一种水性量子点微晶导光板及其制备方法

摘要

本发明涉及导光板技术领域，提供了一种水性量子点微晶导光板的制备方法，将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板出光面或反射面，经紫外光固化，得到量子点微晶层或量子点微晶光学网点层；在所述量子点微晶层或量子点微晶光学网点层表面印刷保护膜，得到水性量子点微晶导光板。本发明提供的制备方法不仅简化了工艺，提高了成品率，而且制备得到的水性量子点微晶导光板具有抗氧化、抗衰减、高色域的优点，有效使用寿命得到显著提高。

说明书

技术领域

本发明涉及导光板技术领域，尤其涉及一种水性量子点微晶导光板及其制备方法。

背景技术

导光板是目前主流的LCD显示屏中的重要零部件，其作用是将点光源或者线光源发出的光转化成面光源。现阶段的导光板主要采用具有高折射率、高透光率、高稳定性、良好加工性能的聚丙烯酸酯材料(亚克力)制成。导光板利用光线在不同光介质界面上发生全反射的原理，将点光源或者线光源发出的光偏转90度，从而得到面光源，即在一个平面范围内均匀发光的光源的。在显示器中，由亚克力材料制成的导光板还需要配上可将蓝色光转化为红绿光的发光薄膜，从而得到白光。

在现阶段的导光板中，红绿光转化依靠的是背光源如LED灯珠投射，或将量子点涂复在阻隔树脂薄膜夹层中间，将量子点材料做成量子点光学薄膜，然后安装在导光板面上做成背光模组。这两种方式都必须对量子点材料加以特殊的处理和保护，加大了工艺的复杂繁琐程度，降低了良品率，生产量子点薄膜导光板的成本较高。而且前者LED光源不够理想，只能获得72％ NTSC以下的色域效果，而后者虽能获得110％sRGB以上色域，但这种结构基于量子点自身性能，无论是在导光网点上还是在导光板的出光面，因为只是简单地将量子点或者量子点与某些高分子材料形成复合膜层放在导光网点或导光板的出光面，量子点的发光性能衰减速率较快，进而影响量子点的稳定性，导致量子点导光板的背光组膜的使用寿命无法满足现阶段液晶电视的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性量子点微晶导光板的制备方法，本发明提供的制备方法简化了工艺，提高了成品率，制备得到的水性量子点微晶导光板具有抗氧化、抗衰减、高色域的优点，有效使用寿命得到显著提高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水性量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：

1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；

2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；

3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种水性量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：

1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；

2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板反射面，经紫外光固化，形成量子点微晶光学网点层；

3)在所述量子点微晶光学网点层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

优选的，所述量子点微晶和UV胶的质量比为10～50：50～90。

优选的，所述量子点微晶的粒径为0.1～5μm。

优选的，所述量子点微晶为绿色量子点微晶和/或红色量子点微晶。

优选的，所述混合依次包括搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装。

优选的，所述紫外光固化的光照强度为120～180W/cm²。

优选的，所述紫外光固化的时间为10～30s。

优选的，所述量子点微晶印刷油墨中还包括氮化硅或扩散粉。

当所述量子点微晶为绿色量子点微晶和红色量子点微晶时，本发明还提供了一种量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：

a)将红色量子点微晶和绿色量子点微晶分别和UV胶混合，得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶印刷油墨；

b)将所述红色量子点微晶印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到红色量子点微晶层；

c)将绿色量子点微晶印刷油墨印刷在所述步骤b)中红色量子点微晶层表面，经紫外光固化，得到绿色量子点微晶层；

d)在所述绿色量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

优选的，所述红色量子点微晶层的厚度为5～15μm，所述绿色量子点微晶层的厚度为10～25μm。

本发明提供了一种量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：1) 将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；3) 在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。本发明通过将量子点微晶与UV胶复合成印刷油墨直接印刷在导光板上，利用量子点微晶直接印刷在导光板的出光面上，量子点微晶所经受的激发光照射的功率密度大为降低，避免了因激发光功率密度大而引起的量子点性能衰减，降低了量子点微晶层的衰减速率，提高了导光板的稳定性，进而延长基于量子点微晶导光板的使用寿命。

