專利名稱：光轉換薄膜及其應用和制備方法
技術領域：
本發明涉及光學領域，具體而言，涉及一種光轉換薄膜及其應用和制備方法。
背景技術：
近年來，鑒于量子點特殊的化學和物理特性，在光致發光器件、固體照明、顯示器、生物醫學等領域有著廣闊的應用前景。而將量子點應用于上述領域，關鍵的步驟是將量子點器件化，其中量子點薄膜就是一種有效的手段。現有的量子點薄膜的制備，一般分為兩種方法:一種方法是通過靜電自組裝的技術，將量子點組裝至超薄膜中，該方法的特點在于能夠實現量子點的層層可控組裝，能夠精確控制薄膜厚度，可在分子水平上控制膜的組成、結構和厚度；另一種方常用的方法是將量子點直接分散到聚合物中，然后通過噴涂、旋轉涂膜等方法制備量子點薄膜，通過改變涂膜的參數同樣也可以較為精確的控制薄膜的厚度。上述兩種方法的操作復雜，而且在不同種類和形狀的器件表面形成量子點薄膜，往往需要更改生產工藝。
發明內容
本發明旨在提供一種光轉換薄膜及其應用和制備方法，以解決現有技術中的量子點薄膜制作和使用復雜的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種光轉換薄膜，上述光轉換薄膜包括:襯底；黏膠層，設置在襯底的表面，黏膠層包括膠黏劑和分散在膠黏劑中的量子點材料。進一步地，上述襯底為一個，黏膠層設置在襯底的表面上；或者上述襯底為多個且沿與襯底表面的垂 直方向疊置，黏膠層設置在相鄰的襯底之間。進一步地，上述黏膠層為單層；或者黏膠層為多層且沿與襯底表面的垂直方向疊置。進一步地,上述量子點材料包括量子點和量子點配體。進一步地，上述量子點配體為選自R1- (CH2) nrR2、R1- (CH2CH2O) Ii2CH2-R2和
R3
組成的組中的一種，其中，R1 為 SH、NH2 或 C00H，Ii1=I 20 ；R2 為 H、0H、SH、
NH2、C00H、0CH3 或 C00CH3，n2=l 50 ；R3 為 C00H、C00CH3 或 CO - (OCH2CH2)n4 - 0Η，η3=1 10，n4=l 50。進一步地，上述黏膠層還包括高分子分散體，高分子分散體選自丙烯酸酯類樹脂、有機硅氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸脂改性有機硅樹脂和環氧樹脂組成的組中的一種。
進一步地，上述襯底為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜，膠黏劑為壓敏膠黏劑。根據本發明的另一方面，提供了一種上述光轉換薄膜在LED發光器件中或太陽能電池組件中或防偽標示中的應用。根據本發明的又一方面，提供了一種光轉換薄膜的制備方法，上述制備方法包括:步驟S1、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在襯底的表面上，形成混合物層；步驟S2、將混合物層固化形成黏膠層，得到光轉換薄膜。進一步地，上述制備方法在步驟SI和步驟S2之間還包括:步驟A、在混合物層上固定另一襯底；步驟B、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在另一襯底遠離混合物層的表面上，形成另一混合物層；以及步驟C、重復步驟A和步驟B。進一步地，上述制備方法在步驟S2之后還包括:步驟S3、在黏膠層上固定另一襯底；步驟S4、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在另一襯底遠離黏膠層的表面上，形成另一混合物層；步驟S5、將另一混合物層固化，形成另一黏膠層；以及步驟S6、重復步驟S3至步驟S5，得到襯底和黏膠層交叉疊置的光轉換薄膜。進一步地，上述制備方法在步驟S2之后還包括:步驟S3’、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在黏膠層上，形成另一混合物層；步驟S4’、將另一混合物層固化，形成另一黏膠層；以及步驟35’、重復步驟33’和S4’，得到具有多層黏膠層的光轉換薄膜。進一步地，上述步驟SI還包括采用攪拌的方式將量子點材料分散到膠黏劑中形成混合物的過程。進一步地,上述量子點材料包括量子點和量子點配體,混合物的制作方法還包括:采用量子點配體修飾量子點的表面，形成量子點材料；以及將量子點材料分散到膠黏劑中形成混合物。進一步地，上述混合物還包括高分子分散體，混合物的制作方法還包括:將量子點材料與聞分子分散體進行混合形成量子點分散體，上述聞分子分散體選自丙烯酸酯類樹月旨、有機硅氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸脂改性有機硅樹脂和環氧樹脂組成的組中的一種；將量子點分散體依次進行固化、粉碎得到粒徑在0.Γ500 μ m的微球；以及將微球分散到膠黏劑中形成混合物。進一步地，上述襯底為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜，制備方法在將混合物涂覆之前還包括將襯底的表面經高壓電暈處理形成粗糙面。應用本發明的技術方案，將量子點分散到黏膠層的膠黏劑中，然后利用膠黏劑的粘結性能固定到襯底上，同時利用膠黏劑的粘結性能可以將該光轉換薄膜固定到所需的載體上以利用量子點的光轉換功能。上述光轉換薄膜可以以膠帶或貼紙的形式進行包裝，量子點處于光轉換薄膜的內層不會受到任何損害，而且該光轉換薄膜具有膠粘性能夠很方便地與各種表面粘合，隨用隨貼，使用方法簡單、靈活，在不需要時剝離即可，剝離后的光轉換薄膜可以進行回收重復利用。
