本发明涉及显示领域，特别涉及一种量子点墨水制备方法、量子点彩膜基板及其制备方法。
背景技术：
TFT-LCD作为主流显示技术长期占领显示行业主导地位，为了追求高色域以及优秀的色彩还原能力，新的显示材料的开发显得格外重要。量子点（Quantum dot、QD）材料是近十年最受瞩目的发光材料之一，其具有发光光谱集中，色纯度高，发光波长高度可调等优点，将其应用于TFT-LCD可以大幅度提高LCD显示器的色域以及色彩还原能力。
在现有技术中，可以将量子点通过表面修饰等手段可分散于极性溶剂或非极性溶剂中，然后选择适合的表面环境、分散剂以及溶剂，配制成量子点墨水通过打印、转印、旋涂等方式形成需要的量子点薄膜。例如在一种应用中，可以以量子点材料为主体，加入添加剂以调节墨水性质，最终通过相应制程形成彩膜（Color Filter，CF），这种彩膜可以称之为量子点彩膜。
但是，在现有技术中，由于实际制程中的高温环境以及酸碱性的变化等会对量子点表面造成影响，导致了量子点荧光强度下降。此外，在以往对量子点进行修饰的过程中，会不可避免的破坏原本的有机配体包覆结构，使量子点荧光强度下降。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种量子点墨水制备方法、量子点彩膜基板及其制备方法。通过将量子点材料与水凝胶微球进行复合形成复合结构，可以提高量子点材料的稳定性以及荧光效果。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例的一方面提供种量子点墨水制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、提供水凝胶微球、绿色量子点材料、红色量子点材料，将所述绿色量子点材料和红色量子点材料分别装载进水凝胶微球中，形成装载有绿色量子点材料的水凝胶微球和装载有红色量子点材料的水凝胶微球；
步骤2、将所述装载有绿色量子点材料或红色量子点材料的水凝胶微球分别分散到极性溶剂中，并加入增稠剂形成绿色量子点墨水或红色量子点墨水。
其中，所述步骤1中进一步包括：
将水凝胶微球浸泡于四氢呋喃液中，并进行搅拌，通过离心机进行离心处理后弃掉上清液，重复上述过程预定次数，获得干燥的水凝胶微球；
将所述干燥的水凝胶微球分散于混有红色量子点材料或绿色量子点材料的氯仿中，并进行搅拌，使红色量子点材料或绿色量子点材料被装载进所述水凝胶微球中；
通过离心机进行离心处理，弃掉上清液，获得装载有红色量子点材料或绿色量子点材料的水凝胶微球。
其中，所述水凝胶微球为具有多孔结构的聚丙烯酰胺及其衍生物类水凝胶微球，其分子式为：
。
其中，所述红色量子点材料包括位于中间的第一发光核和包覆在第一发光核周围的第一无机保护壳，所述第一发光核的材料包括CdSe、Cd2SeTe及InAs中的一种或多种，所述第一无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种；
所述绿色量子点材料包括位于中间的第二发光核和包覆在第二发光核周围的第二无机保护壳，所述第二发光核的材料包括ZnCdSe2、InP及Cd2SSe中的一种或多种，所述第二无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种。
相应地，本发明实施例的另一方面提供一种量子点彩膜基板，其至少包括：透明基板、依次位于所述透明基板上的彩色滤光层、量子点层、封装平坦层、偏光层以及透明导电层；
其中，在透明基板形成数个像素区域，每一像素区域包括依次排布的红色子像素区域、绿色子像素区域、透明色子像素区域；
在所述彩色滤光层的量子点层上形成分别位于所述红色子像素区域、绿色子像素区域及透明色子像素区域上的透明量子点区、红色量子点区及绿色量子点区，所述透明量子点区、红色量子点区及绿色量子点区之间通过光阻相互间隔；