本发明还提供了一种量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：1) 将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板反射面，经紫外光固化，形成量子点微晶光学网点层；3)在所述量子点微晶光学网点层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。本发明通过将量子点微晶与UV胶复合成印刷油墨直接印刷在导光板上，利用量子点微晶在导光板的反射面形成光学网点结构，量子点微晶所经受的激发光照射的功率密度大为降低，避免了因激发光功率密度大而引起的量子点性能衰减，降低了量子点微晶层的衰减速率，提高了导光板的稳定性，进而延长基于量子点微晶导光板的使用寿命。

实验结果表明，本发明提供的水性量子点微晶导光板的制备方法简化了工艺流程、良品率可达97％以上，制备得到的量子点微晶导光板色域达115％ sRGB以上，能够保证基于量子点微晶导光板的有效使用寿命＞25000小时。

附图说明

图1为实施例1制备得到的水性量子点微晶混合层结构导光板；

图2为实施例2制备得到的水性量子点微晶分层结构导光板；

图3为实施例3制备得到的水性混合量子点微晶光学网点导光板；

图4为实施例1制备水性量子点微晶混合层结构导光板的工艺流程图；

图5为实施例2制备水性量子点微晶分层结构导光板的工艺流程图；

图6为实施例3制备水性混合量子点微晶光学网点导光板的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供的第一方案为一种量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：

1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；

2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层；

3)在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

本发明提供的第二方案为一种水性量子点微晶导光板的制备方法，包括如下步骤：

1)将量子点微晶和UV胶混合，得到量子点微晶印刷油墨；

2)将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板反射面，经紫外光固化，形成量子点微晶光学网点层；

3)在所述量子点微晶光学网点层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

在本发明的第一和第二方案中，所述步骤1)都是将量子点微晶和UV 胶混合，得到量子点微晶印刷油墨。在本发明中，所述量子点微晶和UV胶的质量比优选为10～50：50～90，更优选为30～50：50～70，最优选为35～45： 55～65。

在本发明中，所述量子点微晶为水性量子点微晶，本发明选择水性量子点微晶替代传统的量子点薄膜是基于：水性量子点薄膜材料的光强度与光效应均不稳定，尤其在受热或者持续光照下，容易变质而失去原有的发光性质，保存期短，不易提纯，亲和性较差；而当量子点被包裹在微晶中形成水性量子点微晶后，不仅隔绝了氧气、水等对量子点的侵蚀，提高了包裹内部量子点的稳定性，还提高了光学强度和光学效率，实现最终色域和使用寿命的提升；并且量子点微晶具有亲油性和亲水性两种相向性质，可任意与有机或无机及高分子材料的复合。

本发明对于所述量子点微晶的来源及类别没有特殊要求，采用市售产品即可；在本发明中，所述量子点微晶为厦门腾远资源应用科技开发有限公司生产的TG型量子点微晶。

在本发明中，所述量子点微晶的粒径优选为0.1～5μm，更优选为0.2～0.5μm；在本发明中，量子点微晶的大小影响着其稳定性，本发明选择 0.2～0.5μm粒径大小的量子点微晶在受热、光照下的发光稳定性极佳，解决了量子点热光衰、易氧化、产率低等缺陷，提高了抗衰减、抗氧化、耐高温和亲和性。

在本发明中，所述量子点微晶优选为绿色和/或红色量子点微晶，所述绿色量子点微晶的波长为520nm～530nm，红色量子点微晶的波长 620nm～630nm。

在本发明中，所述UV胶优选为紫外光固化胶，是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂，在本发明中作为粘接剂使用。

在本发明中，所述量子点微晶和UV胶的混合优选包括搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装。

本发明对于搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装的工艺和参数没有特殊要求，采用本领域常规的搅拌分散、捏合、炼压、筛分和分装工艺即可。

在本发明中，所述搅拌分散优选为釆用分散盘式分散机进行搅拌分散。

在本发明中，所述捏合优选为采用卧式捏合机对分散后的油墨材料进行捏合。

在本发明中，所述炼压优选为采用三棍机对捏合后的油墨材料进行炼压。

在本发明中，所述筛分优选为采用振动筛网机对炼压后的油墨材料进行过滤筛分。

在本发明中，所述分装优选为采用液压灌装机对筛分后的油墨材料进行分装。

在本发明，所述量子点微晶印刷油墨的浓度优选为4000～6000厘帕，更优选为5000厘帕。

在本发明，当所述量子点微晶为绿色和红色量子点微晶时，所述混合的顺序优选为：将红色和绿色量子点微晶分别与UV胶混合得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨，再将红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨进行混合。在本发明中，所述红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶油墨的质量混合比优选为1～5:5～1，更优选为5:1。

