量子点、树脂、量子点片材及使用该量子点片材的背光单元的制作方法

文档序号:11528632阅读:277来源:国知局
量子点、树脂、量子点片材及使用该量子点片材的背光单元的制造方法与工艺

本发明涉及一种量子点、树脂、量子点片材及使用该量子点片材的背光单元,更加具体地涉及一种包含无机离子配体的量子点、对氧及水分的阻断特性优异的树脂、改善了光转化效率的量子点片材及包括该量子点片材的背光单元。



背景技术:

量子点(quantumdot;qd)为纳米大小的半导体颗粒。由于量子点大小非常小,会出现量子限制(quantumconfinement)效应。量子限制效应是指当物体变小至纳米大小以下时,该物体的带隙(bandgap)增加的现象。因此,当具有比量子点的带隙更大能量的波长的光射入量子点时,量子点吸收该光而成为激发态,并且发射特定波长的光后回落至基态。所发出的光的波长具有对应于所述带隙的值。由于通过量子限制效应带来的发光特性随量子点的大小及组成等变化,因此通过调节其大小和组成等,量子点已经广泛用于各种发光装置和电子装置中。

可以使用量子点生产具有优异的颜色重现性的量子点液晶显示器(quantumdotliquidcrystaldisplay;qd-lcd)。量子点用作显示设备中荧光体,为了光学结合光源和量子点,使用在树脂中分散量子点而制备的片材(下称“量子点片材”)。

量子点由核(core)、壳(shell)及配体(ligand)构成。核产生发光作用,壳在核的表面上包覆核而形成,以保护核。并且,配体通过包覆核而形成,使得量子点良好地分布在有机溶剂中。一般来说,配体由诸如三辛基膦(trioctylphosphine)、油酸(oleicacid)以及胺(amine)等的有机物质形成。

然而,虽然量子点本身由半导体材料构成,但是当结合有机配体时,所结合的有机配体发挥绝缘障壁层作用,导致量子点的导电性下降的局限性。此外,有机配体为高分子物质,相邻的有机配体之间范德华力(vanderwaalsforce)起引力作用。这种引力会引发量子点的聚集(aggregation)或凝聚(condensation)等,从而导致qd-lcd的发光效率下降的问题。

在量子点片材中,多个量子点及光散射剂分布在树脂内。

树脂用于保护量子点免受外部冲击和环境等,并且分散并固定量子点及光散射剂。树脂为决定量子点片材的可靠性(reliability)、价格(cost)及性能(performance)的重要因素。为了增大量子点的光提取效率并且保证量子点片材的可靠性,树脂需要有高折射率、对氧及水分的阻断特性以及优异的耐热性。

在相关领域中通过用于量子点片材中的树脂为环氧树脂。环氧树脂价格低廉,为光学部件的封装材料,具有优异的特性,但对氧及水分的阻断能力低,在高温下有黄变现象,因此具有不足以在量子点液晶显示器(qd-lcd)等高效光源装置中应用的局限性。

在量子点液晶显示器(qd-lcd)中,可以提供多种组合量子点和光源的方式,但是主要使用的是在导光板上配置量子点片材而制造背光单元(blu)的“面上(on-surface)”方式。

相关领域中的背光单元具有量子点层叠在导光板的上部的结构。从光源发出的光在导光板中漫射(diffuse),在导光板中漫射的光向上侧射入量子点片材中。当所射入的光通过分散在量子点片材中的量子点的过程中,光的波长改变。量子点片材具有能够在不改变相关领域中液晶显示器的厚度或结构的情况下在显示模块中应用的优点。

然而,相关领域的背光单元中,当量子点通过面上方式层叠时,量子点的基膜与导光板的上部接触。通常,导光板的折射率为约1.4~1.5左右,量子点片材的基膜也具有相似范围的折射率。导光板和基膜的折射率之间差距微小,因此射入导光板的光向基膜传播,而不能顺利发生全反射现象基膜。因此,会产生所射入的光未能均匀在导光板中漫射,而在导光板的光接收单元附近集中发光的问题。由此,量子点片材不能均匀地从导光板获得光。因此,相关领域中的背光单元虽然将具有优异的颜色重现性的量子点作为荧光体使用,但具有光转化效率低的局限。

此外,相关领域的背光单元为量子点片材简单地层叠在导光板的上部的结构。量子点片材为薄膜形状,不能耐受在量子点中发生光转化等时产生的热。因此,当仅有量子点片材层叠在导光板的上部时,则在背光单元工作时会产生量子点片材的弯曲(curl)或褶皱(wrinkle)的问题。

包含弯曲或褶皱的量子点片材的背光单元不能向液晶面板供给均匀的光。进而,包括这种量子点片材及背光单元的液晶显示设备具有产生色差不良的问题。



技术实现要素:

技术问题

本发明的一个目的是提供一种量子点,该量子点包含在量子点之间起排斥作用的无机离子配体。进一步,本发明还提供一种包含所述量子点的量子点片材,该量子点片材改善量子点之间的凝聚现象。

本发明的另一目的是提供一种对氧及水分的阻断特性优异的树脂。进一步,本发明还提供一种量子点片材,该量子点片材通过包含所述树脂,从而在外部环境中保护量子点,而具有改善的量子点寿命及光转化效率。

本发明的又一目的是提供一种背光单元,该背光单元中在导光板内部积极产生光的全反射,而且光能够均匀漫射在导光板整体中。进一步,通过将量子点片材粘合至导光板的上部,本发明还提供一种具有提高的光转换效率和改善的色差不良的背光单元。

