功能性胶水及制备方法、量子点功能性胶液及制备方法与流程

1.本发明涉及量子点技术领域，尤其涉及一种功能性胶水及制备方法、量子点功能性胶液及制备方法、应用该量子点功能性胶液实现光色转换的显示装置。


背景技术：

2.量子点显示器件具有高光谱纯度、宽色域、高亮度等优势，被认为是显示行业未来的一个重要发展方向。发展量子点高精度光刻图案化技术对实现其在显示领域的应用具有重要的意义。目前现有的多数量子点显示产品中，量子点的作用主要是将液晶显示器的蓝色背光源转为红、绿光，起到提升显示器色域和亮度的作用。想要进一步将量子点作为色转换材料用于微发光二极管(micro light-emitting diodes，micro-led)或直接利用量子点的电致发光特性构建更有优势的主动量子点电致光二极管(quantum dot light－emitting diodes，qled)显示设备，就需要对量子点进行像素化处理。因此，发展量子点薄膜的图案化方法对实现其在显示及其它光电器件领域的应用具有重要意义。而将光刻工艺用于量子点图案的构造具有相当大的优势和发展潜力。
3.但是量子点容易受到氧气、水汽等外界环境的破坏，发光效率受到极大的影响，因此量子点相关的技术之一就是如何增加量子点的稳定性，保持其优良的发光性质。现有的量子点光刻胶的形成过程中，量子点一般会被分散在聚合物树脂主体材料中形成量子点胶体，然后量子点胶体被封装成膜等多种形式作为光转换器件存在。但是不管封装技术如何成熟，作为封装材料之一的高分子隔离外界水汽和氧气的能力是一定的，且量子点胶体中会残留部分水汽和氧气，这都会对量子点造成极大的破坏，影响其寿命和发光性能。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种功能性胶水及制备方法、量子点功能性胶液及制备方法、应用该量子点功能性胶液实现光色转换的显示装置，以解决现有技术中量子点胶水容易在固化过程中由于氧气的存在，导致量子点以缺陷为中心进行氧化作用，增加表面缺陷，导致非辐射复合增加，进而导致量子点结构坍塌，光转换能力下降乃至完全丧失的问题。
5.为达上述目的，本发明提供一种功能性胶水，所述功能性胶水包括聚合物树脂、光敏材料、有机溶剂以及功能材料，且所述功能性胶水的成分按重量份数计分别为功能材料0.1～30份、聚合物树脂25～49份、有机溶剂30～70份、光敏材料1～5份，其中，所述功能材料为具有氧化性能的材料。
6.优选地，所述功能性胶水的成分按重量份数计分别为功能材料5～25份、聚合物树脂30～45份、有机溶剂45～70份、光敏材料1～5份。
7.优选地，所述功能材料包括纳米铝、纳米银、纳米锆、纳米钛、纳米硅、纳米钙以及纳米钡中的一种或几种的混合。
8.优选地，所述功能材料的粒径为3nm～500nm。
9.优选地，所述聚合物树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、亚克力树脂以及甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种的混合。
10.优选地，所述有机溶剂包括单官能团活性稀释剂、双官能团活性稀释剂、多官能团活性稀释剂、乙烯基醚类活性稀释剂以及甲基丙烯酸酯类活性稀释剂中的一种或几种的混合。
11.优选地，所述单官能团活性稀释剂包括甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种的混合；所述双官能团活性稀释剂包括二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇类二丙烯酸酯、丙二醇类二丙烯酸酯中的一种或几种的混合；所述多官能团活性稀释剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的混合。
12.优选地，所述光敏材料包括裂解型自由基光引发剂、夺氢型自由基光引发剂、阳离子光引发剂、大分子光引发剂、可聚合光引发剂、uv-led光引发剂以及可见光引发剂中的一种或几种的混合。
13.优选地，所述可聚合光引发剂包括二叔丁基过氧化物；所述阳离子光引发剂包括芳茂铁盐、芳基重氮盐中的一种或两种；所述大分子光引发剂包括大分子二苯甲酮；所述裂解型自由基光引发剂包括偶氮二异丁腈、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或几种的混合。
