一种隔氧防水汽的量子点复合材料、LED背光源及显示设备的制作方法

本发明涉及一种隔氧防水汽的量子点复合材料、led背光源及显示设备。

背景技术：

目前，商用的量子点显示背光源主要是由发蓝光的led光源和发红绿光的量子点膜构成。发红绿光的量子点膜中添加的是以cdse@zns或inp@zns为基本组成的发光材料。然而，cdse@zns和inp@zns对水汽和氧气比较敏感，置于空气中1～2周便会发生十分明显的荧光淬灭。因此，量子点膜在使用过程中必须具备优异的防水汽和氧气效果，目前主要是通过在含量子点的基膜两面设置多层隔水隔氧的保护层来实现，这就导致了量子点膜的结构复杂、制备工艺复杂、成本高昂，且往往还存在耐热性差的缺陷。量子点膜的耐热性差，会导致led背光源只能采用on-surface的封装方式，而无法采用出光效率更高的on-chip和on-edge这两种封装方式。

因此，亟需开发一种隔氧防水汽的量子点复合材料，并将其用于led光源的封装，制备出成本更低、出光效率更高的led背光源。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种隔氧防水汽的量子点复合材料及其制备方法。

本发明的目的之二在于提供一种结构简单、制备工艺简单、成本低廉、耐热性好的量子点发光膜。

本发明的目的之三在于提供一种led背光源。

本发明的目的之四在于提供一种显示设备。

本发明所采取的技术方案是：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其组成包括量子点、有机硅聚合物和防水隔氧聚合物。

优选的，一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其组成包括量子点、有机硅聚合物和防水隔氧聚合物，量子点掺杂分布在有机硅聚合物-防水隔氧聚合物复合物中。

上述隔氧防水汽的量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)选取水溶性量子点或者对油溶性量子点进行表面预处理使其变为水溶性量子点；

2)将水溶性量子点、含有氨基和三甲氧基的硅烷或/和含有氨基和三乙氧基的硅烷、防水隔氧聚合物加入水中，进行硅烷的水解和自聚反应，得到量子点掺杂的有机硅聚合物-防水隔氧聚合物复合材料，即隔氧防水汽的量子点复合材料。

优选的，一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其组成包括量子点、有机硅聚合物和防水隔氧聚合物，量子点掺杂分布在有机硅聚合物中，防水隔氧聚合物包覆在有机硅聚合物外。

上述隔氧防水汽的量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)选取水溶性量子点或者对油溶性量子点进行表面预处理使其变为水溶性量子点；

2)将水溶性量子点、含有氨基和三甲氧基的硅烷或/和含有氨基和三乙氧基的硅烷加入水中，进行硅烷的水解和自聚反应，得到量子点掺杂的有机硅聚合物，再加入防水隔氧聚合物对量子点掺杂的有机硅聚合物进行包覆，得到隔氧防水汽的量子点复合材料。

优选的，所述有机硅聚合物由含有氨基和三甲氧基的硅烷、含有氨基和三乙氧基的硅烷中的至少一种经过水解、聚合得到。

进一步优选的，所述硅烷聚合物由1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲、1-[3-(三乙氧基硅基)丙基]脲中的至少一种经过水解、聚合得到。

优选的，所述防水隔氧聚合物为乙烯-乙烯醇共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯中的至少一种。

一种隔氧防水汽的量子点发光膜，其组成包括基膜和分散在基膜中的量子点；所述量子点为上述隔氧防水汽的量子点复合材料。

优选的，所述基膜由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺中的至少一种组成。

一种led背光源，其特征在于：其组成包括蓝光led芯片和复合在蓝光led芯片上的量子点发光膜；所述量子点发光膜为上述隔氧防水汽的量子点发光膜。

优选的，所述隔氧防水汽的量子点发光膜中含有发红光的量子点和发绿光的量子点，且发红光的量子点、发绿光的量子点和蓝光led芯片三者共同作用形成白光。

一种led背光源，其组成包括蓝光led芯片和复合在蓝光led芯片上的发光材料层；所述发光材料层中封装有上述隔氧防水汽的量子点复合材料。

优选的，所述发光材料层中含有发红光的量子点和发绿光的量子点，且发红光的量子点、发绿光的量子点和蓝光led芯片三者共同作用形成白光。

优选的，所述封装所采用的材料为led封装胶。

一种led背光源，其组成包括蓝光led芯片、复合在蓝光led芯片上发光材料层和复合在发光材料层上的防水隔氧聚合物层；所述发光材料层中封装有量子点掺杂的硅烷聚合物。

优选的，所述发光材料层中含有发红光的量子点和发绿光的量子点，且发红光的量子点、发绿光的量子点和蓝光led芯片三者共同作用形成白光。

优选的，所述封装所采用的材料为led封装胶。

一种显示设备，包含有上述led背光源。

本发明的有益效果是：本发明的量子点复合材料的隔氧防水汽效果好、耐热性好，不仅可以将其制备成结构简单、隔氧防水汽效果好、耐热性好的量子点发光膜，而且还可以将其制备成发光效率高、成本低的led背光源，适合用于照明、要求高色域的显示等领域。

具体来说：

1)本发明通过杂化的形式，将量子点掺杂到有机硅聚合物-防水隔氧聚合物复合物中，或者先将量子点掺杂到有机硅聚合物中，再进一步包覆防水隔氧聚合物，可以有效地保护量子点表面配体免受水汽和氧气的破坏，且其相比量子点溶液，具有荧光发射增强效应；