本发明不限于上述目的,通过下面的描述,上面没有提到的其他目的对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。

技术方案

本发明的一个方面提供一种量子点,其包括:包含半导体材料的核;及包覆所述核的表面的无机离子配体,其中,所述无机离子配体包含卤族或硫族(chalcogen)元素。

此外,所述量子点还可以包括壳,所述壳在所述核和所述无机离子配体之间包覆所述核,并且包含半导体材料。

此外,所述半导体材料可以为ii-vi族、iii-v族、iv-vi族、iv族半导体及其混合物。

本发明的另一方面提供了一种量子点的制备方法,所述方法包括:将包含有机配体的量子点溶液和具有卤族(halogen)化或硫族(chalcogen)化极性的表面活性剂溶液按规定的体积比混合而制备混合溶液;及从所述混合溶液中提取包含无机离子配体的量子点。

此外,提取所述量子点可以包括:离心分离所述混合溶液;从在所述离心分离中获得的溶液中分离出包含所述量子点的部分;及将包含所述量子点的部分和有机溶剂混合而去除残留在所述量子点周围的有机配体。

所述树脂可以为在主链中包含芳环的丙烯酸类树脂。

本发明的又一目的是提供一种背光单元,其中,量子点片材粘合至导光板上,使得在所述导光板和所述量子点片材之间形成空气层,所述导光板和所述量子点片材彼此固定。

此外,在所述导光板的上表面可以包括高度规则的阳刻图案(embossedpatterns),通过所述阳刻图案,在所述导光板和所述量子点片材之间形成所述空气层,在所述阳刻图案和所述量子点片材之间可以形成粘合单元,所述导光板和所述量子点片材彼此固定。

此外,在所述导光板和所述量子点片材之间可以包括至少一个间隔物(spacer),通过所述间隔物,在所述导光板和所述量子点片材之间形成所述空气层,在所述导光板的上部及所述量子点片材的下部中的至少一个表面上可以形成粘合单元,从而所述导光板和所述量子点片材可以彼此固定。

有益效果

根据本发明的量子点,无机离子配体具有极性而在量子点之间起排斥作用,因此能够改善量子点之间的凝聚现象。进一步,通过将具有改善了凝聚现象的量子点包含在量子点片材中,能够提高通过量子点片材发出的光的颜色重现性。

此外,根据本发明的树脂,使用对氧及水分的阻断特性优异的树脂,以在外部环境中保护量子点,并且在量子点片材中包含所述树脂以改善通过量子点片材发出的光的发光效率。

此外,根据本发明的背光单元,通过在导光板之间形成空气层,能够在导光板整体中漫射光,因此能够向粘合在导光板上部的量子点片材供给均匀的光,并且通过将量子点片材固定在导光板的上部,能够提高光转化效率,并且改善色差不良。

附图说明

图1为本发明的示例性实施方案的量子点片材的横截面示意图。

图2为本发明的示例性实施方案的量子点的横截面示意图。

图3为本发明的示例性实施方案的量子点制备方法的流程示意图。

图4为表示量子点制备方法流程的立体图。

图5为本发明的另一示例性实施方案的量子点片材的横截面示意图。

图6为本发明的示例性实施方案的背光单元的横截面示意图。

图7为示出图6中a区域的放大图。

图8为本发明的另一示例性实施方案的背光单元的横截面示意图。

图9为示出图8中b区域的放大图。

具体实施方式

参照附图及后面示例性实施方案的详细描述,本发明的各自优点、特点以及实现这些的方法将是显而易见的。但是,本发明并不局限于下面公开的示例性实施方案,而是以多种形式实现。这些示例性实施方案仅以示例的方式提供,以使本领域普通技术人员可以充分地理解本发明的公开内容以及范围。因此,本发明仅有所附的权利要求的范围所限定。

当元件(elements)或层被认为位于另一元件或层“上”,其可以直接位于另一元件或层上,或者也可以存在中间元件或层。

虽然术语“第一”和“第二”等用于表述多种组件,但这些组件不会受到这些术语的限制。这些术语只是为了将一个组件与其他组件进行区别。因此,下面将要提到的第一组件在本发明的技术构思内也可以为第二组件。

在说明书全文中相同的符号通常表示相同的组件。

由于图中出现的各种组件的大小及厚度是为了便于说明而示出的,本发明并非必须局限于示出的各个组件的大小及厚度。

本发明的各个实施方案的特征可以部分或整体地彼此结合或组合,如本领域技术人员能够充分理解,技术上可进行多种联动及驱动,各实施方案彼此可独立实施,也可通过关联关系一起实施。

下面,参照附图对示例性实施方案的包含量子点、光散射剂及树脂的量子点片材进行详细说明。

图1为本发明示例性实施例的量子点片材1000的横截面示意图。

参照图1,量子点片材1000包含光转化层1100及包覆光转化层1100的上部及下部的一对阻挡层1200。

光转化层1100包含量子点100,以将射入光转化层1100的光转化为具有所期望波长的光。举例来说,如果射入光转化层1100的光为具有约430nm至约470nm之间波长范围的蓝光,则光转化层1100可以包含吸收蓝光后发出约520nm至约560nm之间波长范围的绿光的量子点100g,从而将蓝光转化为绿光。此外,光转化层1100也可以进一步包含吸收蓝光后发出约630nm至约660nm之间波长范围的红光的量子点100r,从而将蓝光转化为红光。