14.本发明还提供一种如上所述的功能性胶水的制备方法，所述制备方法包括：将所述聚合物树脂、所述光敏材料、所述有机溶剂以及所述功能材料的混合物搅拌1～20小时得到所述功能性胶水，其中搅拌温度为25～50℃。
15.本发明还提供一种量子点功能性胶液，所述量子点功能性胶液包括量子点以及如上所述的功能性胶水，且所述量子点按重量份数计为大于0份且小于等于20份。
16.优选地，所述量子点包括cdse、cds、cdznse、cdzns、cdznses、znses、znse、cuins、cuinse、inp、inznp以及钙钛矿量子点中的一种或几种的混合。
17.优选地，所述量子点为均一混合类型、梯度混合类型或核-壳类型。
18.优选地，所述量子点含有配体，所述配体包括c6-c18的饱和胺、不饱和胺、饱和酸以及不饱和酸中的一种或几种的混合。
19.优选地，所述量子点所含配体为十四酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十四烯酸、十五烯酸、十六烯酸、十七烯酸、十八烯酸、三丁胺、三正辛胺以及油胺中的一种或几种的混合。
20.本发明还提供一种如上所述的量子点功能性胶液的制备方法，所述制备方法包括：将所述量子点与所述功能性胶水混合搅拌1～20小时得到所述量子点功能性胶液，其中搅拌温度为25～50℃。
21.本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括显示基板，以及设置在所述显示基板上的量子点功能性胶层，其中，所述量子点功能性胶层由如上所述的量子点功能性胶液旋涂形成。
22.与现有技术相比，本发明引入功能材料例如纳米铝、纳米锆、纳米银、纳米钛、纳米硅、纳米钙、纳米钡等纳米材料与聚合物树脂、光敏材料、有机溶剂结合，形成功能性胶水，
再利用功能性胶水与量子点结合，形成量子点功能性胶液。那么在将所得量子点功能性胶液进行旋涂时，因量子点功能性胶液(光刻胶)中含聚合物树脂和光敏材料，引入的功能材料可优先与胶液中的游离氧结合从而形成对应的纳米氧化物或者相应的纳米盐(如baso4，caco3等)产物，而所生成的产物又可作为光扩散例子从而提高光的散射和透射。而且，本发明中选用粒径为3nm～500nm的纳米粒子，粒径较小的纳米粒子具有更高的表面能，更容易与氧气和水汽结合反应，从而消耗量子点功能性胶液中氧气和水汽，从而避免量子点受到破坏。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1所示为本发明实施例1中制备的量子点功能性胶液的状态示意图；
25.图2所示为采用实施例1中制备的量子点功能性胶液旋涂成光学膜后的示意图；
26.图3a和图3b所示分别为采用对比例1和2中制备的量子点胶液旋涂成光学膜后的示意图。
具体实施方式
27.为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
28.本发明提供一种功能性胶水，所述功能性胶水包括聚合物树脂、光敏材料、有机溶剂以及功能材料，且所述功能性胶水的成分按重量份数计分别为功能材料0.1～30份、聚合物树脂25～49份、有机溶剂30～70份、光敏材料1～5份，其中，所述功能材料为具有氧化性能的材料。其中，较佳地，所述功能性胶水的成分按重量份数计分别为功能材料5～25份、聚合物树脂30～45份、有机溶剂45～70份、光敏材料1～5份。
29.另外，优选地，所述功能材料选自纳米铝、纳米银、纳米锆、纳米钛、纳米硅、纳米钙以及纳米钡中的一种或几种的混合。在功能性胶水中含聚合物树脂和光敏材料，引入的功能材料可优先与胶液中的游离氧结合从而形成对应的纳米氧化物或者相应的纳米盐(如baso4，caco3等)产物，而所生成的产物又可作为光扩散例子从而提高光的散射和透射。具体的反应式例如如下：al
3
o-2
→
al2o3，zr
2
o-2
→
zro，ag
2
o-2
→
ago，ti
2
o-2
→
tio，si
2
o-2
→
sio，ca
2
co
3-2
→
caco3，ba
2
so
4-2
→
