一种量子点丝印导光板补色膜制作方法与流程

本发明属于液晶显示背光领域，特别涉及一种量子点丝印导光板补色膜制作方法。

背景技术：

导光板是利用光学级的亚克力、pc板材,然后用具有极高反射率且不吸光的高科技材料，在光学级的亚克力板材底面激光雕刻、v型十字网格雕刻、uv网板印刷技术印上导光点。量子点是一种纳米级晶体，由半导体材料组成。相较于荧光粒子，量子点纳米材料有很多优势，如量子点在较窄的波长带能产生更密集的光且稳定性高，具有优良的可见光区荧光发射性质，激发谱连续分布、荧光峰位置可随其物理尺寸进行调控等。

量子点背光技术不仅能够提升液晶显示器件的效率，而且有效提升了色彩还原能力，是最有前景的色域扩展方案。与量子点膜相对比，丝网印刷量子点网点形式的背光源，在结构设计中减少了量子点材料使用，去除较厚的量子点膜并将量子点与散射网点结合，在生产工艺中仅需改变用于印刷的油墨浆料，因此成为各企业量子点背光技术研究的新方向；在大尺寸薄型化的丝印量子点网点导光板中由于侧入式光源光程的增加，转换面光源出光极不均匀，故在侧入式背光设计中丝印网点设计需要改变入光、远光侧的网点大小，因此大尺寸的薄型化导光板前后网点直径差距过大，使得丝印量子点成板出现近光、远光侧色度衰减呈现梯度的变化。

针对以上出现的现象，有必要提出一种基于量子点丝网印刷导光板补色膜方案和制作系统，该方案在侧入式、薄型化、大尺寸背光结构前提下，根据导光板印刷过程中出现的不同程度的色差，能够具有针对性的制作补色膜解决其色度衰减问题，对于任何一块产生色度衰减的导光板都能检测针对打印补色膜。其中印刷，干燥，检测，打印几个部分的机器通过履带连接，导光板形成流水线自动印刷、干燥、检测和补色膜打印制作，不仅能够有效节约制作时间，还能一体化导光板生产，节约工业化生产的成本，而且解决了侧入式量子点网点形式大尺寸背光源的色度衰减问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种量子点丝印导光板补色膜制作方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种量子点丝印导光板补色膜制作方法，包括如下步骤：

步骤s1、配置量子点浆料，用全自动丝网印刷方法将浆料印刷到导光板上，在导光板上形成有量子点的网点，进入干燥系统进行烘干；

步骤s2、烘干好的导光板进入自动亮度检测仪器，进行色坐标检测并记录，将记录的色坐标值输入主控计算机代入色度衰减公式，通过计算机计算确定k值；

步骤s3、计算机将k值输入3d打印机，在3d打印机下方补色膜模具贴附第一层隔水氧膜后，通过得到的k值改变打印频率f打印补色膜；

步骤s4、补色膜打印成功后贴附第二层隔水氧膜进行紫外光固化，再依次进行导光板、补色膜，增亮膜和扩散膜的贴附。

在本发明一实施例中，所述步骤s1中，量子点浆料的红绿量子点比例为1:8至1:16，量子点导光网点材料选自ii-vi族化合物或iii-v族化合物，为无机化合物或有机化合物，具体包括：硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点材料。

在本发明一实施例中，所述步骤s1中，导光板厚度为0.5mm到2mm之间，光线透过率为92%，导光板所用材料为聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）、聚碳酸酯（pc）、聚丙烯酸甲酯（pma）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）中的一种或几种，导光板材料折射率应大于空气折射率以满足全反射条件。

在本发明一实施例中，所述步骤s1中，不同尺寸的导光板具有不同的网点密度和形状大小，对导光板及其底部网点进行仿真，根据公式：

其中n为网点数量，r(x,y)为(x,y)处网点大小，d²表示网格面积，导光板和光源参数均为确定值，因此a、b均为定值，因此距光源越远，网点数量越多越大，网点分布越稠密；距光源越近，网点数量越少越小，网点分布越稀疏，其中量子点网点直径为200μm~500μm之间，采用随机分布的阵列避免摩尔效应，为得出最佳均匀性，选择适配的网点与导光板自动印刷导光网点。

在本发明一实施例中，所述步骤s1中，采用全自动丝网印刷机将浆料印刷到导光板上，全自动丝网印刷机下方带有固定导光板的履带以传送导光板，主控计算机设置程序使履带上的导光板与其上方的网板对位，全自动丝网印刷机中墨盒根据用量喷涂量子点油墨，然后刮刀工作将量子点油墨印刷到导光板上。