如图1所示,光转化层1100由多个量子点100及多个光散射剂200分散在树脂300内形成。

为了改善从光转化层1100中发出的光的亮度及颜色重现性,并且改善包含光转化层1100的量子点片材1000的光转化效率,可以改善在光转化层1100中包含的量子点100、光散射剂200及树脂300的组成及结构。下面详细说明包含在本发明的光转化层1100中的量子点100、光散射剂200及树脂300的结构。

量子点100

图2为本发明示例性实施例的量子点100的横截面示意图。

参照图2,本发明示例性实施例的量子点100包括核10、包覆核10的壳20、在核10和壳20的周围的无机离子配体30。

量子点100为具有数纳米直径的半导体颗粒。核10在量子点100的中心发出预定波长的光。壳20为了保护核10,可以在核10的表面包覆核10而形成。

核10及壳20由元素周期表上的ii-vi族、iii-v族、iv-vi族、iv族的半导体材料或其化合物形成。例如,ii-vi族半导体化合物可以为cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、zno、hgs、hgse、hgte或其组合的二元化合物。iii-v族半导体化合物可以为gan、gap、gaas、gasb、aln、alp、alas、alsb、inn、inp、inas、insb或其组合的二元化合物。iv-vi族半导体化合物可为sns、snse、snte、pbs、pbse、pbte或其组合的二元化合物。iv族元素或化合物可为si、ge、sic、sige或其组合。其它半导体化合物也可以为包含元素周期表上的ii-vi族、iii-v族、iv-vi族、iv族元素的三元化合物或四元化合物等。进一步,半导体材料或化合物可不受限于上述物质,而是可以为本领域技术人员公知的任意的半导体材料或化合物。

如图2所示,无机离子配体30包覆核10或核10-壳20的表面而形成。

无机离子配体30包含卤族或硫族元素。无机离子配体30可以为这种元素的单原子离子(monatomicion)或包含这种元素的多原子离子(polyatomicion)的形态。

无机离子配体30例如可以为诸如溴离子(br-)、氯离子(cl-)、氟离子(f-)、碘离子(i-)、氧离子(o2-)、硫离子(s2-)、碲离子(te2-)等的单原子离子。无机离子配体30例如可以为诸如过氧根离子(o22-)、砷酸根离子(aso43-)、溴酸根离子(bro3-)、次溴酸根离子(bro-)、氢氧根离子(oh-)、氯酸根离子(clo3-)、碘酸根离子(io3-)、硫氢根离子(hs-)、硝酸根离子(no3-)、磷酸根离子(po43-)、硫酸根离子(so42-)等的多原子离子。进一步,无机离子配体30可以由上述离子中的任一种离子形成,也可以由上述离子中的两种以上离子混合形成。

这种无机离子配体30具有比现有有机配体40优异的导电性和电荷迁移率,且具有负电荷性质。范德华力在现有有机配体40之间起吸引力作用,而在无机离子配体30之间电场力起排斥力作用。因此,包含无机离子配体30的量子点100可以彼此相隔规则距离(regularintervals)。

由于量子点100包含无机离子配体30,改善了量子点100之间的凝聚现象。当改善了凝聚现象以使量子点100均匀分散在光转化层1100中时,无机离子配体30包覆量子点100,因此量子点100表面的缺陷减少。此外,当量子点100均匀分散在光转化层1100中时,量子点100和射入光转化层1100的光之间的有效碰撞增加。从而能够提高从光转化层1100发出的光的品质。

下面,参照图3及图4,对包含无机离子配体30的量子点100的制备方法进行详细说明。

图3为本发明的示例性实施例的量子点100的制备方法的流程示意图,图4为示出量子点100的制备方法流程的立体图。

参照图3,本发明的示例性实施例的包含无机离子配体30的量子点100的制备方法包括:将包含有机配体40的量子点溶液及具有卤族化或硫族化极性的表面活性剂溶液按规定的体积比混合而制备混合溶液的步骤(s10);及从所述混合溶液提取包含无机离子配体30的量子点100的步骤(s20)。

首先,包含有机配体40的量子点溶液及具有卤族化或硫族化极性的表面活性剂溶液混合而制备混合溶液(s10)。

在本步骤s10中,量子点溶液可以为包含公知有机配体40的量子点溶液,具有极性的表面活性剂溶液可以为包含卤族或硫族离子的公知的表面活性剂溶液。

举例来说,有机配体40可以为例如三辛基膦(top)、油酸、胺、具有碳原子数为6~30的烷基的胺系化合物或羧酸化合物等的有机物质,具有卤族化极性的表面活性剂溶液可以为十六烷基三甲基溴化铵(ctab)。但是所述量子点溶液及表面活性剂溶液并不局限于此,而是只要能够通过取代反应而在量子点上结合卤族或硫族离子配体,就可以不限制地使用。

参照图4a和4b,在步骤s10中,发生有机配体40被无机离子配体30取代的取代反应。当混合包含有机配体40的量子点溶液及ctab溶液时,以活性状态存在于ctab内的溴离子(br-)会移除已经与量子点结合的有机配体40,并与量子点结合。这种取代反应可在混合溶液状态下数秒内发生。

另一方面,在步骤s10中,为了促进配体的取代反应,可以在混合溶液中加入催化剂或使用搅拌器(agitator)等来搅拌混合该混合溶液。

接下来,从混合溶液中提取包含无机离子配体30的量子点100(s20)。

具体地,步骤s20包括:离心分离(centrifuging)混合溶液(s21);从在离心分离的步骤中获得的溶液中分离出包含量子点的部分(s22);及将包含量子点的部分和有机溶剂混合而去除残留在量子点周围的有机配体40(s23)。