baso3。且，较佳地，所述功能材料为小粒径材料，所述功能材料的粒径为3nm～500nm；更佳地，所述功能材料的粒径为3nm～200nm，这是因为粒径较小的纳米粒子具有更高的表面能，更容易与氧气和水汽结合反应，从而消耗量子点功能性胶液中氧气和水汽，从而避免量子点收到破坏。
30.进一步，所述聚合物树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、亚克力树脂以及甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种的混合。
31.优选地，所述有机溶剂包括单官能团活性稀释剂、双官能团活性稀释剂、多官能团
活性稀释剂、乙烯基醚类活性稀释剂以及甲基丙烯酸酯类活性稀释剂中的一种或几种的混合。具体的例如，所述单官能团活性稀释剂包括甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种的混合；所述双官能团活性稀释剂包括二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇类二丙烯酸酯、丙二醇类二丙烯酸酯中的一种或几种的混合；所述多官能团活性稀释剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的混合。
32.另外，所述光敏材料包括裂解型自由基光引发剂、夺氢型自由基光引发剂、阳离子光引发剂、大分子光引发剂、可聚合光引发剂、uv-led光引发剂以及可见光引发剂中的一种或几种的混合。具体的，例如所述可聚合光引发剂包括二叔丁基过氧化物；所述阳离子光引发剂包括芳茂铁盐、芳基重氮盐中的一种或两种；所述大分子光引发剂包括大分子二苯甲酮；所述裂解型自由基光引发剂包括偶氮二异丁腈、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或几种的混合。
33.此外，本发明还提供一种如上所述的功能性胶水的制备方法，所述制备方法包括：将所述聚合物树脂、所述光敏材料、所述有机溶剂以及所述功能材料的混合物搅拌1～20小时得到所述功能性胶水，其中搅拌温度为25～50℃。
34.本发明还提供一种量子点功能性胶液，所述量子点功能性胶液包括量子点以及如上所述的功能性胶水，且所述量子点按重量份数计为大于0份且小于等于20份。
35.优选地，所述量子点包括cdse(硒化镉)、cds(硫化镉)、cdznse、cdzns、cdznses、znses、znse(硒化锌)、cuins、cuinse、inp(磷化铟)、inznp以及钙钛矿(例如pvk、cspbbr
x
)量子点中的一种或几种的混合。而且，所述量子点可以为均一混合类型、梯度混合类型或核-壳类型，即所述量子点可以是均匀混合的量子点，可以是浓度呈梯度混合的量子点，也可以是核壳结构的量子点。例如，量子点为红色cdse/zns型量子点或绿色cdse/zns型量子点。红色量子点在蓝色光线的激发下能够发出红色的光，绿色量子点在蓝色光线的激发下能够发出绿色的光。量子点光固化胶水可以由发出不同颜色的量子点组成，每个量子点根据可发出颜色的不同选择相应的量子点，例如，需要发出红光时，可选用红色cdse/zns型量子点；需要发出绿光时，可选用绿色cdse/zns型量子点。只要能够根据需要发出不同颜色的光，本实施例中对所选用的量子点的类型不做限制。
36.另外，所述量子点含有配体，所含配体包括c6-c18的饱和胺、不饱和胺、饱和酸以及不饱和酸中的一种或几种的混合。且较佳地，所述量子点所含配体例如为十四酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十四烯酸、十五烯酸、十六烯酸、十七烯酸、十八烯酸、三丁胺、三正辛胺以及油胺中的一种或几种的混合。量子点的表面的配体的作用之一是为增加量子点表面的疏水性，以及减小量子点在溶剂中的相互聚集。
37.此外，本发明还提供一种如上所述的量子点功能性胶液的制备方法，所述制备方法包括：将所述量子点与所述功能性胶水混合搅拌1～20小时得到所述量子点功能性胶液，其中搅拌温度为25～50℃。
38.另外，本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括显示基板，以及设置在所述显示基板上的量子点功能性胶层，其中，所述量子点功能性胶层由如上所述的量子点功能性胶液旋涂形成。通过在显示基板上设置量子点功能性胶层实现光色转换。上述显示装置例如可以应用于显示器、笔记本电脑、平板电脑、电子纸、手机、电视机、vr显示器、数码相