2)本发明的隔氧防水汽的量子点发光膜可以替代传统的量子点膜，克服了传统量子点膜存在的结构复杂、制备工艺复杂、成本高昂和耐热性差的缺陷；

3)本发明的隔氧防水汽的量子点复合材料的制备方法简单，生产成本低，便于进行大规模工业化生产应用。

附图说明

图1为实施例1中的黄光发射隔氧防水汽的量子点复合材料uv激发下的发射光谱。

图2为实施例1中的led背光源的发射光谱。

图3为实施例2中的红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料uv激发下的发射光谱。

图4为实施例2中的绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料uv激发下的发射光谱。

图5为实施例2中的led背光源的发射光谱。

图6为实施例5中的led背光源的发射光谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将20μl的油溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长610nm，浓度为30mg/ml，溶剂为环己烷)和35μl的油溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为35mg/ml，溶剂为环己烷)加入0.5ml的正十二烷基三乙氧基硅烷中，超声处理15min，再加入10ml的去离子水，继续超声至溶液透明，再加入0.8ml的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置3h，再加入1.5ml质量分数60％的聚偏二氯乙烯溶液，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到黄光发射隔氧防水汽的量子点复合材料(uv激发下的发射光谱如图1所示)。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述黄光发射隔氧防水汽的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，得到ntsc色域约为100％的三基色led背光源(发射光谱如图2所示)。

实施例2：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将50μl的油溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长632nm，浓度为35mg/ml，溶剂为环己烷)加入0.5ml的正十二烷基三乙氧基硅烷中，超声处理10min，再加入15ml的去离子水，继续超声至溶液透明，再加入1g的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置5h，再加入1ml质量分数60％的聚偏二氯乙烯溶液，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料(在uv激发下的发射光谱如图3所示)，参照上述方法将35μl的油溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为35mg/ml，溶剂为环己烷)制备成绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料(在uv激发下的发射光谱如图4所示)。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料和绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，得到ntsc色域约为100％的三基色led背光源(发射光谱如图5所示)。

实施例3：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将25μl的油溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长645nm，浓度为40mg/ml，溶剂为环己烷)和12μl的油溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为30mg/ml，溶剂为环己烷)加入0.4ml的正十二烷基三乙氧基硅烷中，超声处理10min，再加入20ml的去离子水，继续超声至溶液透明，再加入1.2ml的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到黄光发射、疏水的量子点复合材料。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述黄光发射、疏水的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，再涂覆聚偏二氯乙烯溶液，固化，得到ntsc色域约为110％的三基色led背光源。

实施例4：

一种量子点掺杂的硅烷聚合物，其制备方法包括以下步骤：

将22μl的油溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长630nm，浓度为30mg/ml，溶剂为环己烷)和10μl的油溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为30mg/ml，溶剂为环己烷)加入0.35g的正十二烷基三乙氧基硅烷中，超声处理10min，再加入12ml的去离子水，继续超声至溶液透明，再加入1ml的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌10min，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到黄光发射、疏水的量子点复合材料。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将黄光发射、疏水的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，再涂覆聚偏二氯乙烯溶液，固化，得到ntsc色域约为102％的三基色led背光源。

实施例5：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将25μl的油溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长645nm，浓度为40mg/ml，溶剂为环己烷)加入0.45ml的正十二烷基三乙氧基硅烷中，超声处理10min，再加入20ml的去离子水，继续超声至溶液透明，再加入1.5g的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到红光发射量子点掺杂的硅烷聚合物，再将红光发射量子点掺杂的硅烷聚合物加入1.2ml质量分数60％的聚偏二氯乙烯溶液中，固化，得到红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料，参照上述方法将18μl的油溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为30mg/ml，溶剂为环己烷)制备成绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料和绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，得到ntsc色域约为108％的三基色led背光源(发射光谱如图6所示)。

由图6可知：经连续点亮2000h(电压为2.7v、电流200ma)，对比0h的发光光谱，其发光光谱基本无变化。

实施例6：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将20μl的水溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长610nm，浓度为35mg/ml，溶剂为水)和35μl的水溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为30mg/ml，溶剂为水)加入10ml的去离子水中，超声至溶液透明，再加入0.8ml的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置3h，再加入1.5ml质量分数60％的聚偏二氯乙烯溶液，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到黄光发射隔氧防水汽的量子点复合材料。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述黄光发射隔氧防水汽的量子点复合材料搅拌分散在led封装胶中，再涂覆在主峰波长为450nm的led芯片上，固化，得到ntsc色域约为95％的三基色led背光源。

实施例7：

一种隔氧防水汽的量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：

将25μl的水溶性红光cdse@zns量子点分散液(发射波长645nm，浓度为40mg/ml，溶剂为水)加入20ml的去离子水中，超声至溶液透明，再加入1.5g的1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲，搅拌30min，静置至出现沉淀，再将沉淀物分离出来，干燥，得到红光发射量子点掺杂的硅烷聚合物，再将红光发射量子点掺杂的硅烷聚合物加入1.2ml质量分数60％的聚偏二氯乙烯溶液中，固化，得到红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料，参照上述方法将18μl的水溶性绿光cdse@zns量子点分散液(发射波长530nm，浓度为30mg/ml，溶剂为水)制备成绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料。

一种隔氧防水汽的量子点发光膜，其制备方法包括以下步骤：将pet树脂、上述红光发射隔氧防水汽的量子点复合材料和上述绿光发射隔氧防水汽的量子点复合材料加入单螺杆挤出机中，进行熔融挤出，将熔体温度设定在270℃，挤出的熔体再经过流延铸片工艺制成铸片，再经过单项拉伸工艺即制成隔氧防水汽的量子点发光膜。

一种led背光源，其制备方法包括以下步骤：

将上述隔氧防水汽的量子点发光膜与蓝光led背光源贴合，得到ntsc色域约为102％的三基色led背光源。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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