本發(fā)明涉及液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
所謂的量子點(diǎn)，可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是長(zhǎng)寬高都在100nm以下的材料(幾個(gè)原子的大小)，這種極小的半導(dǎo)體晶體在激發(fā)后可以發(fā)光，量子點(diǎn)的直徑越小，激發(fā)后的光波長(zhǎng)越短，也就是顏色偏藍(lán)，直徑越大則激發(fā)后的光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，也就是顏色偏紅。目前液晶顯示器都是以設(shè)備背面的一組發(fā)光二極管作為白光光源，現(xiàn)有的白光實(shí)現(xiàn)方式為用LED藍(lán)光激發(fā)添加有紅色和綠色兩種量子點(diǎn)的光學(xué)膜形成白光，但是這種方式的色域度不太好。而且現(xiàn)有技術(shù)一般采用將量子點(diǎn)溶液直接與樹(shù)脂基體膠粘劑、擴(kuò)散粒子等混合，涂布形成量子點(diǎn)膜。量子點(diǎn)由于不耐高溫、高濕，易被氧化等特點(diǎn)，需要隔水隔氧保護(hù)，量子點(diǎn)若直接分散在樹(shù)脂基體膠粘劑中，樹(shù)脂基體膠粘劑中的溶劑、流平劑、固化劑等各種補(bǔ)加助劑使得量子點(diǎn)容易猝滅，對(duì)量子點(diǎn)穩(wěn)定性有影響，發(fā)光效率大大降低。
本發(fā)明提供的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)，使其中的包裹的碳量子點(diǎn)不容易被氧化的同時(shí)，可以直接將碳量子點(diǎn)分散在樹(shù)脂基體膠粘劑中。使用這種三色有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)時(shí)，可使顯示器的色域度大大提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用，該高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)使其中的包裹的紅色和綠色碳量子點(diǎn)不容易被氧化的同時(shí)，還可以直接將碳量子點(diǎn)分散在樹(shù)脂基體膠粘劑中。
為了實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)效果，本發(fā)明是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明提供的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)由核-殼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中核層為碳量子點(diǎn)，殼層為防水隔氧材料組成，所述高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)的粒徑為0.05-0.2μm，所述碳量子點(diǎn)粒徑為1-2nm的數(shù)量為100-600，3-5nm的數(shù)量為100-600，6-10nm的數(shù)量為100-600。粒徑為1-2nm的碳量子點(diǎn)顯示藍(lán)色，3-5nm的量子點(diǎn)顯示黃色，6-10nm的量子點(diǎn)顯示紅色。
上述防水隔氧材料由以下組分及重量百分比的原料乳液聚合制成：
上述分散劑為PVA。
上述乳化劑為十二烷基磺酸鈉。
上述硅單體為二甲基硅氧烷，所述引發(fā)劑為Pt。
上述碳量子點(diǎn)的總數(shù)量為400-500。
本發(fā)明提供的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)的制備方法，其步驟包括：
(a)將碳量子點(diǎn)利用分散劑，在80℃均勻分散到水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；
(b)向步驟(a)里制得的混合液加入乳化劑和有機(jī)硅單體制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；
(c)將引發(fā)劑加入步驟(b)中制得的預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；
(d)將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。
本發(fā)明提供的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)制備的碳量子點(diǎn)膜。該高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)直接分散在樹(shù)脂基體膠粘劑中，固化后即形成碳量子點(diǎn)膜。
本發(fā)明提供的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)用于液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明制得的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)，有紅藍(lán)黃三種顏色能讓域度大大提高。
2、本發(fā)明制得的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)，使其中的包裹的碳量子點(diǎn)不容易被氧化的，使用壽命長(zhǎng)。由于碳量子點(diǎn)的粒徑小，容易團(tuán)聚，高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)后，使碳量子點(diǎn)不容易團(tuán)聚。
3、本發(fā)明制得的高分子有機(jī)硅包覆碳量子點(diǎn)直接分散在樹(shù)脂基體膠粘劑中，固化后即形成碳量子點(diǎn)膜，有機(jī)硅和樹(shù)脂基體膠粘劑相容性好，并且不再需要需要隔氧層，這樣的量子點(diǎn)膜比現(xiàn)有技術(shù)的量子點(diǎn)膜要薄。
4、本發(fā)明使用的是碳量子點(diǎn)，碳量子點(diǎn)與現(xiàn)在液晶行業(yè)常用的量子點(diǎn)相比，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
具體實(shí)施方式
原料：乳化劑十二烷基磺酸鈉(SDS)，化學(xué)純，上海英鵬添加劑化工有限公司試劑公司；分散劑PVA 1799上海金山石化；去離子水，自制；二甲基硅氧烷湖北新四海化工；引發(fā)劑Pt道康寧。