其中，所述红色量子点区包含有装载有红色量子点材料的水凝胶微球；所述绿色量子点区包含有装载有绿色量子点材料的水凝胶微球；所述透明量子点区包含有未装载绿色量子点材料或红色量子点材料的水凝胶微球。
其中，所述水凝胶微球为具有多孔结构的聚丙烯酰胺及其衍生物类水凝胶微球，其分子式为：
。
其中，所述红色量子点材料包括位于中间的第一发光核和包覆在第一发光核周围的第一无机保护壳，所述第一发光核的材料包括CdSe、Cd2SeTe及InAs中的一种或多种，所述第一无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种；
所述绿色量子点材料包括位于中间的第二发光核和包覆在第二发光核周围的第二无机保护壳，所述第二发光核的材料包括ZnCdSe2、InP及Cd2SSe中的一种或多种，所述第二无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种。
相应地，本发明的再一方面还提供一种制备量子点彩膜基板的方法，其包括：
提供一透明基板，并在所述基板上形成形成数个像素区域，每一像素区域包括依次排布的红色子像素区域、绿色子像素区域、透明色子像素区域；
在所述透明基板上提供一滤光片，并在其上通光阻形成对应于所述红色子像素区域、绿色子像素区域及透明色子像素区域上的第一区域、第二区域、第三区域；
以喷墨打印的方式分别将包含装载有红色量子点材料的水凝胶微球的红色量子点墨水滴入第一区域，形成红色量子点区；将包含装载有绿色量子点材料的水凝胶微球的绿色量子点墨水滴入第二区域，形成绿色量子点区；将包含有未装载红色量子点材料及绿肥色量子点材料的水凝胶微球的墨水滴入所述第三区域，形成透明量子点区；
在由所述红色量子点区、绿色量子点区及透明量子点区、光阻形成的量子点层上进一步依次形成封装平面层、偏光片、透明导电层。
其中，所述红色量子点墨水和绿色量子点墨水通过下述步骤获得：
将水凝胶微球浸泡于四氢呋喃液中，并进行搅拌，通过离心机进行离心处理后弃掉上清液，重复上述过程预定次数，获得干燥的水凝胶微球；
将所述干燥的水凝胶微球用少量四氢呋喃润湿，分散于混有红色量子点材料或绿色量子点材料的氯仿中，并进行搅拌，使红色量子点材料或绿色量子点材料被装载进所述水凝胶微球中；
通过离心机进行离心处理，弃掉上清液，获得装载有红色量子点材料或绿色量子点材料的水凝胶微球。
其中，所述水凝胶微球为具有多孔结构的聚丙烯酰胺及其衍生物类水凝胶微球，其分子式为：
。
其中，所述红色量子点材料包括位于中间的第一发光核和包覆在第一发光核周围的第一无机保护壳，所述第一发光核的材料包括CdSe、Cd2SeTe及InAs中的一种或多种，所述第一无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种；
所述绿色量子点材料包括位于中间的第二发光核和包覆在第二发光核周围的第二无机保护壳，所述第二发光核的材料包括ZnCdSe2、InP及Cd2SSe中的一种或多种，所述第二无机保护壳的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例的技术方案，主要将红色量子点材料或绿色量子点材料填充于耐高温的水凝胶微球，这种制备方法既可以保持量子点表面的有机配体结构不被破坏，保证其光学性质不会发生明显变化，又可以达到表面修饰的作用，既可以保持量子点表面有机配体的稳定性，又可以提高其酸碱稳定性，可以提高量子点光学稳定性；
本发明所采用的水凝胶材料，通过在主链中加入修饰官能团，使水凝胶的热稳定性也提高至300℃以上，改善了以往水凝胶热敏性的缺点，使装载有量子点材料的水凝胶微粒在工业制程中的应用性得到提高；同时，水凝胶微粒中装载的量子点不会分散于极性溶剂或水中，因此在成膜过程中不会受到溶剂影响而发生聚集现象，单分散性良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一种量子点墨水制备方法的一个实施例的主流程示意图；
