量子点膜及其制备方法与流程

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点膜及其制备方法。

背景技术：

背光膜是液晶显示器件(lcd)或发光二极管显示器件(led)的重要组成部件，它的作用是受到蓝色背光源的高能光子激发后，将其蓝光转化为黄光，并通过黄光与未被吸收的蓝光复合得到白光。白光通过液晶层和滤光片等功能层分离，实现了红绿蓝三基色的发射，并完成彩色显示。

在传统的显示器件中，背光模组一般采用蓝光芯片作为背光源，黄色荧光粉分散在普通塑料基材中作为背光膜。这种技术比较成熟，同时也存在明显的短板，即是色域值较低，仅为72％左右。近年来，人们对于视觉体验的需求在不断提升，72％的色域值已然不能满足需求。于是，各种新材料、新技术被应用于高性能显示器件中，采用量子点背光膜代替传统荧光粉膜的方法就是其中较有希望的技术之一。量子点材料由于粒径极小，具有显著的量子尺寸效应，量子点受激发可产生发光峰峰宽很窄的荧光，是一种发光纯度非常高的材料。量子点背光膜，是指将光学性能优异的量子点分散在基质材料中，经过固化处理，得到与传统背光膜一样功能的光学薄膜。用量子点背光膜作为显示用光源，可以使显示器获得非常高的色域值(大于100％)，并提升显示器件的显示效果。

最近，量子点背光膜已经开始应用于显示领域，市面上量子点背光膜所采用的量子点材料均是传统的ⅱ-ⅵ族、ⅲ-ⅴ族核壳结构量子点。但是，现有的量子点膜的整体综合性能还是不理想。

因此，现有技术有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种量子点膜及其制备方法，旨在解决现有量子点背光膜的综合显示效果不理想的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种量子点膜，所述量子点膜的材料包括环氧树脂，以及分散在所述环氧树脂中的钙钛矿量子点、流平剂和固化剂。

本发明提供的量子点膜是一种钙钛矿量子点量子点膜，包括环氧树脂以及分散在所述环氧树脂中的钙钛矿量子点、流平剂和固化剂。其中，环氧树脂是量子点膜的基底，也是量子点膜的主要成分，钙钛矿量子点材料能产生更加纯净的荧光，固化剂使环氧树脂固化得到具有很好的机械强度的量子点膜，流平剂可以提升量子点膜的平整性，而流平剂选用含有环氧基、酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物，还可以进一步作为表面活性剂，其中环氧基、酯基分别于环氧树脂和量子点中的有机酸相互作用(相似相容原理)，可以进一步提高钙钛矿量子点材料与环氧树脂的相容性，使量子点膜中的钙钛矿量子点分布更加均匀，进一步提升量子点膜的显示效果。因此，本发明的量子点膜是一种发光纯度高、平整度好、均一性好、稳定性好、且具有优良的显示效果的量子点膜，可以广泛应用于光电显示器件领域。

本发明另一方面提供一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

提供钙钛矿量子点前驱体溶液；

提供环氧树脂、流平剂和固化剂，所述流平剂选自含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物；将所述环氧树脂、流平剂和固化剂溶于溶剂中，得到第一溶液；

将所述钙钛矿量子点前驱体溶液和所述第一溶液混合，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液沉积在基底上，进行紫外光固化，得到所述量子点膜。

本发明提供的量子点膜的制备方法，将配钙钛矿量子点前驱体溶液和含有环氧树脂、选自含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物的流平剂和固化剂的第一溶液混合后，直接沉积在基底上，随着溶剂的挥发会生成钙钛矿量子点，而紫外光使环氧树脂固化，从而形成钙钛矿量子点分散均匀的量子点膜。该制备方法操作简单、成本低、批次稳定性好，可进行大批量的生产，易实现工业化，最终可以得到发光纯度高、平整度好、均一性好、稳定性好、且具有优良的显示效果的量子点膜。

附图说明

图1为本发明实施例的量子点膜的制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一方面，本发明实施例提供了一种量子点膜，所述量子点膜的材料包括环氧树脂，以及分散在所述环氧树脂中的钙钛矿量子点、流平剂和固化剂。

