一種量子點(diǎn)分散體及其制備方法、背光模組和顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種量子點(diǎn)分散體及其制備方法。
[0002] 本發(fā)明還設(shè)及一種包括量子點(diǎn)分散體的背光模組和顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 量子點(diǎn)，又稱為納米晶，是具有幾納米的尺寸、通常為1-20納米的范圍內(nèi)、并具有 晶體結(jié)構(gòu)的材料。量子點(diǎn)可在適當(dāng)?shù)墓庠椿螂妷杭ぐl(fā)下發(fā)出巧光。量子點(diǎn)由于其特殊的特 性，如尺寸可調(diào)的光學(xué)特性，高量子效率，相對(duì)窄的半峰寬和抗光降解性，在過去的二十年 中已經(jīng)被廣泛地研究。作為新一代發(fā)光材料，量子點(diǎn)在L邸顯示應(yīng)用中正逐漸嶄露頭角。 量子點(diǎn)材料通過吸收部分波段的藍(lán)光，激發(fā)出部分波段的綠光及紅光，能夠有效地提高背 光模組的色域，滿足高色域液晶電視的需求。相比較現(xiàn)有的巧光粉而言，量子點(diǎn)有很多的優(yōu) 勢(shì)，如粒子大小可控、分散均勻、激發(fā)轉(zhuǎn)化效率高、穩(wěn)定且光效較高。
[0004] 在制備量子點(diǎn)背光模組的現(xiàn)有技術(shù)中，量子點(diǎn)經(jīng)與無影膠等高分子材料混合后固 化，被制成一種量子點(diǎn)膠體，經(jīng)封裝后形成量子點(diǎn)光學(xué)膜片，并設(shè)置在發(fā)光器件與顯示面板 之間。然而，量子點(diǎn)與高分子材料混合過程中常常出現(xiàn)量子點(diǎn)與高分子材料分散不好的現(xiàn) 象。由于油相制備的量子點(diǎn)表面的具有有機(jī)配體，運(yùn)些有機(jī)配體常常與無影膠等高分子材 料的相溶性不好，造成量子點(diǎn)與無影膠等高分子材料混合后會(huì)團(tuán)聚或者沉淀，大大降低了 量子點(diǎn)膠體中量子點(diǎn)的量子效率W及光學(xué)性能。此問題導(dǎo)致目前較大面積或者較厚量子點(diǎn) 膜片的制備良率不高。對(duì)量子點(diǎn)表面的有機(jī)配體改性，使之與高分子材料相容性變好，是一 種解決上述問題的常用方法。然而，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)有機(jī)配體改性后易造成量子點(diǎn)本身的穩(wěn) 定性和光學(xué)性能變差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為：提供一種量子點(diǎn)分散體，能夠使量子點(diǎn)與高分子 材料混合后形成穩(wěn)定均勻的分散體，具有較高的光學(xué)性能。
[0006] 本發(fā)明提供了一種量子點(diǎn)分散體，包括量子點(diǎn)和光學(xué)透明的高分子材料，所述量 子點(diǎn)分散在所述高分子材料中，所述量子點(diǎn)表面修飾有一種或者多種配體，所述配體包括 聚乙二醇鏈段。
[0007] 優(yōu)選地，所述配體包括第一配體，所述第一配體包括一個(gè)核、至少一個(gè)與所述核相 連的金屬配位基團(tuán)、至少一個(gè)與所述核相連的聚乙二醇鏈段，所述核為原子或者原子基團(tuán)， 所述金屬配位基團(tuán)與所述量子點(diǎn)相連。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一配體還包括至少一個(gè)與所述核相連的疏水基團(tuán)。
[0009] 優(yōu)選地，所述配體還包括與所述量子點(diǎn)相連的其它配體。