在本发明一实施例中，所述步骤s2中，自动亮度检测仪器能对制作好的导光板进行十八点法测量亮度色坐标，色坐标测量记录之后自动输入主控计算机，利用设置好的程序代入色度衰减公式

η=c-γ；γ=log|ak|d(x,y)

式中γ为实际测量色坐标，c为白光标准色坐标，η为色坐标偏移量，d(x,y)为距led灯距离，a根据导光板尺寸改变而改变，k值影响色坐标衰减速度，与led相距同一距离时k越大色坐标偏移量η越严重。

在本发明一实施例中，所述步骤s3中，补色膜为被上下两片隔水氧膜包裹的量子点薄膜，所述隔水氧膜为聚酰亚胺薄膜、pet薄膜、pet为基材的复合膜、pmma薄膜或聚乙烯醇薄膜中的一种或多种，厚度为10μm~100μm，所述补色膜内添加量子点材料选自ii-vi族化合物或iii-v族化合物，为无机化合物或有机化合物，具体包括：硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点材料，所述补色膜为矩形膜片，通过添加红外固化胶或紫外固化胶固化成膜，膜层厚度为100μm~200μm，120μm~220μm或150μm~240μm。

在本发明一实施例中，所述步骤s4中，增亮膜由多层光学膜组成，包括第一聚合物层、第二聚合物层，材料为聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、醋酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚环烯烃、聚酰亚胺，玻璃中的一种或者他们的组合、共混物，第一聚合物层为具有棱柱状元件阵列，其成分为紫外光固化胶，增亮膜的总厚度为75μm。

在本发明一实施例中，所述步骤s4中，扩散膜是具有棱镜或微透镜结构的高辉度扩散片，通过印刷工艺将散射离粒子型湿粒子涂层和表面微观结构型紫外涂层印制到膜片上。

在本发明一实施例中，所述导光板制作工艺流程如下：

（1）按1:8至1:16比例称量好红绿量子点，在红绿量子点内分别加入3~4ml甲苯充分溶解，溶解之后用移液枪将量子点溶液添加到称量好的具有多种散射粒子的油墨中，在其中添加磁子，再用搅拌器进行搅拌混合，温度设置为50℃，转速600转/每分钟，搅拌2个半小时直至搅拌均匀甲苯蒸发粘度合适为止，形成适合印刷的量子点浆料；将量子点溶于氯苯溶液中，在低功率的超声仪中超声震荡5~10min使量子点分散均匀，其中量子点质量分数为2wt%,过滤待用，然后称量折射率为1.48的uv胶，其成分包括有丙烯酸酯类预聚物、活性单体和紫外光引发剂，再加入氯苯，uv胶占溶液质量分数为29.2wt%，将量子点溶液和uv胶分别放入3d打印设备两个储墨盒内；

（2）采用pmma或pc制作的导光板，对导光板及其底部网点进行仿真，选择适配的网点与导光板，将制作好的印刷网板放到网板固定支架上，设置好履带上导光板支架与网板支架，对齐位置，将配置好的量子点浆料放在墨盒中，当导光板通过履带传送到与网板对齐重合的固定位置时，网板支架下降，贴合导光板，此时墨盒中喷头将量子点浆料喷到网板上，喷好后刮刀自动下移到设置好的位置进行刮涂网板印刷，网点印刷好后网板支架上升，履带移动将导光板传送至烘箱，放入干燥系统50℃烘烤5分钟；

（3）履带继续将烘烤干燥完成的导光板传送到自动亮度计，将导光板放入自动亮度计检测支架上，亮度计在上下左右滑轨上移动检测18点色坐标值，然后输入主控计算机，根据色度衰减公式：

η=c-γ；γ=log|ak|d(x,y)

式中γ为实际测量色坐标，c为白光标准色坐标，η为色坐标偏移量，d(x,y)为距led灯距离,a根据导光板尺寸改变而改变，k值影响色坐标衰减速度，与led相距同一距离时k越大色坐标偏移量η越严重，然后根据18点法测量到的导光板色坐标偏移值，计算机计算出打印控制k值；

（4）将长方体形补色膜模具底部贴附第一隔水氧膜，根据主控计算机计算的k值设定3d打印机脉冲频率：

k∝f

式中f为打印机频率，色差大的打印频率f大，随k值降低量子点溶液喷涂频率f降低，uv胶喷涂频率不变，然后机器向模具内同时喷涂量子点溶液和uv胶，喷涂完成后再将第二隔水氧膜贴附于量子点油墨上，再进行紫外光固化，然后拆除模具得到已经制作完成的补色膜，将导光板和补色膜贴合完成。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明针对丝网印刷网点导光板的近光侧色差问题得到很好的改善，优化了丝网印刷导光板补色制作技术，全套做到自动化生产，能够针对不同尺寸，不同厚度，不同色差的导光板进行即时补色膜打印制作，大大降低量子点丝印导光板色差，使液晶显示色域和产品竞争利提高。

