光板104和量子点膜片106。导光板104包括入光面108和出光面110，光源102邻近于入光面108，量子点膜片106邻近于出光面110。量子点膜片106包括第一阻隔膜120、第二阻隔膜122和将在两者之间的量子点层112。量子点层112为均匀分散有量子点116和玻璃微球的聚丙烯酸高分子材料。玻璃微球的粒径为20微米，量子点层的厚度为25微米。
实施例2
一种厚度为225微米量子点膜片的制备方法，具体包括以下步骤：1)向UV胶中加入质量分数为20％的量子点和质量分数为1％的聚苯乙烯微球，搅拌均匀，形成量子点分散液，其中聚苯乙烯的粒径为25微米；2)将上述量子点分散液涂覆在平整的100微米厚的第一阻隔膜表面形成涂层，涂层厚度不小于50微米；3)将100微米厚的第二阻隔膜置于涂层表面，通过辊压机械辊压第二阻隔膜，辊压压力恒定；4)在辊压机械的背面设置紫外灯，在辊压的同时，通过紫外灯固化刚滚压过的区域；5)使用密封胶将边缘部位封边，形成量子点膜片。
实施例3
与实施例2不同的是，将步骤1)中的UV胶换成压力胶，在步骤3)中辊压机械辊压的同时，使压力胶固化，辊压与固化一步完成。其它步骤同实施例1。
实施例4
与实施例2不同的是，将步骤1)中聚苯乙烯微球替换为玻璃微球，其它步骤同实施例1。
尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本发明精神的实质，本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不能构成对本发明的限制。
Claims (16)
1.一种量子点膜片，包括量子点层，所述量子点层包括高分子材料和均匀分散在高分子材料中的量子点，其特征在于，所述高分子材料中还包括用于控制所述量子点层厚度的具有预定粒径的微结构体。
2.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述预定粒径与所述量子点层厚度相差不超过±20％。
3.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述预定粒径与所述量子点层厚度基本相等。
4.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述微结构体的微观结构为纤维状、棒状或者微球状。
5.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述微结构体的材料组成包括二氧化硅、玻璃、高分子材料中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述微结构体的粒径范围为5微米-200微米。
7.根据权利要求1所述的量子点膜片，其特征在于：所述量子点膜片还包括阻隔膜片，覆盖在所述量子点层表面。
8.一种光学元件，其特征在于，包括导光板和权利要求1-7中任一所述的量子点膜片，所述量子点层粘结在所述导光板的出光面上。
9.一种背光模组，其特征在于，包括光源、导光板和如权利要求1-7中任一所述的量子点膜片，所述导光板包括入光面和出光面，所述光源邻近于所述入光面，所述量子点膜片邻近于所述出光面。
10.一种量子点膜片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)使均匀分散有量子点和预定粒径微结构体的液态基质形成涂层；b)利用微结构体作为衬垫物来将所述涂层调节到预定厚度并固化。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：a)在第一阻隔膜上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层；b)将所述第二阻隔膜置于所述涂层之上，通过施压将所述涂层的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。
12.一种光学元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)在导光板的出光面上涂覆均匀分散有量子点和微结构体的液态基质，形成涂层；b)将所述第三阻隔膜置于所述涂层之上，通过施压将所述涂层的厚度调节到预定厚度并固化；c)封边。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述出光面上设置有凹槽，所述涂层位于所述凹槽内。
14.根据权利要求10或者12所述的制备方法，其特征在于：所述液态基质的固化方式包括光照固化、热固化、压力固化、自然固化中的至少一种。
15.根据权利要求11或者12所述的制备方法，其特征在于：所述施压用辊压机械或者刮片。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于：所述辊压机械或者刮片的背面设置有发光装置，用于光照固化所述辊子滚压过的涂层。
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