一种量子点膜及其制备方法与流程

本发明涉及量子点材料技术领域，尤其涉及一种量子点膜及其制备方法。

背景技术：

量子点又称为纳米晶，是一种由ⅱ-ⅵ族或者ⅲ-v族元素组成的纳米颗粒。因为量子点的量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分离能级领域，受光刺激后可以发射荧光。而量子点的激发光谱的半峰宽窄且对称并可调节，发射光颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优点，量子点材料在光电行业、材料行业等等领域都具有广泛的应用。

当下利用红绿量子点膜在蓝光背光源的激发下发射红光和绿光，红光绿光和蓝光混合形成白光，红绿蓝三色光在液晶面板和不同电路信号共同作用，不同比例的红绿蓝三色混合形成其他各种各样的颜色，从而用于显示各种各样信息传递光信号。但是无论是量子点的蓝色背光源还是传统的白色光源，都无法避免的一个问题，就是蓝光危害问题。蓝光危害，在显示器或者一些其他照明产品中，蓝光因为其波长短能量大，一定时间的蓝光照射下容易对人眼产生不可逆的影响。

常将410-450nm波段的蓝光定义为有危害蓝光。蓝光危害主要体现在：(1)有害蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜一起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡；(2)蓝光波长较短，聚焦点落在视网膜前，成像不清晰，容易造成眼球的紧张状态；(3)蓝光会抑制褪黑色素的分泌，直接影响睡眠。对于蓝光危害的避免，主要可以为光源控制和蓝光转化滤除两大类。光源控制就是从光源上改变光源发射光谱，减少甚至去掉有害蓝光波段的光；蓝光转化滤除，是在光进入人眼之前，通过光吸收，光选择性透射等作用完成有害蓝光的转化或滤除。较传统的白光光源，蓝色背光源的有害蓝光问题解决基本通过在光进入人眼之前进行有效的削减和滤除。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点膜及其制备方法，该量子点膜可有效降低蓝光危害。

本发明的一个方面提供一种量子点膜，包括：

第一量子点封装结构，其包括被封装的红色量子点和绿色量子点；以及

设置在所述第一量子点封装结构一侧的第二量子点封装结构，所述第二量子点封装结构包括第二封装材料以及间隔地设置在所述第二封装材料中的多个量子点部，各所述量子点部之间的间隙允许光线从所述第二量子点封装结构的一侧直接射向另一侧，所述量子点部包括第三封装材料以及分散于所述第三封装材料中的蓝色量子点。

进一步地，所述第二封装材料为无机封装材料，优选地，所述第二封装材料选自siox或siny，其中0＜x≤2，0＜y≤4/3。

进一步地，所述蓝色量子点适于吸收390～450nm波长的光，并发射波长大于450nm的光。

根据本发明的一个优选实施方式，所述第一量子点封装结构与所述第二量子点封装结构之间还设置有光学作用层。

进一步地，各所述量子点部相互间隔地设置于所述光学作用层，所述第二封装材料沉积在所述光学作用层以及各所述量子点部上，从而在所述光学作用层上形成所述第二量子点封装结构。

进一步地，所述量子点膜还包括基膜，所述基膜以及所述第一量子点封装结构分别位于所述第二量子点封装结构的两侧，各所述量子点部相互间隔地设置于所述基膜，所述第二封装材料沉积在所述基膜以及各所述量子点部上，从而在所述基膜上形成所述第二量子点封装结构。

进一步地，所述第一量子点封装结构包括量子点层以及设置在所述量子点层一侧的第一阻隔层，所述量子点层包括第一封装材料以及分散于第一封装材料中的红色量子点和绿色量子点，所述第一阻隔层与所述第二量子点封装结构分别位于所述量子点层的两侧。

根据本发明的另一个优选实施方式，所述第一量子点封装结构包括量子点层、分别设置在所述量子点层两侧的第一阻隔层和第二阻隔层，所述量子点层包括第一封装材料以及分散于第一封装材料中的红色量子点和绿色量子点。

进一步地，各所述量子点部相互间隔地设置于所述第二阻隔层外侧，所述第二封装材料沉积在所述第二阻隔层以及各所述量子点部上，从而在所述第二阻隔层上形成所述第二量子点封装结构。