在离心分离步骤(s21)中,通过旋转的离心力,混合溶液中的有机配体40和包含无机离子配体30的量子点100彼此分离。此时,因两种物质的密度差,在溶液中分层。

然后,在离心分离步骤(s21)中获得的溶液中,只分离出包含量子点100的部分(s22)。

如图4c所示,将包含量子点100的部分放入例如乙醇的有机溶剂中,以去除残留在量子点周围的有机配体40(s23)。在步骤s23中,只要是与有机配体40具有疏水性的有机溶剂,就可以不限制地使用。

去除残留的有机配体40后,能获得本发明示例性实施例的包含无机离子配体30的量子点100。

光散射剂200

参照图1,光转化层1100包含多个光散射剂200,该光散射剂形成200为表面上具有预定曲线的颗粒。

光散射剂200可以由金属氧化物颗粒、气泡、玻璃小球或聚合物小球等形成,也可以由它们的混合物形成。除此之外,光散射剂200不限于上述物质,可以由本领域技术人员公知的任意物质形成。

由所述物质形成的光散射剂200可以具有相较于后述的树脂300相对高或低的折射率。例如,光散射剂200和树脂300的折射率之比可以为大约0.3至2.0。通过这种折射率之差,光散射剂200能够改变射入光转化层1100中的光路径,并且漫射所发出的光。

光散射剂200可以通过使光在光转化层1100中朝向多种方向漫射,来增加入射光和量子点100彼此相遇的区域。

在一个光转化层1100中包含的光散射剂200具有均匀的大小。该光散射剂200的大小例如可以为约10μm以下。

光散射剂200优选具有如图1所示的完整球状形状,但在实际制造时,也可具有脱离球状的椭圆形状、畸变的形状或其他意料之外的形状。虽然在图1中例示出光散射剂200为球状形状,但这不过是为了便于说明。

树脂300

图1所示的树脂300起在外部冲击和环境等中保护量子点100,分散并固定量子点100及光散射剂200的作用。具体来说,本发明的树脂300对氧及水分的阻断特性优异,能够在外部环境中保护量子点100。此外,树脂300包覆量子点100,并将量子点100均匀分散到量子点片材1000中。

此时,本发明的树脂300中,平均原子间距优选为0.2nm至3.0nm,更加优选为0.3nm至1.0nm。一般来说,氧分子直径为0.32nm,水分子直径为0.33nm,因此可以通过使树脂300的平均原子间距小于氧分子及水分子,来抑制氧分子及水分子渗透到量子点片材1000内部。

本发明的树脂300优选为在主链上包含芳环的丙烯酸类树脂。此时,树脂300可以包含由以下化学式1表示的重复单元。

[化学式1]

在化学式1中,ar为c6-c30的芳基,b为被取代或未被取代的c1-c1000烷基。

在化学式1中,当考虑到b产生减小树脂300的平均原子间距离的作用时,b优选为c2-c20,更加优选为c2-c5。

另外,本发明的树脂300为由光固型树脂组合物固化的化合物,更加具体地,光固型树脂组合物包括丙烯酸类粘合剂、芳族低聚物、多官能单体及光引发剂。

如果丙烯酸类粘合剂具有丙烯酸酯官能基,其种类不受特别限制,但例如可以使用丙烯酸酯单体、丙烯酸酯低聚物或其混合物等。此时,所述丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物包含至少一个能够参与固化反应的丙烯酸酯官能基。

作为丙烯酸酯低聚物,可以使用聚氨酯丙烯酸酯低聚物(urethaneacrylateoligomer)、丙烯酸环氧酯低聚物、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或其混合物等。此外,作为丙烯酸酯单体,可以优选使用双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇羟基五丙烯酸酯(dipentaerythritolhydroxypentacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三亚甲基丙基三丙烯酸酯(trimethylenepropyltriacrylate)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(propoxylatedglyceroltriacrylate)、三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(trimethylolpropaneethoxytriacrylate)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-hexanedioldiacrylate)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(propoxylatedglycerotriacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯或其混合物等,但丙烯酸酯单体并不限于此。此外,丙烯酸类粘合剂可以为包含丙烯酸酯官能基的两种以上化合物的共聚物。

本发明的丙烯酸类粘合剂的重均分子量优选为5,000至50,000,特别是更加优选为10,000至30,000。当丙烯酸类粘合剂的重均分子量小于5,000时,不能满足所形成的量子点片材1000所要求的基本性质如耐热性、耐化学性、机械强度及与相邻层的粘合性等。此外,当丙烯酸类粘合剂的重均分子量超过50,000时,其粘度过高,不易适当地分散量子点100及光散射剂200,量子点片材1000的厚度均匀性变差。

同时,丙烯酸类粘合剂可以在末端进一步包含具有能够与水分子离子结合的极性的功能基。当丙烯酸类粘合剂进一步包含具有极性的功能基时,因水分的表面吸附,能够更加提高水分渗透性能。虽然具有极性的功能基并不限于此,但可以包含羟基或丙烯酸基。

相对于光固型树脂组合物,可以包含10wt%至60wt%的丙烯酸类粘合剂。当丙烯酸类粘合剂的含量少于10wt%时,有可能不能充分发生光固化,当超过60wt%时,会导致工艺性下降,或者导致所固化的树脂300的物理性质变差。

