[发明专利]低镉含量的量子点膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种低镉含量的量子点膜，所述量子点膜包含一层绿色量子点层、一层红色量子点层，其中所述绿色量子点层包含无镉的绿色量子点，所述红色量子点层包含镉系红色量子点，所述绿色量子点层和所述红色量子点层之间可以设置分隔层，本发明还涉及所述量子点膜的制备方法和用途。

技术领域

本发明涉及量子点膜制备领域，特别地涉及低镉含量的量子点膜及其制备方法和应用，其用作光扩散膜以及照明和显示用的高端荧光材料。

背景技术

具有量子效应的半导体晶体纳米材料已经被应用于太阳能、光电探测、发光器件以及荧光生物检测等领域。其中，以量子点膜、量子点管、量子点芯片为具体形式的光致发光器件已经被用于发光二极管液晶显示领域。液晶显示器件已广泛应用于个人电脑、电视机、监视器、手机、个人数字助理、游戏机、电子阅读机、数码相机等类似产品。有数据显示：2017年采用量子点技术的大屏电视全球范围将达到600万台，中国将达到300万台，其中95％以上采用量子点膜的应用方式。

量子点膜中包含绿色量子点和红色量子点，两者的相对质量添加量为2-20：1。具体制作中，将两种量子点材料均匀地混合到高分子树脂中，然后将高分子树脂材料涂覆在水氧阻隔膜上，并用另一张水氧阻隔膜覆盖，采用UV或热固化的方法固化树脂材料，得到三明治结构的量子点膜。量子点膜配合蓝色光源使用，可以有效提高液晶显示器件的色域值，让显示逼真地还原自然界色彩。采用量子点膜的发光二极管液晶显示器件色域值超过100％NTSC，而采用普通荧光粉的发光二极管液晶显示器件色域值在72％NTSC左右。

目前在发光二极管液晶显示领域应用的量子点，90％以上是具有CdSe/ZnS核壳结构的镉系半导体纳米晶体量子点。镉系量子点具有诸如发光谱易调节、半峰宽窄(30nm)、受高能光激发的发光效率高且发光稳定等优点。但是，镉系量子点在商业应用上最大的问题是含有重金属镉Cd。根据相关规定，镉含量值在量子点膜中的相对含量要求在100ppm以下。由于镉的相对含量跟量子点膜的厚度直接相关，总厚度越大，镉相对含量越低，因此，目前能够满足这一标准的，只有应用于大尺寸发光二极管液晶电视的量子点膜。目前量子点技术还没有被商业化应用到智能手机、笔记本、显示器等中小屏发光二极管液晶显示器件上。

钙钛矿量子点和磷化铟量子点为两类无镉量子点，其中后者已经在量子点膜中商业化。磷化铟量子点体系由于发光半峰宽较宽(大于45nm)且量子点效率低，其所制成量子点膜片只能达到85％左右的NTSC色域值以及相对于镉系量子点膜85％的发光强度。钙钛矿量子点是一类新型的量子点材料，相比于镉系量子点，其所发出的光具有更窄的半峰宽(20nm)，可以显示更加纯的色彩。但是由于该材料无法形成无表面缺陷的ZnS壳层结构，在应用中需要开发新的包覆方法，让钙钛矿量子点能够应用于量子点膜中。此外，学术研究证明绿色钙钛矿量子点远比红色钙钛矿量子点稳定，而且大量的研究先集中在绿色钙钛矿量子点上。目前，绿色钙钛矿量子点已经接近商业应用的要求。

针对现有技术中的上述问题，本发明人将量子点膜中的绿色和红色量子点分开到不同量子点层，一方面分别优化各层的参数，另一方面减少整个量子点膜中镉的添加量。通过本发明，可以将量子点膜中镉的含量降低20倍以上，满足商业应用中镉含量的相关标准。

发明内容

本发明人经过研究和实验，发现当将量子点膜中的红色和绿色量子点分开到不同的量子点层，可以减少不同峰位量子点的相互干扰，避免制膜过程出现量子点峰位红移的现象，提高稳定性，并增强优化每层发光性能的自由度，从而，所得到的量子点膜可以有利地应用于发光和光扩散领域，比如用作光扩散膜以及照明和显示用的高端荧光材料。