[0010] 優(yōu)選地，所述金屬配位基團(tuán)包括琉基、氨基、簇基和徑基中的一種或者兩種。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬配位基團(tuán)包括二琉基、二氨基、二簇基或者二徑基。
[0012] 優(yōu)選地，所述金屬配位基團(tuán)源自二氨硫辛酸、多己胺、下二酸或者下二酸酢。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一配體為連接有金屬配位基團(tuán)的吐溫。
[0014] 優(yōu)選地，所述高分子材料呈液態(tài)，所述高分子材料在光照射、加熱或者加入添加劑 條件下轉(zhuǎn)化為固態(tài)。
[0015] 優(yōu)選地，所述高分子材料為無影膠。
[0016] 所述量子點(diǎn)與所述高分子材料的質(zhì)量比范圍為1:500-1:5。
[0017] 本發(fā)明還提出了一種照明裝置，包括發(fā)光元件和如上所述的量子點(diǎn)分散體，所述 量子點(diǎn)分散體設(shè)置在所述發(fā)光元件的光射出的方向上。
[0018] 本發(fā)明還提出了一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板和如上所述的量子點(diǎn)分散體，所 述量子點(diǎn)分散體設(shè)置在所述導(dǎo)光板的入光面或者出光面附近。
[0019] 本發(fā)明還提出了一種顯示裝置，包括液晶顯示模塊和如上所述的背光模組。
[0020] 本發(fā)明還提出了一種制備量子點(diǎn)分散體的方法，包括W下步驟：在吐溫中引入金 屬配位基團(tuán)，并與量子點(diǎn)反應(yīng)，得到吐溫修飾的量子點(diǎn)；將吐溫修飾的量子點(diǎn)溶解在溶劑 中，與無影膠按照一定的比例混合均勻；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溶劑；將溶劑蒸發(fā)后的產(chǎn)物用紫外光固 化，得到固態(tài)的量子點(diǎn)分散體。
[0021] 本發(fā)明的量子點(diǎn)分散體，具有W下有益效果：通過在量子點(diǎn)表面引入聚乙二醇鏈 段，利用聚乙二醇鏈段與高分子材料良好的相溶性，使量子點(diǎn)更好的分散在高分子材料中， 避免了量子點(diǎn)在高分子材料中團(tuán)聚的現(xiàn)象。本發(fā)明制備的量子點(diǎn)分散體中，量子點(diǎn)分散均 勻，量子效率較高、透光率較好。本發(fā)明的量子點(diǎn)分散體使大面積或者較厚的量子點(diǎn)膜片制 備良率得到提升，制備成本得到下降。利用本發(fā)明的量子點(diǎn)分散體制備的背光模組W及顯 示裝置均顯示出良好的光學(xué)性能。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明中量子點(diǎn)分散體的示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明中量子點(diǎn)的一種實(shí)施方式的示意圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明中第一配體的一種實(shí)施方式的示意圖；
[00巧]圖4是本發(fā)明中聚乙二醇鏈段與高分子材料相互作用的原理示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1-6中的固化的量子點(diǎn)分散體的吸光度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述，顯 然，所描述的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中 的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施 方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[002引本發(fā)明掲示了一種量子點(diǎn)分散體1，包括量子點(diǎn)2和透明的高分子材料3。量子點(diǎn) 2分散在高分子材料3中。量子點(diǎn)2表面修飾有一種或者多種配體，配體包括聚乙二醇鏈段 4,如圖1所示。