图2是图1中涉及的水凝胶微球的结构示意图；
图3是图1中涉及的装载有红色量子点材料的水凝胶微球的结构示意图；
图4是图1中涉及的装载有绿色量子点材料的水凝胶微球的结构示意图；
图5是本发明提供的一种量子点彩膜基板的一个实施例的结构示意图；
图6是本发明提供的一种量子点彩膜基板制备方法的一个实施例的主流程主流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
如图1所示，示出了本发明提供的导光涂层的制备方法的一个实施例的主流程示意图，一并结合图2至图4所示。在该实施例中，该量子点墨水制备方法包括如下步骤：
步骤S10、提供水凝胶微球、绿色量子点材料、红色量子点材料，将所述绿色量子点材料和红色量子点材料分别装载进水凝胶微球中，分别形成装载有绿色量子点材料的水凝胶微球和装载有红色量子点材料的水凝胶微球；
具体地，在一个例子中，所述水凝胶微球为具有多孔结构的聚丙烯酰胺及其衍生物类水凝胶微球，例如丙烯酰胺-对苯乙烯磺酸钠-N－乙烯基吡咯烷酮三元共聚水凝胶微球（P(AM-SSS-NVP)），其分子式为：
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具体地，从所述分子式可以看出，其在温度敏感的水凝胶分子中引入庞大侧基、带电基团、含磺酸基单体和疏水单体等改性方法可以提高其耐温能力，实验证明，此类水凝胶分解温度高于300℃。该水凝胶微球可以采用悬浮聚合的方式制备获得，在悬浮聚合过程中，在油相中加入适量甲苯与石油醚，从而可以制备获得多孔结构高分子聚合物微球。
在一个实施例中，所述步骤1中将所述绿色量子点材料和红色量子点材料分别装载进水凝胶微球中，分别形成装载有绿色量子点材料的水凝胶微球和装载有红色量子点材料的水凝胶微球的过程进一步包括：
将水凝胶微球浸泡于四氢呋喃（THF）液中，并进行搅拌（如搅拌1小时），通过离心机进行离心处理后弃掉上清液，重复上述过程预定次数（如三次以上），获得干燥的水凝胶微球；
将所述干燥的水凝胶微球用少量四氢呋喃润湿，分散于混有红色量子点材料或绿色量子点材料的氯仿中，并进行搅拌（例如搅拌24小时），使红色量子点材料或绿色量子点材料被装载进所述水凝胶微球中；
通过离心机进行离心处理（例如采用4000 r/min的离心机中离心10分钟），弃掉上清液，获得装载有红色量子点材料或绿色量子点材料的水凝胶微球。
其中，图2-图4分别示出了水凝胶微球1、装载有红色量子点材料的水凝胶微球2、装载有绿色量子点材料的水凝胶微球3的结构未意图。其中，水凝胶微球1具有多个孔结构10。在水凝胶微球1的孔结构10中装载有多个红色量子点材料20形成装载有红色量子点材料的水凝胶微球2，所述红色量子点材料20具有第一发光核200和包覆第一发光核200的第一无机保护壳201；其中，所述第一发光核200的材料包括CdSe、Cd2SeTe及InAs中的一种或多种，所述第一无机保护壳201的材料包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种。
在水凝胶微球1的孔结构10中装载有多个绿色量子点材料30形成装载有绿色量子点材料的水凝胶微球3，所述绿色量子点材料30具有第二发光核300和包覆第二发光核300的第二无机保护壳301；其中，所述第二发光核300的材料包括ZnCdSe2、InP及Cd2SSe中的一种或多种，所述第二无机保护壳301的材料CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS及ZnO中的一种或多种。
步骤S11、将所述装载有绿色量子点材料或红色量子点材料的水凝胶微球分别分散到极性溶剂中，并加入增稠剂形成绿色量子点墨水或红色量子点墨水。