實(shí)施例1
將0.200g碳量子點(diǎn)(其中紅藍(lán)黃量子點(diǎn)的比例為1：1：1)和0.010gPVA，均勻分散在80℃的2g去離子水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸鈉和1g二甲基硅氧烷制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；將0.020Pt加入預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。測(cè)出其中碳量子點(diǎn)的平均數(shù)為212。
實(shí)施例2
將0.400g碳量子點(diǎn)(其中紅藍(lán)黃量子點(diǎn)的比例為1：2：1)和0.010gPVA，均勻分散在80℃的2g去離子水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸鈉和1g二甲基硅氧烷制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；將0.020Pt加入預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。測(cè)出其中碳量子點(diǎn)的平均數(shù)為489。
實(shí)施例3
將0.600g碳量子點(diǎn)(其中紅藍(lán)黃量子點(diǎn)的比例為1：1：1)和0.010gPVA，均勻分散在80℃的2g去離子水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸鈉和1g二甲基硅氧烷制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；將0.020Pt加入預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。測(cè)出其中碳量子點(diǎn)的平均數(shù)為632。
對(duì)比例1
將0.400g碳量子點(diǎn)(其中紅綠量子點(diǎn)的比例為1：2)和0.010gPVA，均勻分散在80℃的2g去離子水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸鈉和1g二甲基硅氧烷制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；將0.020Pt加入預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。測(cè)出其中碳量子點(diǎn)的平均數(shù)為447。
對(duì)比例2
將0.600g碳量子點(diǎn)(其中紅綠量子點(diǎn)的比例為1：2)和0.010gPVA，均勻分散在80℃的2g去離子水里，制得碳量子點(diǎn)混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸鈉和1g二甲基硅氧烷制成預(yù)乳化液，乳化時(shí)的溫度為68-70℃；將0.020Pt加入預(yù)乳化溶液，進(jìn)行乳液聚合，反應(yīng)乳液聚合反應(yīng)的溫度為80-95℃，時(shí)間5-10小時(shí)；將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀并分離得到有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)。測(cè)出其中碳量子點(diǎn)的平均數(shù)為613。
制備量子點(diǎn)膜
將實(shí)施例1-5里制得的有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)分散到光學(xué)膠粘劑里，分散量為20g/cm3，固化后，得到量子點(diǎn)膜。其中對(duì)比例0為直接將等重的量子點(diǎn)分散到光學(xué)膠粘劑里。
IVL(current-voltage-luminance，電流-電壓-亮度)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
IVL測(cè)試條件：以L(fǎng)ED為背光激發(fā)，觀察由上述實(shí)施例1-3以及對(duì)比例所制備得到的量子點(diǎn)膜的亮度，其中，背光亮度為334.6cd/cm2，背光色坐標(biāo)為：x＝0.1578,y＝0.018。
表1由實(shí)施例1-5以及對(duì)比例所制備得到的量子點(diǎn)膜的亮度
由上可見(jiàn)量子點(diǎn)越多，亮度越大。對(duì)比例亮度較小，說(shuō)明碳量子點(diǎn)在光學(xué)膠粘劑很多已經(jīng)猝滅或者團(tuán)聚，效果很差。
測(cè)試色域及耐候性結(jié)果見(jiàn)表2
實(shí)施例1-3和對(duì)比例0測(cè)試色域的條件為：采用工作電壓為27V，工作電流為80mA燈條為背光。背光屏幕大小為14英寸，用SR-3AR TOPCON輝度計(jì)。
實(shí)施例1-2測(cè)試色域的條件為：采用工作電壓為27V，工作電流為80mA藍(lán)色LED燈條為背光。激發(fā)光源，藍(lán)背光峰值波長(zhǎng)為448nm，藍(lán)背光屏幕大小為14英寸，用SR-3AR TOPCON輝度計(jì)。
將貼合的量子點(diǎn)膜樣品組裝入背光模組中，放入耐候老化試驗(yàn)箱進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為85℃85％RH持續(xù)240小時(shí)。
由此可見(jiàn),實(shí)施例1-3經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)后,色域差別不大,色域改變都不大,說(shuō)明有機(jī)硅聚合物包裹的碳量子點(diǎn)的穩(wěn)定性還是不錯(cuò)的,三色碳量子點(diǎn)的比例對(duì)色域影響不大。實(shí)施例1、2和3在同等條件下必對(duì)比例1和2的效果好，說(shuō)明三色碳量子點(diǎn)比兩色量子點(diǎn)的色域效果好,而且對(duì)比例1和2的色域有區(qū)別，說(shuō)明兩色量子點(diǎn)比例對(duì)色域有影響。因此可以說(shuō)明三色碳量子點(diǎn)比兩色量子點(diǎn)應(yīng)用更方便。
上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來(lái)限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)，所做的任何修改和變化，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。