專利名稱：一種可實現全彩的熒光透明涂層、制備方法及應用該熒光透明涂層的發光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及量子點應用領域，具體涉及ー種可實現全彩的熒光透明涂層及其制備方法，以及應用該熒光透明涂層組成的發光裝置。
背景技術：
量子點又稱為半導體納米晶體，當受到光或電的刺激，量子點便會發出特定的熒光光線，熒光的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定。這ー特性使得量子點能夠改變激發光源發出的光線顏色。采用不同組成或尺寸的量子點，能夠得到色彩豐富的光線。目前世界各國都在研究量子點在全彩方面的應用，但主要在顯示領域。三星已開發出采用量子點技術的全彩色有源矩陣顯示屏。相比目前手機、MP3使用屏幕，量子點顯示屏更亮、更節能、價格也更低廉。其量子點涂層的制備方法如下首先將量子點溶液涂在硅板上，然后蒸發，再將突起部分進行壓制成量子點層，去掉表層后轉壓到玻璃基板或塑料基板上，該過程就實現了量子點到基板的轉移。麻省理工學院(MIT)的Polina Anikeeva 及 Jonathan Halpert 等人利用 CdSe、ZnS、ZnSe層與半導體化合物ZnCdS及ZnCdSe，合成發光范圍足以涵蓋可見光波段的膠狀量子點。他們采用ー種能與各類量子點都相容的有機基板，并利用一種簡單的方法將量子點沉積在基材上先以旋轉鑄模法(spin casting)在弾性體印章上形成量子點單層(QDmonolayer)，再將此單層印在元件結構內。該方法能獨立制作量子點，因此各類顔色的量子點都可以使用相同的元件結構，通過簡單而便宜的步驟同時沉積紅、綠及藍量子點作為畫素。雖然已知的幾種量子點涂層方法各有優點，但是還存在著涂層制備方法比較繁瑣、效率低、難以進行大面積涂層、固化速度較慢等缺點。UV固化油墨是近三、四十年才出現和興起的新型油墨，其作用機理是通過在油墨系統自身內加入的光引發劑和催化劑，吸收外部施加的足夠紫外線和電子束能量而激發交聯固化反應，最終達致油墨成膜的目的。因此UV固化油墨干燥速度快，特別是在非吸收性的基板上，能夠直接印刷的承印物范圍最廣泛。
發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單、高效、靈活、可大面積噴繪、固化速度快且可實現全彩的熒光透明涂層及其制備方法。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是
一種可實現全彩的熒光透明涂層，其特征在干，由量子點和UV固化透明墨組成。所述的量子點為元素周期表II-VI族、III-V族、IV-VI族、IV族半導體化合物或其 對應的核殼結構；具體所述的元素周期表II-VI族半導體化合物，由ニ元化合物包括CdSe,CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe，三元化合物包括 CdSeS，CdSeTe, CdSTe, ZnSeS,ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe,HgZnS, HgZnSe 和四元化合物包括 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe,CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe組成；元素周期表III-V族半導體化合物，由ニ元化合物包括 GaN，GaP，GaAs，GaSb，AlN，AlP，AlAs，AlSb, InN, InP, InAs, InSb，三元化合物包括GaNP，GaNAs, GaNSb，GaPAs，GaPSb，AlNP，AlNAs，AlNSb，AlPAs，AlPSb，InNP，InNAs，InNSb，InPAs, InPSb, GaAlNP 和四元化合物包括 GaAlNAs，GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP,GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 組成；元素周期表IV-VI族半導體化合物，由ニ元化合物包 括SnS，SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe,三元化合物包括 SnSeS，SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 和四元化合物包括SnPbSSe，SnPbSeTe, SnPbSTe組成；元素周期表IV族半導體化合物，由Si，Ge和ニ元化合物包括SiC，SiGe組成；所述核殼結構為以前面所述的元素周期表II-VI族、III-V 族、IV-VI 族、IV 族半導體化合物為核，以 CdSe, CdS, ZnSe, ZnS, CdO, ZnO, Si02 中的一種或多種為殼的核殼結構量子點。上述的量子點質量百分含量為I 25%,