[0029] 本發(fā)明通過在量子點(diǎn)2的配體中引入聚乙二醇鏈段4,利用聚乙二醇鏈段4與高分 子材料3良好的相溶性，使量子點(diǎn)2在高分子材料3中分散的更加穩(wěn)定，不會(huì)團(tuán)聚，并可W保持較長(zhǎng)時(shí)間。由此使量子點(diǎn)2在高分子材料3中保持了較高的量子效率，量子點(diǎn)分散體 1保持有更好的光學(xué)性能。
[0030] 量子點(diǎn)分散體1指量子點(diǎn)2分散在介質(zhì)中。本發(fā)明中，介質(zhì)為高分子材料3。量子 點(diǎn)分散體1可W為液態(tài)，也可W為固態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中公開的量子點(diǎn)膠體或者量子點(diǎn)膜片就 屬于一種固態(tài)的量子點(diǎn)分散體1。
[0031] 為使量子點(diǎn)穩(wěn)定的分散在溶劑中，量子點(diǎn)2表面一般修飾有一種或者多種配體。 根據(jù)分散體系的不同，配體包括親水性配體和疏水性配體。
[0032] 如圖2所示，本發(fā)明中的量子點(diǎn)表面修飾有第一配體5,第一配體5包括一個(gè)核6、 至少一個(gè)與核6相連的金屬配位基團(tuán)7、至少一個(gè)與核6相連的聚乙二醇鏈段4。
[0033] 優(yōu)選地，聚乙二醇鏈段4的優(yōu)選碳原子數(shù)范圍為4-30。聚乙二醇鏈段4包括與核 6連接的連接端W及向外延伸的延伸端。延伸端優(yōu)選為簇基、徑基或者烷基。
[0034] 金屬配位基團(tuán)7可與金屬原子或者金屬離子配位結(jié)合，用于與量子點(diǎn)2配位連接。 金屬配位基團(tuán)7包括琉基、氨基、簇基、徑基和憐酸基中的至少一種。優(yōu)選地，金屬配位基團(tuán) 7包括二琉基、二氨基、二簇基或者二徑基中的一種。優(yōu)選地，兩個(gè)琉基、徑基或者氨基連接 的碳原子是相鄰的。在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，金屬配位基團(tuán)7源自二氨硫辛酸、多己胺、下 二酸或者下二酸酢。
[0035] 核6為一個(gè)原子或者一個(gè)原子基團(tuán)。優(yōu)選地，核6為碳原子或者苯環(huán)。在一個(gè)具 體實(shí)施方式中，核為五元環(huán)基團(tuán)，金屬配位基團(tuán)7W及聚乙二醇鏈段4分別連接在五元環(huán)基 團(tuán)的端點(diǎn)位置。在一個(gè)具體實(shí)施例中，核6為由五個(gè)碳原子構(gòu)成的五元環(huán)。其中，Ξ個(gè)碳原 子連接有聚乙二醇鏈段4, 一個(gè)端點(diǎn)位置連接有金屬配位基團(tuán)7。在一個(gè)具體實(shí)施例中，核 為由四個(gè)碳原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的五元環(huán)。其中，兩個(gè)碳原子上連接有聚乙二醇鏈段4， 一個(gè)碳原子上連接有金屬配位基團(tuán)7。
[0036]第一配體5還包括至少一個(gè)與核6相連接的疏水基團(tuán)8。疏水基團(tuán)8之間發(fā)生疏 水鍵相互作用，交聯(lián)在一起，在量子點(diǎn)2表面可形成保護(hù)層，增加量子點(diǎn)2的穩(wěn)定性。疏水 基團(tuán)8也可W與量子點(diǎn)2表面的其他疏水性配體發(fā)生疏水鍵相互作用，增強(qiáng)第一配體5與 量子點(diǎn)2的結(jié)合力。優(yōu)選地，疏水基團(tuán)8為脂肪酸醋。優(yōu)選地，疏水基團(tuán)8包括4-30個(gè)碳 原子的烷基。