同时,芳族低聚物对本发明的量子点片材1000赋予对氧及水分的阻断特性。具体来说,芳族低聚物能够通过缩小光固化后的树脂300的平均原子间距,从而防止氧及水分的渗透。此外,芳族低聚物产生调节本发明的量子点片材1000的固化(curing),并且调节量子点片材1000的柔韧性(flexibility)的作用。此外,低聚物产生将包含在量子点片材1000中的量子点100及光散射剂200分散后固定的作用。

芳族低聚物在主链中包含芳环。此外,芳族低聚物作为可与丙烯酸类粘合剂或单体光固化的化合物,包含具有双键的官能基。更为具体地,芳族低聚物包含乙烯基或丙烯酸酯基作为官能基。此时,乙烯基或丙烯酸酯基可以是直接被取代在芳环上的结构,也可以为被取代在与芳环连接的烷基上的结构。包含在芳族低聚物中的乙烯基或丙烯酸酯基与丙烯酸类粘合剂或多官能单体的官能基进行反应而缩合,由此形成具有链结构的树脂300。

本发明的树脂300为包含在主链上具有芳环的芳族低聚物的组合物固化而成的树脂,树脂300的平均原子间距缩短。这种树脂300具有比氧分子及水分子的直径小的平均原子间距,因此当用于量子点片材1000中时,能够抑制氧分子及水分子渗透到量子点片材1000中。因此,包含上述树脂300的量子点片材1000能够最大限度地减少随时间推移而产生的亮度减小,且能提高光的发光效率。

芳族低聚物可以包含由以下化学式1表示的重复单元。

[化学式1]

在所述化学式1中,ar为c6-c30芳基,b为被取代或未被取代的c1-c1000烷基。

相对于光固型树脂组合物,可以包含40wt%~80wt%的芳族低聚物。当丙烯酸类粘合剂的含量少于40wt%时,由光固性树脂组合物固化形成的树脂300的平均原子间距增大,难以抑制氧分子及水分子的渗透,当超过80wt%时,树脂组合物可能不会良好固化。

同时,采用多官能单体的目的,除了有针对光固性树脂组合物赋予光聚合能力的基本目的之外,还有赋予量子点100及光散射剂200的分散稳定性和适当粘度的目的。

多官能单体为能够与上述光固性粘合剂或芳族低聚物进行光固化的化合物,可以优选包含具有3~15官能丙烯酸酯基的化合物。

多官能单体可以为诸如丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯或双季戊四醇五丙烯酸酯的含羟基丙烯酸酯类化合物;诸如聚乙二醇二丙烯酸酯或聚丙二醇二丙烯酸酯等的水溶性丙烯酸酯类化合物;诸如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯或双季戊四醇六丙烯酸酯等的多元醇的多官能聚酯丙烯酸酯类化合物;诸如三羟甲基丙烷、诸如加氢双酚a等的多官能醇或双酚a、双苯酚(biphenol)等多酚的乙撑氧附加物及/或环氧丙烷附加物的丙烯酸酯类化合物;所述含羟基丙烯酸酯类化合物的异氰酸酯改性物即多官能或单官能聚氨酯丙烯酸酯;诸如双酚a二缩水甘油醚、加氢双酚a二缩水甘油醚或酚醛环氧树脂(phenolnovolakepoxyresin)的(甲基)丙烯酸加合物即丙烯酸环氧酯类化合物;诸如己内酯改性双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、ε-己内酯改性双季戊四醇丙烯酸酯、己内酯改性羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯(hydroxypivalicacidneopentylglycolesterdiacrylate)等己内酯改性的丙烯酸酯类化合物。此外,所述多官能单体可以单独使用或将两种以上组合使用。

特别,优选所述多官能单体为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、己内酯改性双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。

相对于光固性树脂组合物的总重量,可以包含5wt%~30wt%的光聚合性单体,优选可以包含7wt%~20wt%的光聚合性单体。当光聚合性单体的含量少于5wt%时,不能充分进行光固化,当超过30wt%时,有可能降低固化后树脂300的性质。

同时,本发明的光固性树脂组合物包含光引发剂,从而能够被紫外线固化。光引发剂只要是通常使用的紫外线光固型引发剂,其种类不受限制,但例如,光引发剂可以包含选自1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxycyclohexylphenylketone)、安息香双甲醚(benzyldimethylketal)、羟基二甲基苯乙酮(hydroxydimethylacetophenone)、安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚及安息香丁醚中的一种或多种。此外,可以使用商品名为例如daracur1173、irgacure184、irgacure907(ciba公司制造)表示的光引发剂。

相对于光固性树脂组合物总量,可以包含0.1wt%~10wt%的所述光引发剂,优选可以包含1wt%~5wt%的所述光引发剂。当光引发剂的含量少于0.1wt%时,不能充分产生光固化,当光引发剂的含量超过10wt%时,导致量子点片材1000的透射率下降,或者不能充分地分散量子点100及光散射剂200。

另外,为了赋予适当的溶解性及粘度,在本发明的光固性树脂组合物中,可以包含一种或多种的溶剂。

如果溶剂是通常使用的有机溶剂,则其种类不受限制,所述溶剂可以包含选自苯、甲苯、甲基乙酮、甲基异丁酮、丙酮、乙醇、四氢糠醇(tetrahydrofurfurylalcohol)、丙醇、碳酸丙烯酯(propylenecarbonate)、n-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone)、n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙酰基吡咯烷酮、n-羟基甲基吡咯烷酮、n-丁基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、n-(n-辛基)吡咯烷酮、n-(n-十二烷基)吡咯烷酮、2-甲氧基乙醚、二甲苯、环己烷、3-甲基环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、甲醇、丙酸戊酯(amylpropionate)、丙酸甲酯、丙二醇甲醚、二乙二醇单丁醚、二甲亚砜、二甲基甲酰胺(dimethylformamide)、乙二醇、六氟锑酸盐(hexafluoroantimonate)、乙二醇的单烷基醚及乙二醇的二烷基醚中的一种或多种。