上述的UV固化透明墨為商業市售未添加顔料的UV固化油墨產品，例如環氧丙烯酸酯類UV固化油墨、聚氨酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚醚丙烯酸酯類UV固化油墨、聚丙烯酸丙酯和不飽和聚酯類UV固化油墨中的ー種或多種。上述的UV固化透明墨質量百分含量為75 99%。一種可實現全彩的熒光透明涂層的制備方法，該制備方法的步驟為
步驟ー將量子點和UV固化透明墨加入到料桶中經分散機攪拌30 120min ；
步驟ニ 加入粒徑為O. 2mm的氧化錯珠,研磨3-8小時；
步驟三將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在基材上印刷出目標圖像； 步驟四在印刷目標圖像的同時或在印刷目標圖像之后進行紫外光照射使之固化。上述含量子點的UV固化透明墨在30°C的粘度為3 lOOmPaS。紫外光照射固化的條件為紫外光的輻射量為10 1500W/cm，照射時間為O. 5 300秒。另外，本發明涉及到應用該熒光透明涂層的發光裝置，該發光裝置具體是將可實現全彩的量子點與UV固化透明墨混合后按照上述方法印刷在基板上；然后將上述固化有熒光涂層的基板裁剪成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。上述的基板為玻璃或透明樹脂。透明樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯こ烯(PS)、聚氯こ烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)的ー種或多種。上述的激發熒光的光源為藍光或紫外LED光源。激發熒光的光源產生的激發光波長為 280nm 480nm。使用量子點與UV固化透明墨制作的熒光透明涂層的優點在于可通過量子點粒徑的大小簡單地調節發射波長，來實現全彩；熒光透明涂層干燥速度快，特別是在非吸收性的基板上，能夠直接印刷的承印物范圍最廣泛；熒光透明涂層固化時無溶劑揮發，環保性好。與其他涂層制備方法相比，使用量子點與UV固化透明墨噴繪來制備可實現全彩的熒光透明涂層具有方法簡單、高效、色彩調節靈活、可進行大面積噴繪、涂層固化速度快、環保性好。
圖I為本發明實施例6的示意 圖示符號說明
1、全彩的量子點熒光透明涂層，其中POLYOE中的每個字母具有不同的熒光顏色；
2、基板；
3、藍光或紫外LED光源。
具體實施例方式實施例I
一種可實現全彩的熒光透明涂層，由量子點和UV固化透明墨組成。量子點又稱半導體納米晶體，包括元素周期表第II-VI族或第III-V族納米半導體材料及其相對應的核殼結構；具體包括 CdSe，CdTe，CdS，ZnSe，ZnS，GaP，GaN，GaAs，InP，InN，InAs，InSb，PbS，PbSe等量子點；或是以上述材料為核，以CdSe，CdS, ZnSe, ZnS, CdO, ZnO, SiO2等為殼而形成的具有核殼結構的納米半導體材料。通過控制量子點的大小和組成的材料可以調節量子點的發射波長，獲得多種可分辨的顏色。一般量子點顆粒直徑在I IOnm之間。以(CMSe) ZnS核殼量子點為例，當CdSe核心直徑為I. 8nm吋，發射藍光；當CdSe核心直徑為7nm吋，發射紅光。不同尺寸大小的CdSe的熒光可涵蓋整個可見光譜。將質量百分含量為1%、核心直徑為I. 8nm的(CdSe)ZnS核殼量子點與質量百分含量為99%的UV固化透明墨混合，加入料桶中經分散機攪拌30min ;加入O. 2mm氧化錯珠,研磨3h,研磨好的含量子點的UV固化透明墨在30°C下粘度為3mPaS ;將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在基材上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化，紫外光的輻射量為1500W/cm，照射時間為O. 5秒，所形成的熒光透明涂層用紫外LED光源激發后可發出藍光。采用UV固化透明墨與量子點混合后通過噴繪機制備可實現全彩的熒光透明涂層，具有方法簡單、高效、靈活、可大面積噴繪、固化速度快的優點。實施例2
商業市售未添加顔料的UV固化油墨產品，包括環氧丙烯酸酯類UV固化油墨、聚氨酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚醚丙烯酸酯類UV固化油墨、聚丙烯酸丙酯和不飽和聚酯類UV固化油墨中的ー種或多種。將質量百分含量為75%的UV固化透明墨樹脂與質量百分含量為25%、核心直徑為7nm的(CdSe)ZnS核殼量子點混合，加入料桶中經分散機攪拌120min ;加入O. 2mm氧化錯珠,研磨8h,研磨好的含量子點的UV固化透明墨在30°C下粘度為IOOmPaS ;將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在玻璃上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化，紫外光的輻射量為lOW/cm，照射時間為300秒，所形成的熒光透明涂層用藍光或紫外LED光源激發后可發出紅光。激發熒光的光源產生的激發光波長優選為280nm 480nm。然后把玻璃裁剪成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。