附图说明

图1为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法流程图；

图2为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法生产线；

图3为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法丝网印刷机；

图4为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法色度衰减检测计；

图5为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法补色膜3d打印机；

图6为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法导光板结构图；

图7为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法补色膜长方体模具；

图8为本发明的量子点丝印导光板补色膜制作方法制作的具有量子点浓度变化的补色膜；

图中：1-丝网印刷机、101-刮刀、102-浆料盒、103-量子点浆料喷头、104-网板支架、105-网板、2-干燥系统、3-夹爪机械臂、4-自动亮度检测计、401-亮度计、402-u型导光板支架、403-双向滑轨、5-碾轮机械臂、6-3d打印机、601-量子点喷头、602-uv胶喷头、603-量子点溶液盒、604-uv胶墨盒、605-打印机补色膜模具支架滑轨、7-导光板定位架、8-导光板，9-黑箱、10-补色膜长方体模具、11-补色膜、12-第一隔水氧膜、13-第二隔水氧膜、14-增亮膜、15-扩散膜、16-反射膜，7-led灯。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种量子点丝印导光板补色膜制作方法，包括如下步骤：

步骤s1、配置量子点浆料，用全自动丝网印刷方法将浆料印刷到导光板上，在导光板上形成有量子点的网点，进入干燥系统进行烘干；

步骤s2、烘干好的导光板进入自动亮度检测仪器，进行色坐标检测并记录，将记录的色坐标值输入主控计算机代入色度衰减公式，通过计算机计算确定k值；

步骤s3、计算机将k值输入3d打印机，在3d打印机下方补色膜模具贴附第一层隔水氧膜后，通过得到的k值改变打印频率f打印补色膜；

步骤s4、补色膜打印成功后贴附第二层隔水氧膜进行紫外光固化，再依次进行导光板、补色膜，增亮膜和扩散膜的贴附。

以下为本发明的具体实现过程。

一种量子点丝印导光板补色膜制作方法，包括如下步骤：

步骤1、配置量子点浆料，用全自动丝网印刷的方法将浆料印刷到导光板上，形成有量子点的网点，进入干燥系统进行烘干；

步骤2、烘干好的导光板进入自动亮度检测仪器，进行色坐标检测并记录，将记录的色坐标值输入主控计算机代入色坐标偏差公式：η=c-γ，γ=log|ak|d(x,y)，通过计算机计算确定k值；

步骤3、计算机将k值输入3d打印机，将3d打印机下方补色膜模具贴附第一层隔水氧膜后，通过得到的k值改变打印频率f打印补色膜；

步骤4、补色膜打印成功后贴附第二层隔水氧膜进行紫外光固化，再依次进行导光板、补色膜，增亮膜和扩散膜的贴附；

本实施例中，所述步骤1中红绿量子点比例为1:8至1:16，量子点导光网点材料可以选自ii-vi族化合物，也可以选自iii-v族化合物，可以是无机化合物，也可以是有机化合物，优选硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点材料。

本实施例中，所述步骤1中导光板厚度为0.5mm到2mm之间，光线透过率约为92%左右，所用材料为聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）、聚碳酸酯（pc）、聚丙烯酸甲酯（pma）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）中的一种或几种，导光板材料折射率应大于空气折射率以满足全反射条件。

本实施例中，所述步骤1中不同尺寸的导光板具有不同的网点密度和形状大小，对导光板及其底部网点进行仿真，根据公式：

其中n为网点数量，r(x,y)为(x,y)处网点大小，d²表示网格面积，导光板和光源参数均为确定值，所以a、b均为定值，所以，距光源越远，网点数量越多越大，网点分布越稠密；距光源越近，网点数量越少越小，网点分布越稀疏，其中量子点网点直径为200μm~500μm之间，采用随机分布的阵列避免摩尔效应，为得出最佳均匀性，选择合适的网点与不同尺寸导光板相匹配自动印刷导光网点。

本实施例中，所述步骤1中使用全自动丝网印刷机，丝网印刷机下方带有固定导光板的履带传送导光板，主控计算机设置程序使履带上的导光板与上方网板对位，丝网印刷机中墨盒根据用量喷涂量子点油墨，然后刮刀工作将量子点油墨印刷到导光板上。