在混合制备油墨前，本发明优选将量子点微晶和固护液进行第一混合后，加热得到活化的量子点微晶。

在本发明中，所述量子点微晶和固护液的质量比优选为1～5:5～1，更优选为1:1。

在本发明中，所述固护液为厦门腾远资源应用科技开发有限公司生产的量子点微晶固护液。本发明中的固护液是一种无机合成材料，能够提高量子点微晶的耐高温和抗氧化性能，并促进和提高其光效率，延长使用寿命。

在本发明中，所述第一混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为500～1500r/min，更优选为800～1200r/min。所述第一混合优选采用卧式带式混合机进行混合。

在本发明中，所述加热的温度优选为150～210℃，更优选为165～195℃；在本发明中，所述加热的时间优选为45min～180min，更优选为60min～90min；在本发明中，所述加热方式优选为烘烤，具体为远红外辐射烘烤。本发明采用烘烤的方式加热能够以热能激发其加速反应活化并去除水份至1.5％以内。

在本发明中，所述量子点微晶印刷油墨中还可以添加氮化硅或扩散粉。在本发明中，所述氮化硅和扩散粉的添加量独立为量子点微晶油墨的 0.5～5wt.％，更优选为1～3wt.％。在本发明中，所述氮化硅和/或扩散粉优选在印刷前添加至量子点微晶印刷油墨中即可。

在本发明中，所述氮化硅和扩散粉的粒径为纳米级，所述氮化硅优选为气相纳米氮化硅。在本发明中，气相纳米氮化硅能够增强所述UV胶的强度和胶粘性，进而提高导光板的承压、抗划、抗流淌性能。在本发明中，所述扩散粉的作用为提高量子点发光弥散性能。

本发明在得到量子点微晶印刷油墨后，可依据不同的印刷形式对油墨的粘稠度的需求，将所述量子点微晶印刷油墨与UV胶进行第二次混合。本发明进行第二次混合的目的是调控量子点微晶印刷油墨的粘稠度，达到均质的效果，提高印刷的均匀性。

得到量子点微晶印刷油墨后，本发明提供的第一方案为将所述量子点微晶印刷油墨印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到量子点微晶层。

本发明在印刷前优选将印刷油墨进行真空脱泡，保证光固化后微晶层结构不会出现缝隙或气泡；在本发明中，所述印刷优选为丝网印刷，本发明对于丝网印刷的过程没有特殊要求，采用常规的丝网印刷方案能够实现光固化形成量子点微晶层状结构即可。

在本发明中，所述紫外光固化的光照强度优选为120～180W/cm²，更优选为150W/cm²。在紫外光固化过程中可同时进行震动流平。

在本发明中，所述紫外光固化的时间优选为10～30s，更优选为15～20s。

在本发明中，所述量子点微晶层的厚度优选为15～40μm，更优选为 20～30μm。当所述量子点微晶印刷油墨为红色和绿色量子点微晶的混合印刷油墨时，得到的是红色和绿色量子点微晶混合层；

得到量子点微晶层后，本发明在所述量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶导光板。

在本发明中，所述保护膜的成分优选为UV面胶层。在本发明中，所述保护膜优选为利用UV胶经紫外光固化制备得到。本发明对于紫外光固化的条件的要求同量子点微晶层光固化的条件相同，在此不再复述。在本发明中，所述保护膜的厚度优选为5～15μm，更优选为8～12μm。

利用本发明第一方案制备得到的量子点微晶导光板的结构自下而上，依次包括导光板、量子点微晶层和保护层。本发明对于所述导光板没有特殊限定，采用本领域常规的导光板即可。

得到量子点微晶印刷油墨后，本发明提供的第二方案为将所述量子点微晶印刷油墨在导光板反射面印刷成光学网点，经紫外光固化，形成量子点微晶光学网点层；

本发明在印刷前优选将印刷油墨进行真空脱泡，保证光固化后微晶层结构不会出现缝隙或气泡；在本发明中，所述印刷优选为丝网印刷，本发明对于丝网印刷的过程没有特殊要求，能够光固化形成量子点微晶光学网点结构即可。在本发明中，所述量子点微晶光学网点结构导光板的量子点微晶网点高度优选为200～350μm，更优选为250～300μm。