構成本申請的一部分 的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1示出了根據本發明的一種優選的實施例的光轉換薄膜的結構示意圖；圖2示出了根據本發明的另一種優選的實施例的光轉換薄膜的結構示意圖；以及圖3示出了根據本發明的又一種優選的實施例的光轉換薄膜的結構示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。如圖1至圖3所示，在本發明的一種典型的實施方式中，提供了一種光轉換薄膜，該光轉換薄膜包括襯底I和黏膠層2，黏膠層2設置在襯底I的表面，黏膠層2包括膠黏劑和分散在膠黏劑中的量子點材料。具有上述結構的光轉換薄膜，將量子點材料分散到黏膠層2的膠黏劑中，然后利用膠黏劑的粘結性能固定到襯底I上，同時利用膠黏劑的粘結性能可以將該光轉換薄膜固定到所需的載體上以利用量子點材料的光轉換功能。上述光轉換薄膜可以以膠帶或貼紙的形式進行包裝，量子點材料處于光轉換薄膜的內層不會受到任何損害，而且該光轉換薄膜具有膠粘性能夠很方便地與各種表面粘合，隨用隨貼，使用方法簡單、靈活，在不需要時剝離即可，剝離后的光轉換薄膜可以進行回收重復利用。本發明的量子點材料可以只包含出光顏色相同的量子點材料也可以包含出光顏色不同的多種量子點材料。可用于本發明的量子點材料包括水性量子點材料和油性量子點材料，經過配體交換或配體修飾，使量子點材料均勻分散在膠黏劑中。在本發明一種優選的實施例中，量子點材料為普通量子點材料，包括但不限于I1-VI族、II1-V族、IV-VI族、1-1I1-VI族和/或I1-1I1-VI族量子點。優選地，上述量子點材料包括但不限于:由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素和選自第VI族元素0、S、Se、Te中的任一種元素組成的I1-VI族量子點；由選自第IV族元素Ge、Sn、Pb中的任一種元素和選自第VI族元素O、S、Se、Te中的任一種元素組成的IV-VI族量子點；由選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素和選自第V族元素N、P、As、Sb中的任一種元素組成的II1-V族量子點；由選自第I族元素Cu或Ag,選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的1-1I1-VI族量子點；由選自第II族元素Zn、Cd, Hg中的任一種元素，選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素O、S、Se、Sb中的任一種元素組成的I1-1I1-VI族量子點。通過優化選擇量子點材料的組成元素，能夠獲得40(Tll00nm全波段范圍內峰位可調節的特異性發射光譜。在本發明又一種優選的實施例中，量子點材料為核殼結構納米晶。其中:晶核的構成材料包括但不限于:由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素和選自第VI族元素
0、S、Se、Te中的任一種元素組成的I1-VI族量子點；由選自第IV族元素Ge、Sn、Pb中的任一種元素和選自第VI族元素O、S、Se、Te中的任一種元素組成的IV-VI族量子點；由選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素和選自第V族元素N、P、As、Sb中的任一種元素組成的II1-V族量子點；由選自第I族元素Cu或Ag,選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的1-1I1-VI族量子點；由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素，選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的I1-1I1-VI族量子點。