本发明实施例提供的量子点膜是一种钙钛矿量子点量子点膜，包括环氧树脂以及分散在所述环氧树脂中的钙钛矿量子点、流平剂和固化剂。其中，环氧树脂是量子点膜的基底，也是量子点膜的主要成分，钙钛矿量子点材料能产生更加纯净的荧光，固化剂使环氧树脂固化得到具有很好的机械强度的量子点膜，流平剂可以提升量子点膜的平整性，而流平剂选用含有环氧基、酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物，还可以进一步作为表面活性剂，其中环氧基、酯基分别于环氧树脂和量子点中的有机酸相互作用(相似相容原理)，可以进一步提高钙钛矿量子点材料与环氧树脂的相容性，使量子点膜中的钙钛矿量子点分布更加均匀，进一步提升量子点膜的显示效果。因此，本发明实施例的量子点膜是一种发光纯度高、平整度好、均一性好、稳定性好、且具有优良的显示效果的量子点膜，作为显示用光源，可以广泛应用于光电显示器件领域。

进一步地，本发明实施例提供的量子点膜中，所述钙钛矿量子点的分子通式为cspbx3；其中，x为卤素，如氯、溴、碘。该新型的钙钛矿量子点材料收光激发时，可以发出比ⅱ-ⅵ族、ⅲ-ⅴ族量子点材料发光峰峰宽更窄的荧光，即意味着钙钛矿量子点材料可以产生更加纯净的荧光，使用钙钛矿量子点材料作为量子点膜原料，可以进一步提升显示器件的性能。

进一步地，本发明实施例提供的量子点膜中，所述流平剂选自含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物，在降低环氧树脂的表面张力，同时提高其流动性，从而得到平整、均匀的量子点膜的同时，还可以进一步提高钙钛矿量子点材料与环氧树脂的相容性，提升量子点膜的显示效果；具体地，所述含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物的流平剂可以为聚丙烯酸甲酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸丙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基团、酯基的丙烯酸型嵌段聚合物中的至少一种。进一步地，所述固化剂选自安息香异丙醚和二苯甲酮中的至少一种。

优选地，所述环氧树脂的相对分子质量的范围为1000-8000，如果环氧树脂相对分子质量过低，固化后得到的量子点膜机械强度高，易脆裂，不适合后续应用，如果环氧树脂的相对分子质量过大，则溶解性降低，分散困难；因此，上述相对分子质量范围内的环氧树脂效果最佳。优选地，所述流平剂的相对分子质量的范围为5000-10000，如果流平剂的相对分子质量过低，流平效果和增容效果均欠佳，如果流平剂的相对分子质量过高，则溶解度下降，难以分散；因此，上述相对分子质量范围内的流平剂效果最佳。

进一步地，本发明实施例提供的量子点膜中，所述环氧树脂、钙钛矿量子点、流平剂和固化剂的质量比为100：(1-5)：(0.5-2)：(0.5-5)。具体地，环氧树脂与钙钛矿量子点的质量比范围为100：1-5，两者比例范围过大，量子点膜中钙钛矿量子点材料过少，荧光强度不足，影响量子点膜的显示效果，两者比例范围过小，量子点膜中钙钛矿量子点材料含量过高，增加生产成本；环氧树脂与流平剂的质量比范围为100：0.5-2，两者比例过大，量子点膜的平整性和钙钛矿量子点在膜中的分散性不佳，影响量子点膜质量，两者比例过小，容易造成流平剂浪费，增加生产成本；环氧树脂与固化剂的质量比范围为100：0.5-5，两者比例过大，环氧树脂固化效果不好，影响成膜效果，两者比例过小，造成固化剂原料浪费，增加生产成本。

另一方面，本发明实施例还提供了一种量子点膜的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：

s01：提供钙钛矿量子点前驱体溶液；

s02：提供环氧树脂、流平剂和固化剂，所述流平剂选自含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物；将所述环氧树脂、流平剂和固化剂溶于溶剂中，得到第一溶液；

s03：将所述钙钛矿量子点前驱体溶液和所述第一溶液混合，得到前驱体溶液；

s04：将所述前驱体溶液沉积在基底上，进行紫外光固化，得到所述量子点膜。

本发明实施例提供的量子点膜的制备方法，将配钙钛矿量子点前驱体溶液和含有环氧树脂、选自含有环氧基和酯基的丙烯酸型两亲性嵌段聚合物的流平剂和固化剂的第一溶液混合后，直接沉积在基底上，随着溶剂的挥发会生成钙钛矿量子点，而紫外光使环氧树脂固化，从而形成钙钛矿量子点分散均匀的量子点膜。该制备方法操作简单、成本低、批次稳定性好，可进行大批量的生产，易实现工业化，最终可以得到发光纯度高、平整度好、均一性好、稳定性好、且具有优良的显示效果的量子点膜。