根据本发明的再一个优选实施方式，所述第一量子点封装结构包括量子点层、分别设置在所述量子点层两侧的第一阻隔层和第二阻隔层，所述量子点层包括第一封装材料以及分散于第一封装材料中的红色量子点和绿色量子点，所述第一量子点封装结构与所述第二量子点封装结构之间还设置有光学作用层，各所述量子点部相互间隔地设置于所述光学作用层，所述第二封装材料沉积在所述光学作用层以及各所述量子点部上，从而在所述光学作用层上形成所述第二量子点封装结构。

本发明的另一个方面提供一种量子点膜的制备方法，包括以下步骤：

s11，于基膜上相互间隔地设置多个量子点部，所述量子点部由包含蓝色量子点的树脂固化形成；

s12，于所述基膜以及所述量子点部上沉积第二封装材料，以在所述基膜上形成第二量子点封装结构；

s13，于所述第二量子点封装结构外设置第一量子点封装结构，所述第一量子点封装结构被封装的红色量子点以及绿色量子点。

进一步地，所述步骤s11中，将包含蓝色量子点的树脂通过丝网印刷或喷墨印刷的方式印刷在所述基膜上，包含蓝色量子点的树脂固化后形成所述量子点部。

进一步地，所述步骤s12中，采用icp-pecvd法沉积第二封装材料。

本发明的再一个方面提供一种量子点膜的制备方法，包括以下步骤：

s21，提供第一量子点封装结构，所述第一量子点封装结构包括被封装的红色量子点和绿色量子点；

s22，于所述第一量子点封装结构的一侧相互间隔地设置多个量子点部，所述量子点部由包含蓝色量子点的树脂固化形成；

s23，于所述量子点部上沉积第二封装材料，以在所述第一量子点封装结构的一侧形成第二量子点封装结构。

进一步地，所述步骤s22中，将包含蓝色量子点的树脂通过丝网印刷或喷墨印刷的方式印刷在所述第一量子点封装结构的一侧，包含蓝色量子点的树脂固化后形成所述量子点部。

进一步地，所述步骤s23中，采用icp-pecvd法沉积第二封装材料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明在现有的红绿量子点膜(也即本发明的第一量子点封装结构)的基础上，增加可以将有害蓝光转化的量子点部，因此可以有效减少有害蓝光，降低蓝光危害；

(2)本发明包含蓝色量子点的量子点部首先阵列结构，相互间隔地设置，通过调整各量子点部的空间参数(阵列的空隙、量子点部的形状以及大小等)改变第二量子点封装结构对有害蓝光的转化比例，实现有害蓝光的转化与整体光能量的合理调控；

(3)本发明通过光学作用层与第二封装材料或其他层的组合作用，实现对蓝色量子点发射光的汇集和对红绿量子点向下层发射的光的反射。

本发明的以上以及其他技术特征与有益效果将在以下附图以及具体实施方式中进行详细描述。

附图说明

图1为本发明的量子点膜的第一个实施例的示意图；

图2为本发明的量子点膜的第二个实施例的示意图；

图3为本发明的量子点膜的第三个实施例的示意图；

图4为本发明的量子点膜的第四个实施例的示意图；

图5为本发明的量子点膜的第五个实施例的示意图；

图6为本发明的量子点膜的第六个实施例的示意图；

图7为本发明的量子点膜的第七个实施例的示意图；

图8为本发明的量子点膜的第八个实施例的示意图；

图9为本发明的第二量子点封装结构的一个实施例的光路示意图；

图10为本发明的第二量子点封装结构的另一个实施例的光路示意图；

图11为本发明的光学作用层用于反射向下发射的红光和绿光l2-1的光路示意图；

图12为本发明的光学作用层使射向第一量子点封装结构的光线l3发生折射的光路示意图；

图中：1、第一量子点封装结构；11、量子点层；12、第一阻隔层；13、第二阻隔层；2、第二量子点封装结构；21、量子点部；3、光学作用层；4、基膜。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-8所示，本发明提供一种量子点膜，包括第一量子点封装结构1以及第二量子点封装结构2。第二量子点封装结构2设置在第一量子点封装结构1的一侧。第一量子点封装结构1包括被封装的红色量子点和绿色量子点。第二量子点封装2结构包括第二封装材料以及间隔地设置在第二封装材料中的多个量子点部21，各个量子点部21之间的间隙允许光线从第二量子点封装结构2的一侧直接射向另一侧，量子点部21包括第三封装材料以及分散于第三封装材料中的蓝色量子点。

