量子点光学膜的制作方法

1.本发明涉及一种光学薄膜，尤其涉及一种量子点光学膜。


背景技术：

2.量子点是具有纳米尺寸和球形的半导体粒子。当量子点被光或电激发时，可以产生彩色光谱。激发光的颜色由量子点的材料和大小决定。因为量子点可以改变光源发出的光的颜色，所以它们可以广泛用于显示设备，例如液晶显示器(lcd)。量子点可以增强显示设备的色域、颜色和亮度，使得显示设备可以具有大约110％ntsc(国家电视系统委员会)的色域。
3.传统的用于保护量子点层的阻挡膜是通过昂贵的真空设备通过溅射制备的。此外，量子点层的表面与需要进行表面黏合处理的传统阻挡膜的表面之间的黏合性经常存在问题。
4.因此，本发明提出了一种新的解决方案来克服上述缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的是在于提供一种量子点光学膜。
6.为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：
7.本发明提供一种量子点光学膜，所述量子点光学膜包括：
8.一量子点层，包括一黏合剂和分散在所述黏合剂中的多个量子点；
9.一第一涂层，其中所述第一涂层是通过在所述量子点层的上表面上涂覆一第一材料而形成，所述第一材料包括一第一聚合物和分散在所述第一聚合物中的多个第一黏土碎片，其中所述第一黏土碎片能够防水和抗氧；以及
10.一第二涂层，其中所述第二涂层是通过在所述量子点层的下表面上涂覆一第二材料而形成，所述第二材料包括一第二聚合物和分散在所述第二聚合物中的多个第二黏土碎片，其中所述第二黏土碎片能够防水和抗氧。
11.本发明还提供一种量子点光学膜，所述量子点光学膜包括：
12.一量子点层，包括一黏合剂和分散在所述黏合剂中的多个量子点；
13.一第一基膜；以及
14.一第一涂层，其中所述第一涂层的上表面涂覆在所述第一基膜的下表面上，所述第一涂层的下表面设置在所述量子点层的上表面上，其中所述第一涂层包括一第一聚合物和分散在所述第一聚合物中的多个第一黏土碎片，其中所述第一黏土碎片能够防水和抗氧。
15.在一个实施例中，所述量子点光学膜还包括一第二基膜以及一第二涂层，其中所述第二涂层的下表面涂覆在所述第二基膜的上表面上，所述第二涂层的上表面设置在所述量子点层的下表面上，其中所述第二涂层包括一第二聚合物和分散在所述第二聚合物中的多个第二黏土碎片，其中所述第二黏土碎片能够防水和抗氧。
16.在一个实施例中，所述量子点光学膜还包括一第三涂层，涂覆在所述第一基膜的上表面上，其中所述第三涂层包括一第三聚合物和分散在所述第三聚合物中的多个第三黏土碎片，其中所述第三黏土碎片能够防水和抗氧。
17.在一个实施例中，所述量子点光学膜还包括一第四涂层，涂覆在所述第二基膜的下表面上，其中所述第四涂层包括一第四聚合物和分散在所述第四聚合物中的多个第四黏土碎片，其中所述第四黏土碎片能够防水和抗氧。
18.在一个实施例中，所述第一涂层的厚度为5-60μm。
19.在一个实施例中，各个所述黏土碎片包括以下材料中的至少一种：玻璃片、云母、蒙脱石、滑石、硅酸钙、硅酸铝。
20.在一个实施例中，所述第一基膜包括以下至少一种：pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、par(聚丙烯酸酯)、pc(聚碳酸酯)或tac(三乙酸纤维素)。
21.在一个实施例中，所述第二基膜包括以下至少一种：pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、par(聚丙烯酸酯)、pc(聚碳酸酯)或tac(三乙酸纤维素)。
22.在一个实施例中，所述第一基膜具有一第一主表面，所述第一主表面包括一第一结构化表面。
23.在一个实施例中，所述第二基膜具有一第二主表面，所述第二主表面包括一第二结构化表面。
24.在一个实施例中，所述量子点光学膜还包括多个扩散粒子，分散在所述黏合剂中，其中所述扩散粒子包括有机粒子，且所述扩散粒子在所述黏合剂中的浓度为2-40wt％。
25.在一个实施例中，所述扩散粒子包括有机粒子，且所述扩散粒子在所述黏合剂中的浓度为5-15wt％。