本实施例中，所述步骤2中自动亮度检测仪器能对制作好的导光板进行十八点法测量亮度色坐标，色坐标测量记录之后自动输入主控计算机，利用设置好的程序代入色度衰减公式

η=c-γ；γ=log|ak|d(x,y)

进行计算，式中γ为实际测量色坐标，c为白光标准色坐标，η为色坐标偏移量，d(x,y)为距led灯距离,a根据导光板尺寸改变而改变，k值影响色坐标衰减速度，与led相距同一距离时k越大色坐标偏移量η越严重。得出控制k值，主控计算机再通过k值控制打印机频率f，在系统里主控计算机控制协调整个系统的运作。

本实施例中，所述步骤3中补色膜为被上下两片隔水氧膜包裹的量子点薄膜，所述隔水氧膜为聚酰亚胺薄膜、pet薄膜、pet为基材的复合膜、pmma薄膜或聚乙烯醇薄膜中的一种或多种，厚度为10μm~100μm，所述补色膜内添加量子点材料可以选自ii-vi族化合物，也可以选自iii-v族化合物，可以是无机化合物，也可以是有机化合物，优选硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点材料，所述补色膜为矩形膜片，通过添加红外固化胶或紫外固化胶固化成膜，膜层厚度为100μm~200μm，120μm~220μm或150μm~240μm。

本实施例中，所述步骤4中增亮膜为由多层光学膜组成，包括第一第二聚合物层，材料可为聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、醋酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚环烯烃、聚酰亚胺，玻璃或者他们的组合或共混物，第一聚合物层为具有棱柱状元件阵列，其成分为紫外光固化胶，增亮膜的总厚度为75μm。

本实施例中，所述步骤4中扩散膜是具有棱镜或微透镜结构的高辉度扩散片，通过印刷工艺将散射离粒子型湿粒子涂层和表面微观结构型紫外涂层印制到膜片上。

本实施例中，所述导光板制作工艺流程如下：

（1）按1:8至1:16比例称量好红绿量子点，在红绿量子点内分别加入3~4ml甲苯充分溶解，溶解之后用移液枪将量子点溶液添加到称量好的具有多种散射粒子的油墨中，在其中添加磁子，再用搅拌器进行搅拌混合，温度设置为50℃，转速600转/每分钟，搅拌2个半小时直至搅拌均匀甲苯蒸发粘度合适为止，形成适合印刷的量子点浆料。将量子点溶于氯苯溶液中，在低功率的超声仪中超声震荡5~10min使量子点分散均匀，其中量子点质量分数为2wt%,过滤待用，然后称量折射率为1.48的uv胶，其成分包括有丙烯酸酯类预聚物、活性单体和紫外光引发剂，再加入氯苯，uv胶占溶液质量分数为29.2wt%，将量子点溶液和uv胶分别放入3d打印设备两个储墨盒内。

（2）pmma或pc制作的导光板，对导光板及其底部网点进行仿真，选择合适的网点分布与不同尺寸导光板相匹配，将制作好的印刷网板放到网板固定支架上，设置好履带上导光板支架与网板支架对齐位置，将配置好的量子点浆料放在墨盒中，当导光板通过履带传送到与网板对齐重合的固定位置时，网板支架下降，贴合导光板，此时墨盒中喷头将量子点浆料喷到网板上，喷好后刮刀自动下移到设置好的位置进行刮涂网板印刷，网点印刷好后网板支架上升，履带移动将导光板传送至烘箱，放入干燥系统50℃烘烤5分钟。

（3）履带继续将烘烤干燥完成的导光板传送到自动亮度计，将导光板放入自动亮度计检测支架上，亮度计在上下左右滑轨上移动检测18点色坐标值，然后输入主控计算机，根据色度衰减公式：

η=c-γ；γ=log|ak|d(x,y)

式中γ为实际测量色坐标，c为白光标准色坐标，η为色坐标偏移量，d(x,y)为距led灯距离,a根据导光板尺寸改变而改变，k值影响色坐标衰减速度，与led相距同一距离时k越大色坐标偏移量η越严重，然后根据18点法测量到的导光板色坐标偏移值，计算机计算出打印控制k值。

（4）将长方体形补色膜模具底部贴附第一隔水氧膜，根据主控计算机计算的k值设定3d打印机脉冲频率：

k∝f

式中f为打印机频率，色差大的打印频率f大，随k值降低量子点溶液喷涂频率f降低，uv胶喷涂频率不变，然后机器向模具内同时喷涂量子点溶液和uv胶，喷涂完成后再将第二隔水氧膜贴附于量子点油墨上，再进行紫外光固化，然后拆除模具得到已经制作完成的补色膜，将导光板和补色膜贴合完成。