本发明的量子点膜应用于光致发光时，如图9、10所示，背光源发射的蓝光l射入第二量子点封装结构2，蓝光l的一部分光线l1-1通过各量子点部21之间的间隙直接射向第一量子点封装结构的方向；蓝光l的另一部分光线l1-2射向量子点部21，经过量子点部21中的蓝色量子点的转化发射出波长大于450nm的光线l1-3，然后光线l1-3射向第一量子点封装结构的方向；射向第一量子点封装结构的光线l1-1和l1-3的一部分激发红色量子点、绿色量子点分别发出红光和绿光，另一部分与发射的红光和绿光混合形成白光。蓝色量子点适于吸收光线l1-2中的有害蓝光(即波长小于450nm的蓝光)，发射出波长大于450nm的蓝光l1-3，从而减少了射向第一量子点封装结构1的有害蓝光，达到降低蓝光危害的效果。

由于光线经过量子点部21会造成发光亮度的衰减，因此多个量子点部21间隔地设置，以允许一部分背光源的光线不经过量子点部21，而是直接穿过第二量子点封装结构2，避免了发光亮度衰减过多的问题。本发明的量子点膜在实际应用中，可通过改变各个量子点部21的形状、大小、间隔距离等空间参数调节量子点膜对背光源中有害蓝光的转换比例，从而在排除蓝光危害与整体光能量被削减之间达到一个较好的平衡。

此外，红、绿色量子点材料与蓝色量子点材料的性能差别较大，适于分散红、绿色量子点的封装材料中的各种化学物质可能对对蓝色量子点的性能产生较大的影响，相反，适于分散蓝色量子点的封装材料中的各种化学物质可能对红绿色量子点的性能产生较大的影响，为了解决不同封装材料以及封装方法对不同量子点性能影响的差异，本发明将蓝色量子点与红、绿色量子点分别封装，因此可以结合每种量子点材料的特性选择合适的封装材料以及封装方法，从而有利于提高不同量子点材料的稳定性。

在一些优选实施例中，第一量子点封装结构1与第二量子点封装结构2之间还包括光学作用层3，如图2、3、5、8所示。光学作用层3用于对第一量子点封装结构1中射向光学作用层3的光进行反射，以使得光可以再次被利用，光学作用层3还用于对第二量子点封装结构2中射向光学作用层3的光进行折射，以使光线向内侧靠拢，减少溢出的光。应综合考虑光学作用层3其两侧的折射率以实现光学作用层3的功能。光学作用层3可以由一种材料制得，也可以是由不同折射率的多种材料和光学结构制得，光学作用层3中不同方向的增反结构可以是不同折射率的材料的叠层结构或纳米柱、纳米锥、金字塔、倒金字塔阵列结构。光学作用层3的工作原理及其制备方法均为现有技术，本发明不再详述。

光学作用层3的一个作用是与第二封装材料共同作用，形成对红色、绿色量子点发出的射向第二量子点封装结构2方向的光线l2-1的增反射，从而这部分光线可再次进入第一量子点封装结构1被利用，如图11所示。光学作用层3的另一个作用是利用其与第二封装材料在折射率上的不同，对第二量子点封装结构2射出光线的传播路径进行改变，使光线向内靠拢，从而增加到达第一量子点封装结构1的光线。由于背光源以及量子点发射的光是各个方向的，因此第二量子点封装结构2中蓝色量子点的发射光以及背光源透射光并非全部垂直射向光线作用层3，为了使光线尽可能地向内靠拢，第二封装材料的折射率小于光学作用层3的折射率，实现第二量子点封装结构2射出光线在交界面的折射，如图12所示，从第二量子点封装结构2射出的倾斜角度较大的光线l3，经过折射后向内靠拢，从而使得光线l3可以进入第一量子点封装结构1，增加了到达第一量子点封装结构1的光线。

如图3、4所示，在一些实施例中，第一量子点封装结构1包括量子点层11以及设置在量子点层11一侧的第一阻隔层12，量子点层11包括第一封装材料以及分散于第一封装材料中的红色量子点和绿色量子点，第一阻隔层12与第二量子点封装结构2分别位于量子点层11的两侧。第一阻隔层12主要用于防止水汽、氧气影响量子点层11中的量子点。第一阻隔层12可以是有机阻隔层也可以是无机阻隔层，在一些实施例中，第一阻隔层12为pet层。