實施例3將質量百分含量為88%的UV固化透明墨與質量百分含量為12%、粒徑為3. 2nm的CdSe量子點混合，加入料桶中經分散機攪拌75min ;加入O. 2mm氧化錯珠,研磨5h,研磨好的含量子點的UV固化透明墨在30°C下粘度為50mPaS ;將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在透明樹脂上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化，紫外光的輻射量為lOOOW/cm，照射時間為100秒，所形成的熒光透明涂層用藍光或紫外LED光源激發后可發出綠光。然后把透明樹脂裁剪成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。激發熒光的光源產生的激發光波長優選為280nm 480nm。實施例4
將質量百分含量為80%的UV固化透明墨與質量百分含量為20%、粒徑為3. 2nm的CdSe量子點混合，加入料桶中經分散機攪拌50min ;加入O. 2mm氧化錯珠,研磨4h,研磨好的含量子點的UV固化透明墨在30°C下粘度為40mPaS ;將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在玻璃上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化，紫外光的輻射量為500W/cm，照射時間為120秒，所形成的熒光透明涂層用藍光或紫外LED光源激發后可發出綠光。然后把玻璃裁剪成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。激發熒光的光源產生的激發光波長優選為280nm 480nm。實施例5
將質量百分含量為90%的UV固化透明墨樹脂與質量百分含量為10%、核心直徑為7nm的(CdSe)ZnS核殼量子點混合，加入料桶中經分散機攪拌IOOmin ;加入O. 2mm氧化鋯珠，研磨7h，研磨好的含量子點的UV固化透明墨在30°C下粘度為85mPaS ;將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在透明樹脂上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化，紫外光的輻射量為1200W/cm，照射時間為40秒，所形成的熒光透明涂層用藍光或紫外LED光源激發后可發出紅光。然后把玻璃透明樹脂成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。激發熒光的光源產生的激發光波長優選為 280nm 480nm。實施例6
如圖I所示，將不同尺寸的量子點與UV固化透明墨混合后按照上述實施例所示的方法，通過噴繪機將所需要的圖案，如POLYOE的字樣，印刷在玻璃或透明樹脂基板2上，透明樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯こ烯(PS)、聚氯こ烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚碳酸酯PC、聚丙烯PP的ー種或幾種。經過紫外光固化后，得到全彩的量子點熒光透明涂層1，將基板2裁剪成如圖I所示的形狀，然后與激發熒光的藍光或紫外LED光源3組裝成發光裝置。該發光裝置可用于照明、廣告、裝飾或展示等方面。上述藍光或紫外LED光源3分布在發光裝置的兩側或邊緣部位，包括ー個或多個。
還可以將全彩的量子點熒光透明涂層印刷在玻璃或透明樹脂上，形成全彩的山水、人物圖畫，再將印刷有圖畫的基板裁剪下來，與激發熒光的藍光或紫外LED光源組成發光裝置。該發光裝置可以應用在室內裝飾，如玻璃門、窗，室外廣告等方面。本發明的全彩的量子點熒光透明涂層，在沒有光源激發的狀態下是透明的，因此應用在玻璃門、窗上后，白天沒有光源激發的時候，玻璃門、窗是透明的；夜晚的時候，打開激發熒光的藍光或紫外LED光源，便可以激發量子點，透明門、窗上便出現彩色的圖案，具有特殊的裝飾和廣告效果。
本發明并不局限于上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明 的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求
1.一種可實現全彩的熒光透明涂層，其特征在干，由量子點和UV固化透明墨組成。