殼層的構成材料同樣包括但不限于:由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素和選自第VI族元素0、S、Se、Te中的任一種元素組成的I1-VI族量子點；由選自第IV族元素Ge、Sn、Pb中的任一種元素和選自第VI族元素O、S、Se、Te中的任一種元素組成的IV-VI族量子點；由選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素和選自第V族元素N、P、As、Sb中的任一種元素組成的II1-V族量子點；由選自第I族元素Cu或Ag,選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的1-1I1-VI族量子點；由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素，選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的I1-1I1-VI族量子點。核殼結構納米晶的殼層主要用來吸收LED光源發出的原始光的能量，而晶核主要用來發射特異性光譜的光，因此采用核殼結構納米晶可以使得特異性發射光譜的調制更精確。在本發明又一種優選的實施例中，量子點材料為為摻雜半導體納米晶(d-dots)。其中:摻雜元素包括但不限于Cu、Mn、Fe、Co和稀土元素。母體材料包括但不限于:由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素和選自第VI族元素0、S、Se、Te中的任一種元素組成的I1-VI族量子點；由選自第IV族元素Ge、Sn、Pb中的任一種元素和選自第VI族元素
O、S、Se、Te中的任一種元素組成的IV-VI族量子點；由選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素和選自第V族元素N、P、As、Sb中的任一種元素組成的II1-V族量子點；由選自第I族元素Cu或Ag，選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素
0、S、Se、Sb中的任一種元素組成的1-1I1-VI族量子點；由選自第II族元素Zn、Cd、Hg中的任一種元素，選自第III族元素Al、Ga、In中的任一種元素以及選自第VI族元素O、S、Se、Sb中的任一種元素組成的I1-1I1-VI族量子點。比較典型的摻雜半導體納米晶例如:Cu摻雜的ZnSe或ZnS，Mn摻雜的ZnSe或ZnS等。采用包含摻雜元素的摻雜半導體納米晶，可以實現更加精確地調控特異性發射光譜。上述膠黏劑主要是為了提供粘結性，量子點材料主要是提供光轉換效果，兩者可以以任意比例混合，本領域技術人員可以依據對粘結性和光轉換效果的需要調節兩者的比例，其中量子點含量越高光轉換薄膜的光轉換效果越好，膠黏劑含量越高光轉換薄膜的粘結性能越好。由于量子點的成本較高，所以從成本和效果的綜合考慮出發，使量子點材料與膠黏劑的重量比控制在1:1以下且使量子點材料在整個黏膠層2中的重量含量在Ippm以上，比如使量子點材料與膠黏劑的重量比在l:10(Tl:106之間。如圖1和圖2所示，在本發明的一種優選的實施例中，上述襯底I為一個，黏膠層2設置在襯底I的表面上；或者襯底I為多個且沿與襯底I表面的垂直方向疊置，黏膠層2設置在相鄰的襯底I之間。當本發明的光轉換薄膜的襯底I為單層襯底時，如圖1所示，光轉換薄膜的結構比較簡單制作也較為容易；當本發明的光轉換薄膜的襯底為多個時，如圖2所示，通過多個襯底的疊置形成復合光轉換薄膜，各個黏膠層2可以選用發光波長相同的量子點材料也可以選用發光波長不同的量子點材料，因此可以改善本發明的光轉換薄膜的光轉化性能，滿足對光轉換效果多樣化的需求。如圖3所示，在本發明的一種優選的實施例中，黏膠層2為單層；或者黏膠層2為多層且沿與襯底I表面的垂直方向疊置。無論本發明的黏膠層2為單層的黏膠層還是包括疊置的多層黏膠層，都可以在黏膠層中設置一種或多種量子點材料，實現多樣化的光轉換效果。在本發明的一種優選的實施例中，上述量子點包括量子點配體。具有量子點配體的量子點，在量子點的表面形成穩定的保護層，避免量子點的聚集，使量子點更為均勻地分散在膠黏劑中，改善具有其的光轉換薄膜的光轉換效果。本領域技術人員可以依據目前采用的利用量子點配體修飾量子點的方式確定量子點與量子點配體的用量比例。可用于本發明的量子點配體包括但不限于選自R「(CH2) n「R2、R1-(CH2CH2O)
Ii2CH2-R2和
權利要求
1.一種光轉換薄膜，其特征在于，所述光轉換薄膜包括: 襯底(I); 黏膠層(2)，設置在所述襯底(I)的表面，所述黏膠層(2)包括膠黏劑和分散在所述膠黏劑中的量子點材料。
2.根據權利要求1所述的光轉換薄膜，其特征在于， 所述襯底(I)為一個，所述黏膠層(2)設置在所述襯底(I)的表面上；或者所述襯底(I)為多個且沿與所述襯底(I)表面的垂直方向疊置，所述黏膠層(2 )設置在相鄰的所述襯底(I)之間。
3.根據權利要求 1所述的光轉換薄膜，其特征在于， 所述黏膠層(2)為單層；或者 所述黏膠層(2 )為多層且沿與所述襯底(I)表面的垂直方向疊置。
4.根據權利要求1所述的光轉換薄膜，其特征在于，所述量子點材料包括量子點和量子點配體。
5.根據權利要求4所述的光轉換薄膜，其特征在于，所述量子點配體為選自R1-(CH2)nI _ n2、R-(CH2CH2O)n2CH2-R2和