相应地，本发明的再一方面还提供一种量子点彩膜基板，如图5所示，示出了本发明提供的一种量子点彩膜基板的一个实施例的结构示意图，在该实施例中，所述量子点彩膜基板4至少包括：透明基板40、依次位于所述透明基板40上的彩色滤光层41、量子点层42、封装平坦层43、偏光层44以及透明导电层45；
其中，在透明基板40形成数个像素区域，每一像素区域包括依次排布的红色子像素区域、绿色子像素区域、透明色子像素区域；
在所述彩色滤光层41上的量子层42上形成分别位于所述红色子像素区域、绿色子像素区域及透明色子像素区域上的透明量子点区421、红色量子点区422及绿色量子点区423，所述透明量子点区421、红色量子点区422及绿色量子点区423之间通过光阻420相互间隔，可以理解的是，在量子层42上设置有多组包含透明量子点区421、红色量子点区422及绿色量子点区423的组合；
其中，所述红色量子点区422包含有装载有红色量子点材料的水凝胶微球2；所述绿色量子点区423包含有装载有绿色量子点材料的水凝胶微球3；所述透明量子点区421包含有未装载绿色量子点材料或红色量子点材料的水凝胶微球1。
可以理解的是，所述水凝胶微球1、所述红色量子点材料、所述绿色量子点材料、装载有绿色量子点材料的水凝胶微球3以及装载有红色量子点材料的水凝胶微球2等的具体细节可以参照前述对图1至图4的描述，在此不进行详述。
相应地，本发明的又一方面，还提供了一制备量子点彩膜基板的方法，如图6所示，示出了本发明的一个实施例的主流程示意图，在该实施例中，所述制备量子点彩膜基板的方法包括：
步骤S20，提供一透明基板40，并在所述基板40上形成形成数个像素区域，每一像素区域包括依次排布的红色子像素区域、绿色子像素区域、透明色子像素区域；
步骤S21，在所述透明基板40上提供一滤光片，形成彩色滤光层41，并在其上通光阻420形成对应于所述红色子像素区域、绿色子像素区域及透明色子像素区域上的第一区域、第二区域、第三区域；
步骤S22，以喷墨打印的方式分别将包含装载有红色量子点材料的水凝胶微球2的红色量子点墨水滴入第一区域，形成红色量子点区422；将包含装载有绿色量子点材料的水凝胶微球3的绿色量子点墨水滴入第二区域，形成绿色量子点区423；将包含有未装载红色量子点材料及绿肥色量子点材料的水凝胶微球1的墨水滴入所述第三区域，形成透明量子点区421；具体地，在一个例子中，可以通过加入增稠剂等添加剂调节墨水粘度，并在滴入上述墨水后，在80℃下挥发溶剂成膜，该过程的时间可控制30~600分钟之间；
步骤S23，在由所述红色量子点区422、绿色量子点区423及透明量子点区421所形成的量子点层42进一步依次形成封装平面层43、偏光片44、透明导电层45。
可以理解的是，其中，所述红色量子点墨水和绿色量子点墨水通过图1示出的方法获得，可一并结合对图1至图4的描述。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例的技术方案，主要将红色量子点材料或绿色量子点材料填充于耐高温的水凝胶微球，这种制备方法既可以保持量子点表面的有机配体结构不被破坏，保证其光学性质不会发生明显变化，又可以达到表面修饰的作用，既可以保持量子点表面有机配体的稳定性，又可以提高其酸碱稳定性，可以提高量子点光学稳定性；
本发明所采用的水凝胶材料，通过在主链中加入修饰官能团，使水凝胶的热稳定性也提高至300℃以上，改善了以往水凝胶热敏性的缺点，使装载有量子点材料的水凝胶微粒在工业制程中的应用性得到提高；同时，水凝胶微粒中装载的量子点不会分散于极性溶剂或水中，因此在成膜过程中不会受到溶剂影响而发生聚集现象，单分散性良好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。