同时,本发明的光固性树脂组合物可以进一步包含能够去除光固性树脂组合物的气泡或者能够驱散(dissipate)电荷的其他添加剂。

通过包含如上所述的量子点100、光散射剂200及树脂300而形成的量子点片材1000具有比现有量子点片材改善的光转化效率。

同时,根据本发明的示例性实施例的树脂300,可以省略阻挡层1200,但如图1所示,量子点片材1000也可以进一步包括阻挡层1200。阻挡层1200可以形成以与光转化层1100的上部及下部接触。

阻挡层1200产生将不耐受氧、水分等的量子点100在热、氧和水分等外部环境中保护的作用。因此,阻挡层1200可以由具有低透氧度及透湿性的物质和耐热性优异的物质形成。此外,阻挡层1200使射入光转化层1100的光及从光转化层1100发出的光透射。因此,阻挡层1200优选由透光性优异的物质形成。

形成阻挡层1200的物质可以为例如硅氧化物(siliconoxide)或金属氧化物(metaloxide)等的无机物,也可以为诸如丙烯酸类或环氧类树脂等的有机物。进一步,阻挡层1200可以具有由无机层构成的单层结构,也可以具有由无机层和有机层层叠的多层结构。除此之外,阻挡层1200可以不受特别限制,由本领域技术人员公知的物质或结构形成。

厚度调节小球201

图5为本发明的另一示例性实施例的量子点片材1001的横截面示意图。

根据示例性实施例的量子点片材1001所包含的量子点100、树脂300及阻挡层1200与上述实施例的量子点片材1000的组分相同,因此省略相同的描述。

光转化层1100包含多个厚度调节小球201,其为表面形成为具有预定曲线的颗粒。

厚度调节小球201与上述光散射剂200类似,可以改变射入光转化层1100的光路径,并且漫射发出的光。进一步,厚度调节小球201产生漫射光的作用,同时产生调节示例性实施例的量子点片材1001厚度的作用。

厚度调节小球201可以由金属氧化物颗粒、气泡、玻璃小球或聚合物小球形成,也可以由金属氧化物颗粒、气泡、玻璃小球或聚合物小球混合的混合物形成。除此之外,厚度调节小球201不限于上述物质,可以由本领域技术人员公知的预定物质形成。

由上述物质形成的厚度调节小球201可以具有相较于后述的树脂300相对较高或较低的折射率。例如,厚度调节小球201和树脂300的折射率之比可以为约0.3~2.0。

通过这种折射率之差,厚度调节小球201能够改变射入光转化层1100的光路径,并且漫射所发出的光。厚度调节小球201可以通过使光在光转化层1100中朝向各种方向漫射,来增加入射光和量子点100彼此相遇的区域。

在一个光转化层1100中所包含的厚度调节小球201)均具有均匀的大小。该厚度调节小球201的大小例如可以为约50μm~150μm。另请参考,具有这种大小的厚度调节小球201为比约1nm~10nm范围的数纳米的量子点100大约10万倍左右的颗粒。一般来说,公知的光散射剂200具有数μm大小,但在本发明中使用的厚度调节小球201故意制成比光散射剂200更大的尺寸。这种厚度调节小球201采用公知方法制造。

厚度调节小球201优选如图5所示整体上具有球状,但在实际制造时厚度调节小球201也可以具有非球状的椭圆形状、畸变的形状或其他意料之外的形状。在图5中,虽然例示出厚度调节小球201为球,但这不过是为了便于说明。

当厚度调节小球201具有球形形状时,厚度调节小球201的大小是指其直径。此外,当厚度调节小球201具有非球形的任意形状时,也可以将被设定为包含厚度调节小球201整体在内的最小大小的球的直径设定为该厚度调节小球201的大小。作为确定具有预定形状的厚度调节小球201的大小的方法,也可以使用多种其他方法。虽然想要制造均匀大小的厚度调节小球201,但由于制出的每个厚度调节小球201的大小不可能完全相同,因此下面将描述的厚度调节小球201的大小例如也可以由厚度调节小球201大小的平均值设定。

同时,为了制造均匀大小的厚度调节小球201,可以通过以下方式来实现:在制造时根据精确的条件来制造厚度调节小球201;将制出的厚度调节小球201通过筛来分离出具有预定范围大小的厚度调节小球201,等等。然而这不过是示例,也可以采用公知的其他方法。

参照图5,光转化层1100的厚度基本上与厚度调节小球201的大小相同。其中“基本上相同”是指厚度调节小球201的大小与光转化层1100的厚度相当。其中,“相当”不仅仅指其长度精确地一致,还包括因制造上的种种原因而不可避免地产生的差距。例如,厚度调节小球201的大小与光转化层1100的厚度相当的情况,可以表示厚度调节小球201的大小和光转化层1100的厚度之比在0.8~1.2之间的情况,优选可以表示在0.9~1.1之间的情况,更加优选可以表示在0.95~1.05之间的情况。