在图3所示的实施例中，量子点膜还包括光学作用层3，光学作用层3实现对第一量子点封装结构1方向射出光线的高反射，主要考虑的是第一封装材料的折射率与光学作用层3的折射率的关系。在一些实施例中，第一封装材料的折射率大于光学作用层3的折射率，保证了光学作用层3对红、绿量子点的发射光的高反射。

为进一步保证量子点层11中量子点的稳定性，如图5、6所示，在一些实施例中，第一量子点封装结构1还包括第二阻隔层13，第二阻隔层13与第一阻隔层12分别设置在量子点层11的两侧。第二阻隔层13可以是有机阻隔层也可以是无机阻隔层，在一些实施例中，第一阻隔层13为pet层。

在图5所示的实施例中，第二阻隔层13、光学作用层3以及第二封装材料共同作用，实现对红色、绿色量子点发出的射向第二量子点封装结构2方向的光线的增反射。此时，选择光学作用层3的材料时，应综合考虑第二阻隔层13的折射率等光学参数，实现对上方波长大于450nm的光线的高反射。优选地，第二阻隔层13的折射率大于光学作用层3的折射率。

第二封装材料不仅起到隔离水汽以及氧气的作用，还可以辅助光学作用层3完成部分光学作用，使得本发明的量子点膜中能够更加充分有效地利用光线。在一些实施例中，第二封装材料为无机材料，其通过化学沉积的方式设置于量子点部21外。使用无机材料的对量子点部21进行封装，可以更好地实现水氧阻隔，提高蓝色量子点的稳定性。采用化学沉积的方法进行封装可以更好地控制封装膜的致密性、膜厚度等，此外，通过调节化学沉积的参数，也可以实现对第二量子点封装结构的折射率的调节。

优选地，第二封装材料采用icp-pecvd(电感耦合等离子体增强化学气相沉积)方法进行气相沉积。与常规的化学气相沉积相比，在200℃～1200℃的环境中发生不同材料的气相反应，icp-pecvd通过电感耦合和等离子体改变的化学气相沉积的供能方式使得反应物次分子化，进而能够实现低温封装，减少封装过程中高温对量子点材料的影响。此外，icp-pecvd也保留了常规化学气相沉积膜厚与反应时间成正比的特点，以及沉积膜具有致密性、膜成分易于控制的优点，利用icp-pecvd对量子点部21进行封装，可以满足蓝色量子点材料对封装温度、封装稳定性的要求。

在一些实施例中，第二封装材料选自siox或siny，其中0＜x≤2，0＜y≤4/3。其中x、y的值可通过改变化学气相沉积过程中反应物浓度、各反应物浓度比、反应腔气压、上下射频源功率等条件进行调节。第二封装材料的沉积方法为现有技术，本发明不再详述。

在一些实施例中，各个量子点部21相互间隔地设置于一平面，该平面可以是第一量子点封装结构1的一侧，也可以是光学作用层3的一侧，还可以是一基膜4的一侧。

根据第二量子点封装结构2的第一个优选实施方式，如图6所示，本发明的量子点膜包括第一量子点封装结构1和第二量子点封装结构2，第一量子点封装结构1包括依次设置的第一阻隔层12、量子点层11以及第二阻隔层13，各个量子点部21相互间隔地设置在第二阻隔层13的外侧，第二封装材料沉积在各量子点部21上，从而在第二阻隔层13外侧形成第二量子点封装结构2。

根据第二量子点封装结构2的第二个优选实施方式，如图2、3、5所示，本发明的量子点膜包括第一量子点封装结构1、第二量子点封装结构2、以及设置在第一量子点封装结构1与第二量子点封装结构2之间的光学作用层3。各个量子点部21相互间隔地设置在光学作用层3上，第二封装材料沉积各量子点部21上，从而在光学作用层3上形成第二量子点封装结构2。

根据第二量子点封装结构2的第三个优选实施方式，如图7所示，本发明的量子点膜包括第一量子点封装结构1、第二量子点封装结构2以及基膜4，各个量子点部21相互间隔地设置在基膜4上，第二封装材料沉积在各量子点部21上，从而在基膜4上形成第二量子点封装结构2，然后在第二量子点封装结构2远离基膜4的一侧设置第一量子点封装结构1。基膜4可以是pet膜或其他光学膜。此外，也可以在第一量子点封装结构1与第二量子点封装结构2之间设置光学作用层3，如图8所示。