在本发明中，所述紫外光固化的光照强度优选为120～180W/cm²，更优选为150W/cm²。在紫外光固化过程中可同时进行震动流平。

在本发明中，所述紫外光固化的时间优选为10～30s，更优选为15～20s。

得到量子点微晶光学网点层后，本发明在所述量子点微晶光学网点层表面印刷保护膜(反射膜)，得到量子点微晶导光板。

在本发明中，所述保护膜优选为UV面胶层。在本发明中，所述保护膜优选为利用UV胶经紫外光固化制备得到。本发明对于紫外光固化的条件的要求同量子点微晶层光固化的条件相同，在此不再复述。在本发明中，所述保护膜的厚度优选为5～15μm，更优选为8～10μm。

利用本发明第二方案制备得到的量子点微晶导光板的结构自下而上，依次包括保护层(反射膜)、量子点微晶光学网点层和导光板。本发明对于所述导光板没有特殊限定，采用本领域常规的导光板即可。

在本发明第一方案中，当所述量子点微晶为绿色量子点微晶和红色量子点微晶时，所述量子点微晶导光板的制备方法，还包括如下步骤：

a)将红色量子点微晶和绿色量子点微晶分别和UV胶混合，得到红色量子点微晶印刷油墨和绿色量子点微晶印刷油墨；

b)将所述红色量子点微晶印刷在导光板出光面，经紫外光固化，得到红色量子点微晶层；

c)将绿色量子点微晶印刷油墨印刷在所述步骤b)中红色量子点微晶层表面，经紫外光固化，得到绿色量子点微晶层；

d)在所述绿色量子点微晶层表面印刷保护膜，得到量子点微晶分层导光板。

在本发明中，利用上述方案制备的量子点微晶分层导光板的量子点微晶层底层为红色，厚度优选为5～15μm，更优选为6～10μm；上层为绿色，厚度优选为10～25μm，更优选为15～20μm。

在本发明中，其他未作限定的技术方案同上述第一方案中的技术方案相同，在此不做复赘。

而且本发明将量子点微晶与UV胶复合成印刷油墨直接印刷在导光板上的工艺，不仅简化了工艺，提高了成品率；同时印刷在导光板反射面的光学网点层的用量仅为量子点薄膜的五分之一；而印刷在导光板出光面的量子点微晶层用量也仅为量子点薄膜的二分之一，省略了大量量子点微晶的使用，节约了原料成本。而且这种制备方法得到的量子点微晶导光板相较于传统的量子点薄膜导光板还去除了2层阻隔膜和2层保护膜。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的量子点微晶导光板的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)450g，UV胶550g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。

2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)450g，UV胶550g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。

3)将得到的红色量子点微晶油墨与绿色量子点微晶油墨和UV胶按 60％：20％：20％的质量比混合得到量子点微晶混合油墨，经真空脱泡后印刷在导光板出光面，厚度为20μm，在150W/cm²紫外光照射紫外光固化20s，得到量子点微晶混合层；

4)在得到的水性量子点微晶混合层上，叠加印刷厚度为5μm的UV面层保护胶，经150W/cm²紫外光固化20s得到水性量子点微晶混合层导光板。

本实施例制备得到的水性量子点微晶混合层导光板结构如图1所示，导光板自下而上，底层为红、绿量子点微晶混合层结构，厚度为20μm；上层为保护层，厚度为5μm。

实施例2

1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)350g，UV胶650g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。

2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)350g，UV胶650g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。

3)将红色水性量子点微晶油墨印刷在导光板出光面，厚度为5μm，在 150W/cm²紫外光照射紫外光固化20s，得到红色量子点微晶层；

4)在得到的红色水性量子点微晶层上，叠加丝网印刷厚度为15μm的绿色量子点微晶油墨，在150W/cm²紫外光照射紫外光固化20s，得到绿色量子点微晶层；

5)得到上述红、绿色水性量子点微晶层后，在其绿色层表面即上层印刷UV面层保护胶，经150W/cm²紫外光固化20s形成厚度为5μm的保护膜，得到红绿色量子点微晶分层结构导光板。