实施例一：

如图1所示为本实施例的流程图，本实施例使用cdse量子点，按1:8至1:16的比例称量量子点，按红色量子点8mg，绿色量子点96mg，称量好放入比色皿中，将具有散射粒子的油墨1.5g称量好放入烧杯，用移液枪在红色量子点里加入3ml甲苯，绿色量子点里加入4ml甲苯并且加入磁子放到磁力搅拌器上搅拌溶解，设置转速500转/每分钟，在室温下搅拌10充分溶解，将溶解好的红绿量子点溶液用移液枪加入称量好的油墨中，加入磁子，再用搅拌器进行搅拌均匀混合，温度设置为50℃，转速600转/每分钟，搅拌2个半小时直至搅拌均匀甲苯蒸发粘度合适为止，形成适合印刷的量子点浆料倒入浆料盒102内盖好备用。再按红色量子点16mg，绿色量子点192mg称量好，分别加入6ml和8ml氯苯，放入低功率的超声仪中超声震荡10min使量子点分散均匀，过滤待用。然后称量折射率为1.48的uv胶2.5g，其成分包括有丙烯酸酯类预聚物、活性单体和紫外光引发剂，再加入6ml的氯苯，将混合物放到磁力搅拌器上在室温下，600转/每分钟进行搅拌30min溶解均匀，uv胶与氯苯的体积比大约为1:2，此时粘度约为7.31cp较适合打印，将量子点溶液和uv胶分别放入3d打印机6中量子点溶液盒603和uv胶墨盒盖好备用，配置量子点浆料部分完成。

将用pmma制作好的15.6寸厚度1mm的导光板8放到履带上的导光板定位架7上，履带带着导光板移动将导光板传送到丝网印刷机1下方，当导光板定位架传送到网板支架104下方与网板105定位吻合时，履带停止，网板支架104下移至与导光板贴合，丝网印刷机1上的伸缩臂下移，当刮刀101与网板105接触时立即停止，将浆料盒102内量子点浆料通过喷头103挤压出，挤压完成后，刮刀101刮涂网板将网点印上导光板，网点印刷完成后履带移动将导光板传送至干燥系统2中，在干燥系统中50℃烘烤5分钟。烘烤完成后履带移动将导光板往自动亮度检测计方向传送，丝网印刷导光板部分完成。

当履带将导光板支架传送进入黑箱9中，夹爪机械臂3将导光板夹起，机械臂设定按长边在上将导光板放入u形导光板支架402内，亮度计401在双向滑轨403内可以上下左右移动，检测导光板的18点色坐标，自动将检测到的色坐标输入主控计算机带入色度衰减公式

η=c-γ；γ=log|ak|d(x,y)

计算出k值，而k∝f，色度衰减越严重k越大，而3d打印机脉冲频率f越高，此时液滴下降的速度越快，嵌入的量子点越多，能够将色度衰减得严重的部位补充更多量子点，起到针对性补色作用。检测好后夹爪机械臂3将导光板夹起按原位置放入导光板定位架7上，履带继续向3d打印机6传送导光板。与此同时，喷墨打印机右前方的夹爪机械臂夹起厚度为10μm的第一隔水氧膜，根据对位贴附于补色膜长方体模具10内，在这里第一第二隔水氧膜都是由pet基材制作成的复合膜片，碾轮机械臂5用碾轮从上至下按压碾过膜片使其贴合。贴好后主控计算机根据收到的k∝f设置打印机参数，采用standardwave脉冲，脉冲频率设定为2000hz，喷嘴距离基板的高度规范设定为1mm，打印膜厚为120μm。先进行色度衰减严重一侧打印，补色膜长方体模具通过打印机补色膜模具支架滑轨605前后左右移动，量子点喷头601和uv胶喷头602同时进行喷涂，先进行长边方向喷涂，再随着打印的进行向短边方向换行，并且主控计算机根据k∝f调低量子点溶液喷头的频率使喷出的量子点含量改变，直至打印完成，然后夹爪机械臂再贴附第二隔水氧膜13，再开启紫外灯照射固化1min，此时导光板传送到夹爪机械臂中点停止，定位成功后，机械臂从模具中取出制作好的补色膜组合膜并贴合于导光板上，取出导光板。

选择涂覆铝的反射膜，间隔为5mm的蓝光发光led，包含第一第二聚合物层的增亮膜，第二层聚合物为聚碳酸酯，具有微透镜结构的扩散膜，将反射膜16、led灯条17、导光板8和补色膜组合膜、增亮膜14，扩散膜15依次组装得到补色完成的导光板以及背光模组。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。