26.在一个实施例中，所述第一聚合物包括丙烯酸树脂。
27.在一个实施例中，所述丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂单体(monomer)型或多体(oligomer)型。
28.在一个实施例中，所述第二聚合物包括丙烯酸树脂。
29.在一个实施例中，所述第一黏土碎片在所述第一聚合物中的浓度为0.05-10wt％。
30.在一个实施例中，所述第一黏土碎片在所述第一聚合物中的浓度为0.1-5wt％。
31.在一个实施例中，所述量子点包括镉(cd)，且所述镉在所述黏合剂中的浓度为0.1-20wt％。
32.在一个实施例中，所述量子点光学膜的厚度为60-350μm。
附图说明
33.图1为量子点光学膜的剖面示意图。
34.图2为本发明一个实施例的量子点光学膜的剖面示意图。
35.图3a为本发明一个实施例的量子点光学膜的剖面示意图。
36.图3b为本发明一个实施例的量子点光学膜的剖面示意图。
37.图3c为本发明一个实施例的量子点光学膜的剖面示意图。
38.图4为本发明一个实施例的量子点光学膜的形成方法。
39.图5为本发明一个实施例的量子点光学膜的形成方法。
40.图6是比较不同阻隔膜的穿透率的图表。
41.图7是比较不同阻隔膜的亮度的图表。
42.图8是比较不同阻隔膜的x-颜色退化的图表。
43.图9是比较不同阻隔膜的y-颜色退化的图表。
44.附图标号说明：
45.量子点光学膜-100；
46.量子点-101a；
47.量子点层-101；
48.第一阻挡层-102；
49.第二阻挡层-103；
50.黏合剂-101b；
51.扩散粒子-101d；
52.量子点光学膜-200；
53.量子点层-201；
54.第一涂层-202；
55.第二涂层-203；
56.黏合剂-201b；
57.量子点-201a；
58.第一聚合物-202p；
59.第一黏土碎片-202l；
60.第二聚合物-203p；
61.第二黏土碎片-203l；
62.扩散粒子-201d；
63.量子点光学膜-300a；
64.量子点光学膜-300b；
65.量子点光学膜-300c；
66.量子点层-301；
67.量子点-301a；
68.黏合剂-301b；
69.第一涂层-302；
70.第二涂层-303；
71.第一基膜-304；
72.第二基膜-305；
73.第三涂层-306；
74.第四涂层-307；
75.第一聚合物-302p；
76.第一黏土碎片-302l；
77.第二聚合物-303p；
78.第二黏土碎片-303l；
79.扩散粒子-301d
80.结构化表面-304m；
81.结构化表面-305m；
82.结构化表面-306m；
83.结构化表面-307m。
具体实施方式
84.下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
85.量子点光学膜中的量子点对降解高度敏感，因此量子点薄膜应具有优异的阻隔性，以防止氧气或水对量子点光学膜中的量子点造成损害，这会降低量子点光学膜的性能。如图1所示，量子点光学膜100包括第一组隔层102、第二组隔层103和量子点层101，量子点层101包括位于第一组隔层102和第二组隔层103之间的黏合剂101b。多个量子点101a分散在黏合剂101b中。传统阻挡层102、103可以保护量子点101a免受氧气或水造成的损坏。此外，可以在黏合剂101b中设置扩散粒子101d。
86.近年来，塑料填充改性是塑料行业的新兴产业。随着塑料工业的飞速发展，过去的单一填充母粒技术已经发展到添加无机材料、化学助剂等各类材料，使其突出各自的特性和兼容性，并通过高温等先进工艺技术混合挤出薄膜拉伸技术，已成为塑料制品特殊性能现代化的重要途径之一。随着纳米尺度的小型化，无机材料的功能也被赋予了新颖独特的性能，可以进一步提高复合塑料的物理力学性能。