本实施例制备得到的水性量子点微晶分层结构导光板结构如图2所述，导光板自下而上，底层为红色量子点微晶层，厚度为5μm；中间层即为绿色量子点微晶层，厚度为15μm；上层为保护膜层，厚度为5μm。

实施例3

1)称取红色水性量子点微晶(波长为620～630)500g，UV胶500g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到红色量子点微晶油墨。

2)称取绿色水性量子点微晶(波长为520～530)500g，UV胶500g，依次经过搅拌分散、捏合、炼压、筛分、分装得到绿色量子点微晶油墨。

3)将得到的红色水性量子点微晶油墨与绿色水性量子点微晶油墨和UV 胶按70％：15％：15％的质量比混合后，再加入3wt.％的扩散粉，经真空脱泡后印刷在导光板反射面，形成光学网点，在150W/cm²紫外光照射紫外光固化20s，得到量子点微晶光学网点层；

4)在得到的水性量子点微晶光学网点上，叠加印刷厚度为5μm的UV 保护胶网点，经150W/cm²紫外光固化20s得到水性混合量子点微晶光学网点导光板。

本实施例制备得到的水性混合量子点微晶光学网点导光板结构如图3所示，其中导光板反射面底印刷有混合量子点微晶光学网点结构层，网点高度为270μm，光学网点结构层外层为保护膜层，厚度为5μm。

实施例4

本实施例的制备过程与实施例1基本相同，区别在于在制备油墨前，将量子点微晶和固护液按照1：1的质量比混合，在165℃温度下远红外辐射烘烤90min得到活化的量子点微晶。

实施例5

本实施例的制备过程与实施例2基本相同，区别在于在制备油墨前，将量子点微晶和固护液按照1：1的质量比混合，在195℃温度下远红外辐射烘烤60min得到活化的量子点微晶。

实施例6

本实施例的制备过程与实施例3基本相同，区别仅在于步骤3)中加入的是3wt.％的气相纳米氮化硅。

对比例1～6和实施例1～6采用的是同等工艺，区别在于对比例采用的是传统量子点材料制备导光板，而非量子点微晶。

本发明通过对上述实施例1～6制备方法得到的水性量子点微晶导光板进行性能测试，结果如下：

表1本发明制备得到的水性量子点微晶导光板的性能参数

表2同等工艺采用传统量子点材料制备的导光板性能参数

良品率％色域使用寿命/h对比例1＜45.00110sRGB不合格对比例2＜45.00110sRGB不合格对比例3＜45.00110sRGB不合格

由表1数据分析可以看出，本发明制备得到的水性量子点微晶导光板良品率高于97％，色域均能够达到115％sRGB以上，测试使用寿命合格且均＞25000h；而表2中与之相对应的采用传统量子点材料制备的导光板性能远低于本发明表1性能数据。

表3为本发明制备得到的水性量子点微晶导光板测试结果

表4同等工艺采用传统量子点材料制备的导光板测试结果

从表3～4的数据分析，同等工艺方法采用传统量子点材料因氧化衰减严重，除耐冷合格外，其它指标均不合格，而采用量子点微晶印刷方法替代传统量子点材料则可以解决上述缺陷，提高耐热、耐湿、温度循环和使用寿命。

本发明对实施例4和5制备的量子点微晶分层结构导光板的性能测试分别与实施例1和2对比可以发现，添加固护液能够提高量子点微晶的耐高温和抗氧化性能，提高量子点微晶导光板的发光效率，进而延长导光板的使用寿命。

本发明还对实施例6制备得到的水性量子点微晶光学网点导光板进行如下测试：

承压：用50克重法码放置网点上均没有发生变形现象；

抗划：用HB铅笔均不能在导光板上划出纹迹，可见其承重和耐磨性都得到提高。

抗流淌：测量量子点微晶导光板网点印刷后末固化前与固化后网点底部均没有发生收缩现象，可见本发明提供的量子点微晶导光板的抗流淌性能也得到了满足。

上还三项指标说明添加氮化硅大大提高了其承压、抗划、抗流淌性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。