6.根據權利要求4所述的光轉換薄膜，其特征在于，所述黏膠層(2)還包括高分子分散體，所述高分子分散體選自丙烯酸酯類樹脂、有機硅氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸脂改性有機硅樹脂和環氧樹脂組成的組中的一種。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的光轉換薄膜，其特征在于，所述襯底(I)為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜，所述膠黏劑為壓敏膠黏劑。
8.—種權利要求1至7中任一項所述的光轉換薄膜在LED發光器件中或太陽能電池組件中或防偽標示中的應用。
9.一種光轉換薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 步驟S1、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在襯底的表面上，形成混合物層； 步驟S2、將所述混合物層固化形成黏膠層，得到所述光轉換薄膜。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法在所述步驟SI和所述步驟S2之間還包括: 步驟A、在所述混合物層上固定另一襯底； 步驟B、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在所述另一襯底遠離所述混合物層的表面上，形成另一混合物層；以及 步驟C、重復所述步驟A和所述步驟B。
11.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法在所述步驟S2之后還包括: 步驟S3、在所述黏膠層上固定另一襯底； 步驟S4、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在所述另一襯底遠離所述黏膠層的表面上，形成另一混合物層； 步驟S5、將所述另一混合物層固化，形成另一黏膠層；以及 步驟S6、重復所述步驟S3至所述步驟S5，得到襯底和黏膠層交叉疊置的光轉換薄膜。
12.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法在所述步驟S2之后還包括: 步驟S3’、將具有量子點材料和膠黏劑的混合物涂覆在所述黏膠層上，形成另一混合物 層； 步驟S4’、將所述另一混合物層固化，形成另一黏膠層；以及 步驟S5’、重復所述步驟S3’和所述S4’，得到具有多層黏膠層的光轉換薄膜。
13.根據權利要求9至12中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI還包括采用攪拌的方式將所述量子點材料分散到所述膠黏劑中形成所述混合物的過程。
14.根據權利要求9至12中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述量子點材料包括量子點和量子點配體，所述混合物的制作方法還包括: 采用所述量子點配體修飾所述量子點的表面，形成所述量子點材料；以及 將所述量子點材料分散到所述膠黏劑中，形成所述混合物。
15.根據權利要求14所述的制備方法，其特征在于，所述混合物還包括高分子分散體，所述混合物的制作方法還包括: 將所述量子點材料與所述高分子分散體進行混合形成所述量子點分散體，所述高分子分散體選自丙烯酸酯類樹脂、有機硅氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸脂改性有機硅樹脂和環氧樹脂組成的組中的一種； 將所述量子點分散體依次進行固化、粉碎得到粒徑在0.Γ500 μ m的微球；以及 將所述微球分散到所述膠黏劑中形成所述混合物。
16.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述襯底為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜，所述制備方法在將所述混合物涂覆之前還包括將所述襯底的表面經高壓電暈處理形成粗糙面。
全文摘要
本發明提供了一種光轉換薄膜及其應用和制備方法。該光轉換薄膜包括襯底以及設置在襯底的表面的黏膠層，該黏膠層包括膠黏劑和分散在膠黏劑中的量子點材料。將量子點分散到黏膠層的膠黏劑中，然后利用膠黏劑的粘結性能固定到襯底上，同時利用膠黏劑的粘結性能可以將該光轉換薄膜固定到所需的載體上以利用量子點的光轉換功能。上述光轉換薄膜可以以膠帶或貼紙的形式進行包裝，量子點處于光轉換薄膜的內層不會受到任何損害，而且該光轉換薄膜具有膠粘性能夠很方便地與各種表面粘合，隨用隨貼，使用方法簡單、靈活，在不需要時剝離即可，剝離后的光轉換薄膜可以進行回收重復利用。
文檔編號H01L31/18GK103151412SQ201310047838
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者趙飛, 胡保忠, 陳文杰, 蘇凱 申請人:杭州納晶科技有限公司