87.纳米复合材料的填料目前为二维层状结构，具有传统复合材料不具备的诸多特性，如高阻气性、低吸湿性、纳米级分散尺度等。聚合物性能大大提高。黏土由多个硅酸盐层组成，可以均匀分布在聚合物基材中，迫使气体分子不能直线扩散，需要绕道，从而增加基材的阻气性能。这种填充改性技术也可以应用于光学薄膜领域。在当代显示技术中，流行的量子点背光源的高色域和高纯度可以创造出更加逼真和平衡的色彩表现。但是，该技术所使用的量子点光学膜，其上、下层需要使用传统的阻气膜来保护中间的量子点胶层。此外，传统的阻气膜制备方法是在pet薄膜表面汽化沉积无机氧化物(溅射或气相沉积)，工艺技术昂贵。同时，量子点薄膜产品的生产过程繁琐，极大地影响了生产过程。光学膜的适用性和普及性受到限制。
88.本发明的一个目的是开发一种涂层阻隔膜，它是一种经过表面改性的具有防水和抗氧功能的无机层状黏土，纳米级分散在丙烯酸树脂的横截面中。它可以通过镀膜技术形成纳米级分散的有机-无机复合膜，还可以达到良好的发光效果和发光均匀性。
89.阻隔涂料组合物包括单体组合，该单体组合包括具有丙烯酸酯的第一单体和具有丙烯酸酯的第二单体，以及分散在单体组合中的多个有机改性黏土碎片。基于组合物的总重量，阻隔涂料组合物可以包含少于10％的有机溶剂。
90.黏土碎片可包括绿土、云母黏土、蛭石黏土、蒙脱石黏土、含铁蒙脱石黏土、贝得石黏土、皂石黏土、锂蒙脱石黏土、辉石黏土、绿泥石黏土、阴离子黏土、磷酸锆、高岭石、凹凸
棒土、伊利石、埃洛石、硅藻土、漂白土、煅烧硅酸铝、水合硅酸铝、硅酸铝镁、硅酸钠和硅镁酸，或它们的组合。量子点-聚合物复合材料可以具有任何形状或尺寸，但通常为球形、椭圆形、多面体、棒形或不规则形状。例如，量子点-聚合物复合材料可以具有片、条、管或管的形状。
91.图2为本发明一个实施例的量子点光学膜200的剖面示意图。量子点光学膜200包括量子点层201以及第一涂层202和第二涂层203，其中量子点层201包括黏合剂201b和分散在黏合剂201b中的多个量子点201a，其中第一涂层202设置在量子点层201的上表面，第二涂层203设置在量子点层201的下表面，其中第一涂层202是通过在量子点层201的上表面上涂覆第一材料而形成，所述第一材料包括第一聚合物202p和分散在第一聚合物202p中的多个第一黏土碎片202l，其中第一黏土碎片202l中的每一个黏土碎片具有防水、抗氧的能力，其中第二涂层203是通过在量子点层201的下表面上涂覆第二材料而形成，所述第二材料包括第二聚合物203p和分散在第二聚合物203p中的多个第二黏土碎片203l，其中第二黏土碎片203l中的每一个黏土碎片都能够防水和抗氧。在一个实施例中，第一黏土碎片202l中的每一个黏土碎片的外表面被处理，使得黏土碎片能够防水和抗氧。
92.在一个实施例中，多个扩散粒子201d分散在量子点层201的黏合剂201b中。
93.在一个实施例中，扩散粒子201d包括有机粒子，且扩散粒子201d在黏合剂201b中的浓度为2-40wt％。
94.在一个实施例中，扩散粒子201d包括有机粒子，且扩散粒子201d在黏合剂201b中的浓度为5-15wt％。
95.在一个实施例中，第一聚合物202p包括丙烯酸树脂。
96.在一个实施例中，第二聚合物203p包括丙烯酸树脂。
97.在一个实施例中，丙烯酸树脂包括单体(monomer)类型。
98.在一个实施例中，丙烯酸树脂包括多体(oligomer，低聚物)类型。
99.在一个实施例中，量子点层201的黏合剂201b包括pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
100.在一个实施例中，量子点201a包括红色量子点和绿色量子点。
101.在一个实施例中，量子点层201中的量子点201a在黏合剂201b中的浓度为0.05-20wt％。
102.在一个实施例中，量子点层201a中的量子点201a在黏合剂201b中的浓度为0.05-8wt％。
103.在一个实施例中，量子点光学膜200的厚度在25-350μm的范围内。
104.在一个实施例中，量子点层201的黏合剂201b为以下至少一种：pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、par(聚丙烯酸酯)、pc(聚碳酸酯)或tac(三乙酸纤维素)。
105.在一个实施例中，各个黏土碎片由多个硅酸盐层组成。