框、导航仪、ar显示器、车载显示器等任何具有显示功能的产品或部件。
39.以下结合具体实施例对本发明进一步说明。
40.实施例1
41.将绿色cd系量子点1g溶解于5ml pgmea溶剂，然后与纳米铝0.1份，聚酯丙烯酸酯10份，亚克力树脂15份，pgmea 70份，以及偶氮二异丁腈5份，于25℃机械搅拌混合得到量子点功能性胶液，将所得量子点功能性胶液进行旋涂成膜，紫外光(uv)固化5分钟，110℃热固化5分钟。
42.实施例2
43.将红色cd系量子点1g溶解于5ml pgmea溶剂，然后与纳米锆10份，聚酯丙烯酸酯22份，亚克力树脂16份，pgmea 50份，丙烯酸异冰片酯(iboa)10份，以及偶氮二异丁腈1.9份，于25℃机械搅拌混合得到量子点功能性胶液，将所得量子点功能性胶液进行旋涂成膜，uv固化5分钟，110℃热固化5分钟。
44.实施例3
45.将绿色in系量子点1.5g溶解于5ml pgmea溶剂，然后与纳米钛30份，聚氨酯丙烯酸酯20份，亚克力树脂9份，pgmea 30份，iboa 10份，以及偶氮二异丁腈1份，于25℃机械搅拌混合得到量子点功能性胶液，将所得量子点功能性胶液进行旋涂成膜，uv固化5分钟，110℃热固化5分钟。
46.实施例4
47.将红色in系量子点3g溶解于8ml pgmea溶剂，然后与纳米银20份，聚酯丙烯酸酯40份，亚克力树脂9份，pgmea 20份，iboa 10份，以及偶氮二异丁腈1份，于25℃机械搅拌混合得到量子点功能性胶液，将所得量子点功能性胶液进行旋涂成膜，uv固化5分钟，110℃热固化5分钟。
48.对比例1
49.使用无功能材料胶水制备
50.将绿色cd系量子点1g溶解于5ml pgmea溶剂，然后与聚酯丙烯酸酯20份，亚克力树脂15份，pgmea40份，乙二醇类二丙烯酸酯20份，以及二叔丁基过氧化物5份，于25℃机械搅拌混合得到量子点胶液，将所得量子点胶液进行旋涂成膜，uv固化5分钟，110℃热固化5分钟。
51.对比例2
52.将红色cd系量子点1g溶解于5ml pgmea溶剂，然后与聚氨酯丙烯酸酯22份，聚酯丙烯酸酯16份，pgmea50份，三丙二醇二丙烯酸酯6份，以及偶氮二异丁腈6份，于25℃机械搅拌混合得到量子点胶液，将所得量子点胶液进行旋涂成膜，uv固化5分钟，110℃热固化5分钟。
53.将实施例1-4获得的本发明的量子点功能性胶液和对比例1-2获得的量子点胶液分别旋涂成光学膜，进行测试，测试结果如下表1以及图1-图3b，图1所示为本发明实施例1中制备的量子点功能性胶液的状态示意图；图2所示为采用实施例1中制备的量子点功能性胶液旋涂成光学膜后的示意图；图3a和图3b所示分别为采用对比例1和2中制备的量子点胶液旋涂成光学膜后的示意图。
54.表1各实施例和对比例获得的量子点功能性胶液旋涂成光学膜的测试结果
[0055][0056]
从表1中可知，本实施例中的量子点功能性胶液的光致发光量子产率(plqy)的有效转换效率相比对比例1-2中的致发光量子产率(plqy)的有效转换效率明显提高，量子点plqy保有率非常高。而且本发明实施例中的量子点功能性胶液旋涂形成的光学膜的膜面均一性良好，无气泡无颗粒感(如图2所示)，对蓝光吸收率亦非常高。相反，采用常规方法制备的光学膜的膜面则会存在不均一，有气泡的情形(如图3a和图3b所示)。
[0057]
综上所述，本发明引入功能材料例如纳米铝、纳米锆、纳米银、纳米钛、纳米硅、纳米钙、纳米钡等纳米材料与聚合物树脂、光敏材料、有机溶剂结合，形成功能性胶水，再利用功能性胶水与量子点结合，形成量子点功能性胶液。那么在将所得量子点功能性胶液进行旋涂时，因量子点功能性胶液(光刻胶)中含聚合物树脂和光敏材料，引入的功能材料可优先与胶液中的游离氧结合从而形成对应的纳米氧化物或者相应的纳米盐(如baso4，caco3等)产物，而所生成的产物又可作为光扩散例子从而提高光的散射和透射。而且，本发明中选用粒径为3nm～500nm的纳米粒子，粒径较小的纳米粒子具有更高的表面能，更容易与氧气和水汽结合反应，从而消耗量子点功能性胶液中氧气和水汽，从而避免量子点受到破坏。
[0058]
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。