2.根據權利要求I所述的ー種可實現全彩的熒光透明涂層，其特征在于，所述的量子點為元素周期表II-VI族、III-V族、IV-VI族、IV族半導體化合物或其對應的核殼結構；具體所述的元素周期表II-VI族半導體化合物，由ニ元化合物包括CdSe，CdTe, ZnS, ZnSe,ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe，三元化合物包括 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe,HgSeS，HgSeTe，HgSTe，CdZnS，CdZnSe，CdZnTe，CdHgS，CdHgSe，CdHgTe，HgZnS，HgZnSe 和四元化合物包括 CdZnSeS，CdZnSeTe，CdZnSTe，CdHgSeS，CdHgSeTe，CdHgSTe，HgZnSeS，HgZnSeTe,HgZnSTe組成；元素周期表III-V族半導體化合物，由ニ元化合物包括GaN，GaP，GaAs，GaSb，AIN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP，InAs, InSb，三元化合物包括 GaNP，GaNAs, GaNSb, GaPAs,GaPSb，AlNP，AlNAs，AlNSb，AlPAs，AlPSb，InNP，InNAs，InNSb，InPAs，InPSb，GaAlNP 和四元化合物包括 GaAlNAs，GaAlNSb，GaAlPAs，GaAlPSb，GaInNP，GaInNAs，GaInNSb，GaInPAs，GaInPSb, InAlNP，InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 組成；元素周期表 IV-VI 族半導體化合物，由ニ元化合物包括SnS，SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe，三元化合物包括SnSeS， SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 和四元化合物包括 SnPbSSe,SnPbSeTe ,SnPbSTe組成；元素周期表IV族半導體化合物，由Si ,Ge和ニ元化合物包括SiC，SiGe組成；所述核殼結構為以前面所述的元素周期表II-VI族、III-V族、IV-VI族、IV族半導體化合物為核，以CdSe，CdS, ZnSe, ZnS, CdO, ZnO, Si02中的一種或多種為殼的核殼結構量子點。
3.根據權利要求I所述的ー種可實現全彩的熒光透明涂層，其特征在于，所述的量子點質量百分含量為I 25%，所述的UV固化透明墨質量百分含量為75 99%。
4.根據權利要求I所述的ー種可實現全彩的熒光透明涂層，其特征在于，所述的UV固化透明墨為未添加顔料的UV固化油墨產品，包括環氧丙烯酸酯類UV固化油墨、聚氨酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚酯丙烯酸酯類UV固化油墨、聚醚丙烯酸酯類UV固化油墨、聚丙烯酸丙酯和不飽和聚酯類UV固化油墨中的ー種或多種。
5.一種可實現全彩的熒光透明涂層的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟為 步驟ー將量子點和UV固化透明墨加入到料桶中經分散機攪拌30 120min ； 步驟ニ 加入粒徑為O. 2mm的氧化錯珠,研磨3-8小時； 步驟三將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在基材上印刷出目標圖像； 步驟四在印刷目標圖像的同時或在印刷目標圖像之后進行紫外光照射使之固化。
6.根據權利要求5所述的ー種可實現全彩的熒光透明涂層的制備方法，其特征在干，所述含量子點的UV固化透明墨在30°C的粘度為3 lOOmPaS。
7.根據權利要求5所述的ー種可實現全彩的熒光透明涂層的制備方法，其特征在干，所述的紫外光照射固化的條件為紫外光的輻射量為10 1500W/cm，照射時間為O. 5 300 秒。
8.應用該熒光透明涂層的發光裝置，其特征在于，將可實現全彩的量子點與UV固化透明墨混合后按照權利要求5所述的方法印刷在基板上；然后將上述固化有熒光涂層的基板裁剪成需要的尺寸和形狀，并與激發熒光的光源組裝成發光裝置。
9.根據權利要求8所述的發光裝置，其特征在于，所述的基板為玻璃或透明樹脂；所述的透明樹脂為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯こ烯(PS)、聚氯こ烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)的ー種或多種。
10.根據權利要求8所述的發光裝置，其特征在于，所述的激發熒光的光源為藍光或紫外LED光源；所述的激發熒光的光源產生的激發光波長為280nm 480 nm。
全文摘要
本發明公開了一種可實現全彩的熒光透明涂層，所述可實現全彩的熒光透明涂層包括量子點和UV固化透明墨；將量子點和UV固化透明墨加入到料桶中經分散機攪拌30～120min；加入粒徑為0.2mm的氧化鋯珠，研磨3-8小時；將研磨好的含量子點的UV固化透明墨通過噴繪機在基材上印刷出目標圖像；印刷目標圖像的同時或在印刷之后進行紫外光照射使之固化。本發明采用可以發出不同波長熒光的量子點與UV固化透明墨組合，來實現全彩，而且采用UV固化透明墨通過噴繪機印刷圖像，方法簡單、高效、靈活、可進行大面積噴繪、涂層固化速度快、環保性好。
文檔編號F21K2/08GK102702934SQ201210173129
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者張志坤, 張濤, 李陽 申請人:廣東普加福光電科技有限公司