进一步地，在上述步骤s01中：钙钛矿量子点前驱体溶液的制备步骤可以为：将一定量的铅盐、铯盐、n，n-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液，接着，依次注入一定量的油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的金属盐分散液即为钙钛矿量子点前驱体溶液。

在该过程中，铅盐、铯盐为反应原料；n，n-二甲基甲酰胺为分散剂，铅盐、铯盐可分散于其中；油酸为稳定剂，通过与金属离子配位，可以有效地加快金属盐的分散效率，并有效地防止分散液沉降。

其中，上述铅盐可以为氯化铅、溴化铅、碘化铅、醋酸铅、碳酸铅；上述铯盐可以为氯化铯、溴化铯、碘化铯、醋酸铯、碳酸铯；上述过程中，铅盐和铯盐中必选一种含有卤素，这样可形成分子通式为cspbx3的钙钛矿量子点；其中，x为卤素，如氯、溴、碘。上述n，n-二甲基甲酰胺可以二甲基亚砜、n，n-二甲基甲酰胺/二甲基亚砜混合液替换；上述油酸可以用十二酸、十四酸、十六酸等长链烷基酸替换；

进一步地，铅盐、铯盐的摩尔比例范围为1:1.5-3，两者比例过大，体系中的铅离子无法完全反应形成钙钛矿量子点，过量的铅离子对环境有较大的污染。离子比例过小，造成铯盐浪费，增加了生产成本；铅盐、n，n-二甲基甲酰胺质量浓度范围为0.1-0.01，浓度过大，铅盐在n，n-二甲基甲酰胺分散困难，无法得到均一的分散液，浓度过低，钙钛矿量子点的合成效率低，不利于工业化生产；铅盐、油酸的摩尔比例范围为1:5-15，两者比例过大，金属盐分散液稳定性不足，容易沉降，两者比例过小，油酸含量过多，不利于后期膜干燥过程。

进一步地，在上述步骤s02中：所述溶剂选自甲苯、环己烷、正己烷和正辛烷中的至少一种。所述流平剂选自可以为聚丙烯酸甲酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸丙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基团、酯基的丙烯酸型嵌段聚合物中的至少一种。所述固化剂选自安息香异丙醚和二苯甲酮中的至少一种。所述钙钛矿量子点的分子通式为cspbx3；其中，x为卤素。

优选地，所述环氧树脂的相对分子质量的范围为1000-8000，所述流平剂的相对分子质量的范围为5000-10000。按所述环氧树脂、流平剂和固化剂的质量比为100：(0.5-2)：(0.5-5)，将所述环氧树脂、流平剂和固化剂溶于溶剂中，得到第一溶液。更进一步地，所述第一溶液中环氧树脂的浓度为0.1-0.5g/ml，如果浓度过大，环氧树脂溶解困难，如果浓度过小，体系中含有大量的溶剂，不利于接下来的干燥过程。

以甲苯为例，配制第一溶液的步骤包括：将一定量的环氧树脂、流平剂、甲苯分别加入烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂完全分散于甲苯中。接着，加入一定量的固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液即为第一溶液。

进一步地，在上述步骤s04中：将所述前驱体溶液沉积在基底上，静置1-4h，再进行所述紫外光固化。在该静置条件下，可以使量子点膜的前驱体溶液中的溶剂挥发完全，从而在紫外光固化前更好地形成钙钛矿量子点。本发明实施例采用紫外光照射的方式固化环氧树脂，固化剂在紫外光的作用下，产生自由基，使高分子之间发生交联或接枝而固化。进一步地，所述紫外光固化的时间为3-10min；如果固化时间过短，环氧树脂固化不完全，影响成膜效果，如果固化时间过长，延长了生产周期，增加生产成本，不利于工业化生产；更进一步地，在功率为300-1000w的紫外灯下进行所述紫外光固化，如果功率过低，光引发固化效果不佳，影响成膜，如果功率过大，能耗增加，不环保，同时增加生产成本。

具体地，在本发明一实施例中，将钙钛矿量子点前驱体溶液迅速加入第一溶液中，快速搅拌均匀，得到前驱体溶液，然后将前驱体溶液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置，待驱体溶液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至紫外光下，曝光一定时间后，使环氧树脂充分固化。最后，将量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的钙钛矿量子点膜。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

1mmol溴化铅、2mmol溴化铯、20mln，n-二甲基甲酰胺一次加入50ml的烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液。接着，依次注入6mmol油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的溴化铅-溴化铯分散液。