106.在一个实施例中，各个黏土碎片包括以下材料中的至少一种：玻璃片、云母、蒙脱石、滑石、硅酸钙、硅酸铝。
107.在一个实施例中，第一黏土碎片202l在第一聚合物202p中的浓度为0.05-10wt％。
108.在一个实施例中，第一黏土碎片202l在第一聚合物202p中的浓度为0.1-5wt％。
109.在一个实施例中，第一涂层202的厚度在5-60μm的范围内。
110.在一个实施例中，量子点光学膜200的厚度在60-350μm的范围内。
111.在一个实施例中，量子点201a包括镉(cd)。
112.在一个实施例中，镉在黏合剂201b中的浓度为0.1-20wt％。
113.在一个实施例中，镉在黏合剂201b中的浓度为0.3-8wt％。
114.图3a为本发明一个实施例的量子点光学膜300a的剖面示意图。量子点光学膜300a包含：一量子点层301，包含一黏合剂301b和分散在黏合剂301b中的多个量子点301a；第一基膜304，例如光学膜；以及第一涂层302，其中第一涂层302的上表面涂覆在第一基膜304的下表面上，第一涂层302的下表面层压在量子点层301的上表面上，其中第一涂层302包括第一聚合物302p和分散在第一聚合物302p中的多个第一黏土碎片302l，其中第一黏土碎片302l能够防水和抗氧，其中第一基膜304和涂覆在第一基膜304上的第一涂层302形成第一阻隔膜。
115.在一个实施例中，如图3a所示，量子点光学膜300a还包括第二涂层303和第二基膜305，其中第二涂层303的下表面涂覆在第二基膜305的上表面上，第二涂层303的上表面层压于量子点层301的下表面上，其中第二涂层303包括第二聚合物303p和分散在第二聚合物303p中的多个第二黏土碎片303l，其中第二黏土碎片303l能够防水和抗氧，其中第二基膜305和涂覆在第二基膜305上的第二涂层303形成第二阻隔膜。
116.图3b为本发明一个实施例的量子点光学膜300b的剖面示意图。量子点光学膜300b包含：一量子点层301，包含一黏合剂301b和分散在黏合剂301b中的多个量子点301a；第一基膜304；以及第一涂层302，其中第一基膜304的下表面设置在量子点层301的上表面上，第一涂层302涂覆在第一基膜304的上表面上，其中第一涂层302包括第一聚合物302p和分散在第一聚合物302p中的多个第一黏土碎片302l，其中第一黏土碎片302l能够防水和抗氧。
117.在一个实施例中，如图3b所示，量子点光学膜300b还包括第二涂层303和第二基膜305，其中第二基膜305的上表面设置在量子点层301的下表面上，第二涂层303涂覆在第二基膜305的下表面上，其中第二涂层303包括第二聚合物303p和分散在第二聚合物303p中的多个第二黏土碎片303l，其中第二黏土碎片303l能够防水并且抗氧。
118.图3c为本发明一个实施例的量子点光学膜300c的剖面示意图。量子点光学膜300c包含：一量子点层301，包含一黏合剂301b和分散在黏合剂301b中的多个量子点301a；第一基膜304；以及第一涂层302，其中第一涂层302的上表面涂覆在第一基膜304的下表面上，第一涂层302的下表面层压在量子点层301的上表面上，其中第一涂层302包括第一聚合物302p和分散在第一聚合物302p中的多个第一黏土碎片302l，其中第一黏土碎片302l能够防水和抗氧。
119.在一个实施例中，如图3c所示，量子点光学膜300c还包括第二涂层303和第二基膜305，其中第二涂层303涂覆在第二基膜305的上表面上，第二涂层303的上表面层压在量子点层301的下表面上，其中第二涂层303包括第二聚合物303p和分散在第二聚合物303p中的多个第二黏土碎片303l，其中第二黏土碎片303l能够防水并且抗氧。
120.在一个实施例中，如图3c所示，量子点光学膜300c还包括第三涂层306，其涂覆在第一基膜304的上表面上，其中第三涂层306包括第三聚合物和分散在第三聚合物中的多个第三黏土碎片，其中第三黏土碎片都能够防水和抗氧。
121.在一个实施例中，如图3c所示，量子点光学膜300c还包括第四涂层307，其涂覆在
8wt％。
143.在一个实施例中，量子点光学膜的厚度为25-350μm。