厚度调节小球201优选被配置为具有均匀的间隔。在现有量子点片材的制造中,需要均考虑厚度调节小球201的厚度方向均匀度及面方向均匀度,但在示例性实施例的量子点片材1001的制造中,只需考虑厚度调节小球201的面方向均匀度即可。因此,在示例性实施例中,能够更加易于提高厚度调节小球201的均匀度。如此提高厚度调节小球201的均匀度时,量子点100的均匀度也会提高,更加容易防止量子点100之间的凝聚现象。同时,厚度调节小球201的均匀的配置可以通过在光转化层1100的制造中确保充分的混合时间来实现。

在示例性实施例的量子点片材1001中,厚度调节小球201远大于量子点100,光转化层1100的厚度形成得与厚度调节小球201的大小相当。因此,在示例性实施例中,能够防止量子点100或厚度调节小球201之间的结块现象,随之量子点100能够均匀地分布在光转化层1100内。此外,当使用本发明的量子点片材1001时,能够改善结块现象,其中,入射光主要仅到达位于光转化层1100的垂直上部的部分量子点100,从而该部分量子点100的寿命不均匀地被缩短。通过改善这种现象,从本发明的量子点片材(1001)发出的光的品质能够比相关领域的量子点片材所发出的光的质量更加均匀地保持。

下面,参照附图,对本发明的示例性实施例的包含量子点片材1000、1001的背光单元600、800的结构进行详细说明。

包含量子点片材的背光单元

图6为本发明的示例性实施例的背光单元600的横截面示意图,图7为示出图6中a区域的放大图。

示例性实施例的背光单元600例示出侧光式(edgelightingtype)背光单元。但本发明并不限于此,本发明的量子点片材1000和1001当然也可以应用于直下式(directlightingtype)背光单元。

可以在示例性实施例的背光单元600中包含的量子点片材为上述本发明的示例性实施例的量子点片材1000和1001。下面,描述示例性实施例的量子点片材1000,但当然可以适用另一实施例的量子点片材1001。由于对量子点片材1000和1001已经进行了详细的描述,将省略重复的描述。

参照图6,本发明的示例性实施例的背光单元600包括光源610、导光板620、量子点片材1000及粘合单元630。

同时,在本发明的背光单元600中也可以包括省略了上述量子点片材1000的阻挡层1200或下基膜未图示的量子点片材。

光源610可以配置在导光板620的一侧,在导光板620上粘合量子点片材1000,使得在导光板620和量子点片材1000之间形成空气层1。此时,在导光板620和量子点片材1000之间形成粘合单元630,使得导光板620和量子点片材1000彼此固定。

光源610向导光板620的内部照射光。光源610优选为耗电量少、颜色重现性优异的发光二极管(led)。但光源610并不限于此,可以使用本领域技术人员公知的任意光源。

由于从光源610发出的光通过导光板620,优选由透光率高的材料形成导光板620。所述材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma),此外,导光板620也可以由本领域技术人员公知的预定材料形成。

参照图6,导光板620在其上部包括高度规则(regular)的阳刻图案621a、621b、621c。通过阳刻图案621a、621b、621c,在导光板620和量子点片材1000之间确保特定的空气层1。

在相关领域的背光单元中,当在导光板620的上部粘合量子点片材1000时,也存在微小的空气层1。然而,当在量子点片材1000上进一步层叠各种光学部件时,相关领域的背光单元在结构上不能在导光板620和量子点片材1000之间确保充分的空气层1。

相反,图6a的背光单元600即使在量子点片材1000上进一步层叠各种光学部件,在结构上也能在导光板620和量子点片材1000之间确保预定的空气层1。

由于空气层1具有比导光板620低的约为1.0的折射率,因此能够在导光板620内产生积极的光的全反射。因此,本发明的背光单元600通过包括空气层1,能够使光均匀地漫射到整个导光板620中。

如图a至6c所示,图案621a、621b、621c的形状可以形成为横截面呈四边形的柱状、横截面呈三角形的角状、横截面呈半圆形的半球状等。除此之外,图案的形状只要以阳刻形式形成,使得在导光板620和量子点片材1000之间形成空气层1,所述图案的形状不限于上述形状,也可形成为公知的预定图案形状。

如图6a所示,图案621a的形状及排列优选如图6所示是规则的,但只要形成为图案621a的高度规则,相邻的图案621a的立体形状可以形成为彼此不同或者不规则地反复排列,图案621a的排列也可以形成为以不规则的间隔来排列。

为了将背光单元600实现为薄型,图案621a的高度优选为20μm以下。但本发明并不限于此,图案621a的高度及宽度可以根据背光单元600的厚度等设计规格综合决定。

参照图6a及图7,在包括在导光板620的上部的阳刻图案621a上形成粘合单元630。粘合单元630在导光板620的图案621a上固定量子点片材1000。

形成粘合单元630的方法没有特殊限制,只要在导光板620和量子点片材1000之间确保空气层1。例如,也可以使用辊涂布液状粘合材料来形成,也可以粘贴和形成固体粘合膜。此外,粘合单元630形成在导光板620的图案621a上,从而量子点片材1000的下部可以粘附至粘合单元630上,以及粘合单元630形成在量子点片材1000的下部,从而粘合单元630可以粘附在导光板620的图案621a上。