30g相对分子量为3000的环氧树脂、0.3g相对分子量为5000的聚丙烯酸甲酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、100ml甲苯分别加入250ml烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂、流平剂完全分散于甲苯中。接着，将往分散液中加入0.3g安息香异丙醚固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液。

将溴化铅-溴化铯分散液迅速加入环氧树脂-甲苯溶液中，快速搅拌均匀，得到含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液。

将上述得到的含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置2h，待反应液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至发光峰为365nm、功率为500w的紫外灯下，曝光5min，使环氧树脂充分固化。最后，将钙钛矿量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的cspbbr3钙钛矿量子点膜。

实施例2

一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

1mmol氯化铅、2mmol氯化铯、20mln，n-二甲基甲酰胺一次加入50ml的烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液。接着，依次注入6mmol油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的氯化铅-氯化铯分散液。

30g相对分子量为3000的环氧树脂、0.3g相对分子量为5000的聚丙烯酸甲酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、100ml甲苯分别加入250ml烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂、流平剂完全分散于甲苯中。接着，将往分散液中加入0.3g安息香异丙醚固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液。

将氯化铅-氯化铯分散液迅速加入环氧树脂-甲苯溶液中，快速搅拌均匀，得到含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液。

将上述得到的含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置2h，待反应液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至发光峰为365nm、功率为500w的紫外灯下，曝光5min，使环氧树脂充分固化。最后，将钙钛矿量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的cspbcl3钙钛矿量子点膜。

实施例3

一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

1mmol碘化铅、2mmol碘化铯、20mln，n-二甲基甲酰胺一次加入50ml的烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液。接着，依次注入6mmol油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的碘化铅-碘化铯分散液。

30g相对分子量为3000的环氧树脂、0.3g相对分子量为5000的聚丙烯酸甲酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、100ml甲苯分别加入250ml烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂、流平剂完全分散于甲苯中。接着，将往分散液中加入0.3g安息香异丙醚固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液。

将碘化铅-碘化铯分散液迅速加入环氧树脂-甲苯溶液中，快速搅拌均匀，得到含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液。

将上述得到的含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置2h，待反应液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至发光峰为365nm、功率为500w的紫外灯下，曝光5min，使环氧树脂充分固化。最后，将钙钛矿量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的cspbi3钙钛矿量子点膜。

实施例4

一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

1mmol溴化铅、2mmol溴化铯、20mln，n-二甲基甲酰胺一次加入50ml的烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液。接着，依次注入6mmol油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的溴化铅-溴化铯分散液。

30g相对分子量为3000的环氧树脂、0.3g相对分子量为5000的聚甲基丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、100ml甲苯分别加入250ml烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂、流平剂完全分散于甲苯中。接着，将往分散液中加入0.3g安息香异丙醚固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液。

将溴化铅-溴化铯分散液迅速加入环氧树脂-甲苯溶液中，快速搅拌均匀，得到含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液。

将上述得到的含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置2h，待反应液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至发光峰为365nm、功率为500w的紫外灯下，曝光5min，使环氧树脂充分固化。最后，将钙钛矿量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的cspbbr3钙钛矿量子点膜。

实施例5

一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：

1mmol溴化铅、2mmol溴化铯、20mln，n-二甲基甲酰胺一次加入50ml的烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液。接着，依次注入6mmol油酸，并搅拌均匀，得到稳定均一的溴化铅-溴化铯分散液。

30g相对分子量为3000的环氧树脂、0.3g相对分子量为5000的聚甲基丙烯酸乙酯-聚丙烯酸缩水甘油酯、100ml甲苯分别加入250ml烧瓶中，室温下搅拌，使环氧树脂、流平剂完全分散于甲苯中。接着，将往分散液中加入0.3g二苯甲酮固化剂，室温下搅拌溶解，并得到环氧树脂-甲苯溶液。

将溴化铅-溴化铯分散液迅速加入环氧树脂-甲苯溶液中，快速搅拌均匀，得到含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液。

将上述得到的含有环氧树脂的钙钛矿量子点反应液铺展在干净的玻璃基板上，室温下静置2h，待反应液中的溶剂挥发完全后，将玻璃基板转移至发光峰为365nm、功率为500w的紫外灯下，曝光5min，使环氧树脂充分固化。最后，将钙钛矿量子点膜从基板转移出来，得到可以应用在显示器件的cspbbr3钙钛矿量子点膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。