量子点部21的形状包括但不限于胞状、台形、块状。在一些实施例中，量子点部21是由包含蓝色量子点的树脂固化形成。各量子点部21通过丝网印刷或喷墨印刷的方式间隔地设置相应的平面上。

在一些实施例中，量子点层11是由包含红色量子点和绿色量子点的树脂固化形成。

在一些实施例中，量子点层11中的红色量子点可以选自以下一种或多种：cds、znte、znse、gap；量子点层11中的绿色量子点可以选自以下一种或多种：cdse、znp、gap、inp、gaas中的至少一种；量子点部21中的蓝色量子点可以选自以下一种或多种：cdse、pbs、cdte、inp、gaas。量子点部21中的蓝色量子点适于吸收390～450nm波长的光，并发射波长大于450nm的光，由于有害蓝光主要是指410～450nm波段的蓝光，因此本发明的蓝色量子点主要用于将高能量的波长小于450nm的蓝光转化为低能量的波长大于450nm的光，从而减少有害蓝光。值得一提的是，红色量子点、绿色量子点、蓝色量子点并不限于以上所列举的种类。

本发明的第一量子点封装结构1可以是已经制备好的现有的红绿量子点膜，其包括量子点层11以及设置在量子点层11两侧的第一阻隔层12和第二阻隔层13。通过在现有的红绿量子点膜上设置第二量子点封装结构2，实现对现有红绿量子点膜的升级。

本发明还提供上述量子点膜的制备方法。

根据本发明的量子点膜的制备方法的一个优选实施例，包括以下步骤：

s11，于基膜4上相互间隔地设置多个量子点部21，量子点部21由包含蓝色量子点的树脂固化形成；

s12，于基膜4以及量子点部21上沉积第二封装材料，从而在基膜4上形成第二量子点封装结构2；

s13，于第二量子点封装结构2外设置第一量子点封装结构1，第一量子点封装结构1包括被封装的红色量子点和绿色量子点。

在一些实施例中，步骤s11中，将包含蓝色量子点的树脂通过丝网印刷或喷墨印刷的方式印刷在基膜4上，包含蓝色量子点的树脂固化后形成量子点部21。

在一些实施例中，步骤s12中，采用icp-pecvd法，于基膜4以及量子点部21上沉积第二封装材料。

在一些实施例中，步骤s12与步骤s13之间还包括以下步骤：于第二量子点封装结构2上设置光学作用层3，步骤s13中，于光学作用层3上设置第一量子点封装结构1。

第一量子点封装结构1可以采用现有的方法制得，本发明不再详述。值得一提的是，第一量子点封装结构1可以是现有的已经封装好的红绿量子点膜。

根据本发明的量子点膜的制备方法的另一个优选实施例，包括以下步骤：

s21，提供第一量子点封装结构1，第一量子点封装结构1包括被封装的红色量子点和绿色量子点；

s22，于第一量子点封装结构1的一侧相互间隔地设置多个量子点部21，量子点部21由包含蓝色量子点的树脂固化形成；

s23，于量子点部21上沉积第二封装材料，以在第一量子点封装结构1的一侧形成第二量子点封装结构2。

在一些实施例中，步骤s22中，将包含蓝色量子点的树脂通过丝网印刷或喷墨印刷的方式印刷在第一量子点封装结构1的一侧，包含蓝色量子点的树脂固化后形成量子点部21。

在一些实施例中，步骤s23中，采用icp-pecvd法，于量子点部21上沉积第二封装材料。

在一些实施中，步骤s22与步骤s21之间还包括步骤：于第一量子点封装结构1的一侧设置光学作用层3，步骤s22中，于光学作用层3上相互间隔地设置多个量子点部21，步骤s23中，于光学作用层3以及量子点部21上沉积第二封装材料，以在光学作用层3上形成第二量子点封装结构2。

第一量子点封装结构1可以采用现有的方法制得，本发明不再详述。值得一提的是，第一量子点封装结构1可以是现有的已经封装好的红绿量子点膜，也即包括量子点层11以及设置在量子点层11两侧的第一阻隔层12和第二阻隔层13。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。