如图7a所示,粘合单元630可以在导光板620和量子点片材1000之间的整个表面上形成。此外,如图7b所示,粘合单元630也可以形成在图案621a的峰部,从而使粘合单元630发挥粘合性能的同时最大限度地减少其对光学性能的影响。特别是,当粘合单元630由液状粘合物质形成时,如图7b所示粘合单元630优选只形成在图案621a的峰部。原因是,为了即使在粘合在粘合单元630上的量子点片材1000压住粘合单元630,也避免粘合材料覆盖图案621a的立体形状整体或者侵犯空气层1。当然,如图7a所示,粘合单元630也可以形成在整个图案621a上,但此时优选在粘合材料沿图案621a的立体形状流下之前迅速固化。

为了将背光单元600的厚度形成为薄型,粘合单元630的厚度优选形成为10μm以下。

形成粘合单元630的固化粘合材料可以为uv光固性材料或热固性材料。作为粘合材料,可以使用本领域技术人员公知的任意粘合材料。虽然不特别限制粘合材料,为了将导光板620的图案621a和量子点片材1000牢固地彼此粘合,粘合单元630的粘合力可以为100~1000g/25mm。

另外,为了将射入导光板620的光聚光到上部,在导光板620的下部可以进一步包括特定形状的导向图案(未示出)。导向图案可以由阳刻或阴刻形式形成,也可以形成为公知的多种形态。导向图案可以由本领域技术人员公知的任意方式形成为多种形状,例如形成为越远离导光板620的光接受单元导向图案的密度越高的方式。

背光单元600在导光板620的下部或侧面可以进一步包括反射片640。反射片640可以以片状配置在导光板620的下部,也可以粘附在导光板620的下部或侧面。

下面参照图8及图9,对本发明的另一示例性实施例的背光单元800进行说明。

图8为本发明的另一示例性实施例的背光单元800的横截面示意图,图9为示出图8中b区域的放大图。

参照图8,本发明示例性实施例的背光单元800包括光源810、导光板820、量子点片材1000、间隔物850及粘合单元830。光源810配置在导光板820的一侧,在导光板820上粘合量子点片材1000。此时,背光单元800在导光板820和量子点片材1000之间包括多个间隔物850及粘合单元830,以便在导光板820和量子点片材1000之间形成空气层1的同时将导光板820和量子点片材1000彼此固定。

图8及图9所示本发明的实施例的背光单元800与图6及图7所示背光单元600相比,其区别仅在于背光单元800不包括阳刻图案621a、621b、621c组件,而包括间隔物850组件,但就其他组件这两种背光单元基本上彼此相同,因此,将省略重复的描述。

参照图8及图9,背光单元800在导光板820和量子点片材1000之间包括多个间隔物850。通过间隔物850,导光板820和量子点片材1000之间确保了一定的空气层1。

如图8所示,多个间隔物850优选具有均匀大小的球形。但只要形成为间隔物850的高度规则,间隔物850的形状不限于球形形状,也可以为椭圆形或多边形的立体形状。此外,相邻的间隔物850的立体形状可以形成为彼此不同或者具有各种立体形状的间隔物850可以不规则地反复排列。

为了将背光单元800实现为薄型,间隔物850的大小优选为2μm以上。当间隔物850具有球形形状时,间隔物850的大小表示其直径。此外,当间隔物850具有非球状的预定形状时,也可以将被设定为包含间隔物850在内的最小大小的球的直径设定为该间隔物850的大小。也可以使用多种其他方法作为确定具有预定形状的间隔物850的大小的方法。虽然想要制造均匀大小的间隔物850,由于制出的每个间隔物850的大小不可能完全相同,因此下面描述的间隔物850的大小例如也可以由间隔物850大小的平均值设定。

另外,为了制造均匀大小的间隔物850,可以通过以下方式来实现:在制造时根据精确的条件来制造间隔物850;将制出的间隔物(850)通过用筛过滤间隔物850来提起具有预定范围的大小的间隔物850等。然而这不过是示例,也可使用公知的其他方法。

参照图8及图9,空气层1的厚度基本上与间隔物850的大小相同。其中,“基本上相同”是指间隔物850的大小与空气层1的厚度相当。其中,“相当”不仅仅指其长度精确地一致,也包括因制造上的种种原因而不可避免地产生差距。例如,间隔物850的大小与空气层1的厚度相当的情况,可以表示间隔物850的大小和空气层1的厚度之比在0.8~1.2之间的情况,优选可以表示在0.9~1.1之间的情况,更加优选可以表示在0.95~1.05之间的情况。

此外,为了防止背光单元800的透光率下降,如图8所示,间隔物850优选以覆盖导光板820上部的10面积%以下的数量,规则地排列以被包含在背光单元800中。但本发明并不限于此,间隔物850的数量及配置可以根据背光单元800的透光率、厚度及制造费用等设计规格来综合决定。

间隔物850可以包含透光性优异的金属氧化物颗粒、玻璃或高分子聚合物而形成,也可以由混合金属氧化物颗粒、玻璃或高分子聚合物的混合物形成。除此之外,间隔物850可以由本领域技术人员公知的预定透光性物质形成。

参照图9,在导光板820的上部及量子点片材1000的下部形成粘合单元830。粘合单元830产生将导光板820和量子点片材1000的下部彼此固定的作用。此时,间隔物850也通过粘合单元830被固定在导光板820和量子点片材1000之间,并且在导光板820和量子点片材1000之间形成空气层1。

形成粘合单元830的方法及形成粘合单元830的材料与上述内容相同,将省略重复的描述。

以上参照附图对本发明的示例性实施例进行了说明,但本发明所属技术领域中具有一般知识的人能够理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的基础上能够以其他具体形式实施。因此,应当理解上述实施例在所有方面上为示意性的,而不是限定性的。

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