[0037] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一配體5為修飾有金屬配位基團(tuán)7的吐溫，如圖3所 示。在本實(shí)施方式中，核6為五元含氧雜環(huán)，R為疏水基團(tuán)，R'為金屬配位基團(tuán)，多個(gè)聚乙二 醇鏈段4由五元環(huán)延伸而出。優(yōu)選地，x+y+z+w= 20。在一個(gè)具體實(shí)施例中，利用二氨硫辛 酸的簇基與吐溫的聚乙二醇鏈段4末端的徑基反應(yīng)，將二氨硫辛酸連接到一個(gè)聚乙二醇鏈 段4的末端，形成二琉基修飾的吐溫。將修飾了二琉基的吐溫與量子點(diǎn)混合反應(yīng)，并蒸發(fā)掉 溶劑，形成吐溫修飾的量子點(diǎn)。再利用吐溫修飾的量子點(diǎn)與高分子材料3進(jìn)行混合分散。
[0038] 由于量子點(diǎn)2表面連接有多個(gè)第一配體5,所W量子點(diǎn)2表面包括大量由第一配 體5產(chǎn)生的聚乙二醇鏈段4。聚乙二醇鏈段4位于量子點(diǎn)2的最外端，W便于和其它物質(zhì)作 用。聚乙二醇鏈段4的數(shù)量越多，越有利于量子點(diǎn)與高分子材料3的相溶度。聚乙二醇鏈 段4通過高分子材料3的單體或者預(yù)聚物相互交聯(lián)、氨鍵作用W及范德華力綜合作用，可使 量子點(diǎn)2與高分子材料3形成穩(wěn)定的分散體系。高分子材料3的單體或者預(yù)聚物經(jīng)聚合后 形成固化的高分子材料，從而形成量子點(diǎn)2穩(wěn)定均勻分散的量子點(diǎn)分散體。低聚合度的高 分子材料3呈液態(tài)，其與量子點(diǎn)2形成的分散體系可W稱為液態(tài)的量子點(diǎn)分散體1，在本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0039] 高分子材料3包括所有能與聚乙二醇鏈段4發(fā)生穩(wěn)定交聯(lián)、氨鍵或者范德華力作 用的材料。優(yōu)選地，高分子材料3包括徑基，W便和聚乙二醇鏈段4發(fā)生氨鍵。優(yōu)選地，高 分子材料3包括但不限于環(huán)氧丙締酸醋、聚氨醋丙締酸醋、聚酸丙締酸醋、聚醋丙締酸醋、 聚甲基丙締酸樹脂或者丙締酸樹脂。高分子材料3可W為液態(tài)，也可W為固態(tài)。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例中，高分子材料3為無影膠，也稱UV膠。聚乙二醇鏈段修飾的量子點(diǎn)在加入到無 影膠水中，通過攬拌混合均勻，形成穩(wěn)定的量子點(diǎn)分散體。由于量子點(diǎn)表面的大量聚乙二醇 鏈段4,量子點(diǎn)2與無影膠可W混合的非常均勻，而且不會(huì)團(tuán)聚。此時(shí)的量子點(diǎn)分散體1為 液態(tài)，可W保存較長(zhǎng)時(shí)間，至少一個(gè)月無團(tuán)聚。將量子點(diǎn)分散液經(jīng)紫外光照射或者加熱，使 其固化，得到量子點(diǎn)均勻分散的固態(tài)的量子點(diǎn)分散體。現(xiàn)有技術(shù)中的量子點(diǎn)膠體就是一種 固態(tài)量子點(diǎn)分散體1。
[0040] 聚乙二醇鏈段4中包含有很多酸氧鍵，其與丙締酸樹脂中的大量徑基之間形成大 量氨鍵，如圖4所示，聚乙二醇鏈段與無影膠中的單體或者預(yù)聚物具有一定的作用力，從而 使得量子點(diǎn)不易團(tuán)聚，能夠穩(wěn)定的分散在無影膠中。
[0041] 本發(fā)明中，量子點(diǎn)2與高分子材料3的質(zhì)量比優(yōu)選范圍為1:500-1:5,更優(yōu)選范圍 為1:500-1:10。在量子點(diǎn)2與高分子材料3的混合物中，量子點(diǎn)2濃度太高易導(dǎo)致團(tuán)聚并 降低透光率