144.在一个实施例中，如图4所示，其为一种形成量子点光学膜的方法，所述方法包括以下步骤：
145.步骤401：形成一量子点层，所述量子点层包括一黏合剂和分散在所述黏合剂中的多个量子点；
146.步骤402：在所述量子点层的上表面上涂覆一第一材料以形成一第一涂层，所述第一材料包括一第一聚合物和分散在所述第一聚合物中的多个第一黏土碎片，其中所述第一黏土碎片能够防水且抗氧。
147.在一个实施例中，该方法还包括通过在量子点层的下表面上涂覆一第二材料来形成一第二涂层，所述第二材料包括一第二聚合物和分散在所述第二聚合物中的多个第二黏土碎片，其中所述第二黏土碎片能够防水和抗氧。
148.在一个实施例中，所述第一黏土碎片中的每一个的外表面被改性为能够防水和抗氧。
149.在一个实施例中，所述第二黏土碎片中的每一个的外表面被改性为能够防水和抗氧。
150.在一个实施例中，如图5所示，其为一种形成量子点光学膜的方法，所述方法包括以下步骤：
151.步骤501：将一层状结构的无机黏土和丙烯酸树脂混合形成混合物，其中所述层状结构的无机黏土分散在所述丙烯酸树脂中，且所述无机黏土能防水且抗氧；
152.步骤502：将所述混合物涂覆在一塑料薄膜上，通过交联反应形成一有机无机混合的复合材料光学薄膜；
153.步骤503：将所述复合材料光学薄膜与一量子点树脂层贴合，以形成一量子点光学膜。
154.交联反应后，层状结构无机黏土和丙烯酸树脂实现纳米级分散，可通过涂覆工艺应用于塑料光学薄膜。同时与原塑料光学薄膜的力学性能和透光率相兼容，可以体现量子点的高光转换效果，从而有助于提高量子点光学膜在光学领域的应用和普及。对于有机/无机复合光学薄膜，无机黏土的层状结构可以有效抑制气体的线性扩散路径，其气体阻隔率可提高70％以上，有助于提高量子光学的可靠性和稳定性。圆点光学薄膜具有工艺简单、成本低、附着力好等优点。
155.在一个实施例中，黏土聚合物可以通过两种单体的交联形成，其分散在阻隔膜中。黏土碎片的形成方法可以是离子交换等。黏土分散液可以直接加入溶剂中，使黏土与溶剂充分均匀混合。黏土可以是以下材料：绿土、云母黏土、蛭石黏土、蒙脱石黏土、含铁蒙脱石黏土、贝得石黏土、皂石黏土、锂蒙脱石黏土、辉石黏土、绿脱石黏土、阴离子黏土、磷酸锆、高岭石、凹凸棒土、伊利石、埃洛石、硅藻土、漂白土、煅烧硅酸铝、水合硅酸铝、硅酸铝镁、硅酸钠和硅酸镁，或它们的组合。
156.在一个实施例中，黏土碎片的平均厚度在100-400nm的范围内。在一个实施例中，溶剂可以是醚溶剂、酮溶剂、醇溶剂等。在一个实施例中，黏土碎片与溶剂的比例为1:100～1:25。在一个实施例中，溶剂可以包括以下中的至少一种：醚溶剂、酮溶剂和醇溶剂。
157.在一个实施例中，基膜可以包括以下中的至少一种：pet、pen、par、pc、tac等。
158.在一个实施例中，基膜为光学膜，涂层涂覆在光学膜上，以形成阻隔膜。
159.图6是比较不同阻隔膜的穿透率的图表，如图6所示，与不含黏土的阻隔膜相比，基于丙烯酸黏土材料的阻隔膜具有最低的水氧渗透率。
160.图7是比较不同阻隔膜的亮度的图表，如图7所示，与不含黏土的阻隔膜相比，基于丙烯酸黏土材料的阻隔膜的亮度更高。
161.图8是比较不同阻隔膜的x-颜色退化的图表，如图8所示，与不含黏土的阻隔膜相比，基于丙烯酸黏土材料的阻隔膜的x-颜色的降解较慢。
162.图9是比较不同阻隔膜的y-颜色退化的图表，如图9所示，与不含黏土的阻隔膜相比，基于丙烯酸黏土材料的阻隔膜的y-颜色的降解较慢。
163.与传统的阻隔膜相比，本发明的阻隔膜具有相对简单的制造工艺，并且无需进行表面黏合处理即可与量子点层具有良好的黏合性。
164.本发明的黏土碎片的加入不影响原阻隔膜的透光率，其透光率仍大于等于90％。
165.本发明的阻挡层也可以附着、注入或层压在量子点薄膜上。
166.本发明的优点包括如下：无机黏土和丙烯酸树脂的层状结构经过交联反应后，实现了良好的纳米级分散，可应用于塑料光学薄膜中。涂层工艺还兼容原塑料光学薄膜基板的力学性能和透光率(增加数据大于等于90％)，可以体现量子点的高光转换效果(增加数据蓝光转换率可以达到5-8％)，所以对提高应用更有帮助。