本發(fā)明涉及量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，具體涉及一種具有褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、基于量子點(diǎn)的色彩轉(zhuǎn)換膜，以其高色域覆蓋、色彩純度高、發(fā)光顏色可調(diào)、熒光量子產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)，在顯示技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景。色轉(zhuǎn)換顯示應(yīng)用主要是基于量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光特性，可分為不完全的色轉(zhuǎn)換以及完全的色轉(zhuǎn)換。前者主要用于液晶顯示器的背光，在藍(lán)光led的激發(fā)下獲得白光背光光源，再結(jié)合液晶顯示面板內(nèi)部的彩色濾光膜，實(shí)現(xiàn)全彩顯示。此外，量子點(diǎn)也可以應(yīng)用于液晶顯示面板內(nèi)部，用作量子點(diǎn)濾光膜，同樣搭配藍(lán)光led，實(shí)現(xiàn)全彩顯示。完全的色轉(zhuǎn)換則是以藍(lán)光oled或者藍(lán)光led顯示器作為激發(fā)源，將綠光和紅光量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換層集成到顯示面板內(nèi)部，采用色轉(zhuǎn)換策略，獲得所需的綠光和紅光發(fā)射，與本身的藍(lán)光oled或者藍(lán)光led搭配實(shí)現(xiàn)全彩顯示。

2、目前，量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的色彩轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，導(dǎo)致其亮度低、能耗高。色彩轉(zhuǎn)換效率與量子點(diǎn)材料的質(zhì)量、量子點(diǎn)薄膜的厚度和均勻性密切相關(guān)，其中，量子點(diǎn)的尺寸、形狀、組成以及表面配體等因素都會(huì)影響其光學(xué)性質(zhì)和色彩轉(zhuǎn)換效率，薄膜的厚度會(huì)影響光的吸收和散射。中國發(fā)明專利cn?116880093a公開了在色彩轉(zhuǎn)換膜層結(jié)構(gòu)中引入多層折射功能層來提高色彩轉(zhuǎn)換效率，中國發(fā)明專利cn?118073504a公開了采用金屬反射電極、分布式布拉格反射結(jié)構(gòu)作為led的反射電極來增強(qiáng)光提取效率?，F(xiàn)有技術(shù)的方法雖然提高了光提取效率，但同時(shí)也增加了膜的厚度和制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜及其制備方法，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)制備獲得具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，褶皺結(jié)構(gòu)是一種準(zhǔn)周期微納結(jié)構(gòu)，其增加了光子從量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜中的逸出量以及減小了因反射、折射造成的光損耗，而使本發(fā)明的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜實(shí)現(xiàn)了在不增加膜厚度保持輕薄特性的情況下具有較高的光提取效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，其特征在于，所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜具有準(zhǔn)周期的褶皺型微納結(jié)構(gòu)。所述的準(zhǔn)周期的褶皺型微納結(jié)構(gòu)的制備方式不局限于自組裝法、光刻技術(shù)、等離子刻蝕、紫外光照射中的一種或幾種。

4、一種具有褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，具體包括以下步驟：(1)具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜的制備：先制備低楊氏模量的高等級(jí)彈性體薄膜，將薄膜置于熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備中蒸鍍不同厚度的金屬層獲得周期從納米尺度到微米尺度的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜。(2)量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備：將量子點(diǎn)溶液與聚合物溶液混合攪拌后獲得量子點(diǎn)@聚合物漿料；將漿料制備成量子點(diǎn)@聚合物薄膜；而后以步驟(1)制備的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜作為模板，通過納米壓印技術(shù)制備獲得具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)@聚合物薄膜即為具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜。

5、優(yōu)選地，所述的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜采用pdms制備。

6、優(yōu)選地，所述的聚合物選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯、聚碳酸酯、聚酰胺類、熱塑性聚氨酯類、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、有機(jī)硅塑料、玻璃、橡膠、膠水中的一種或幾種。

7、優(yōu)選地，所述的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

8、優(yōu)選地，所述的金屬包含鋁(al)、鈦(ti)、銅(cu)、鎳(ni)和金(au)中的一種。

9、優(yōu)選地，所述的量子點(diǎn)在300-400nm的紫外光照射下，能夠激發(fā)出波長(zhǎng)為460-680nm可見光。

10、優(yōu)選地，所述的量子點(diǎn)包含cdse/zns量子點(diǎn)、znse/zns量子點(diǎn)、inp/zns量子點(diǎn)、鈣鈦礦量子點(diǎn)中的一種或幾種。

11、優(yōu)選地，所述的納米壓印條件具體為：壓印壓力為10-100bar，壓印溫度為80-200℃，壓印時(shí)間為10-60s；更優(yōu)選為：壓印壓力為20bar，壓印溫度為150℃，壓印時(shí)間為30s。

12、現(xiàn)有技術(shù)多采用散射膜、納米蛾眼結(jié)構(gòu)、微透鏡陣列、玻璃半球、光柵結(jié)構(gòu)和納米柱等微納結(jié)構(gòu)來提高光耦合輸出效率；然而，周期性微納結(jié)構(gòu)具有角度依賴性，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度分布不均勻。本發(fā)明的褶皺圖案是一種特殊的準(zhǔn)周期微納結(jié)構(gòu)，具有豐富傅里葉頻譜。

13、本發(fā)明的有益效果是：

14、本發(fā)明的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，其具有豐富傅里葉頻譜和波浪狀截面的褶皺結(jié)構(gòu)，一方面可改變量子點(diǎn)發(fā)射光的方向，使發(fā)射光與法線之間的角度小于臨界角度，因此可以使更多的光子從量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜中逸出；另一方面，減小了因反射、折射造成的光損耗，從而提高量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的光耦合輸出效率。

15、本發(fā)明采用自組裝形式形成具有準(zhǔn)周期性的褶皺結(jié)構(gòu)，并利用納米壓印技術(shù)將褶皺結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜上，該技術(shù)簡(jiǎn)單便捷；與在量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜中嵌入聚苯乙烯(ps)納米球和介孔二氧化硅(sio2)納米球等光提取微球相比，該方法在不增加色彩轉(zhuǎn)換膜厚度的同時(shí)可有效提升光提取效率。

16、采用本發(fā)明方法制備獲得的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的周期從納米尺度到微米尺度可調(diào)控。

技術(shù)特征：

1.一種量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，其特征在于，所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜具有準(zhǔn)周期的褶皺型微納結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜，其特征在于，所述的準(zhǔn)周期的褶皺型微納結(jié)構(gòu)的制備方式包含自組裝法、光刻技術(shù)、等離子刻蝕、紫外光照射中的一種或幾種。

3.一種如權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：(1)具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜的制備：先制備低楊氏模量的高等級(jí)彈性體薄膜，將薄膜置于熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備中蒸鍍不同厚度的金屬層獲得周期從納米尺度到微米尺度的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜；(2)量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備：將量子點(diǎn)溶液與聚合物溶液混合攪拌后獲得量子點(diǎn)@聚合物漿料；將漿料制備成量子點(diǎn)@聚合物薄膜；而后以步驟(1)制備的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜作為模板，通過納米壓印技術(shù)制備獲得具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)@聚合物薄膜即為具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜采用pdms制備。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的聚合物選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯、聚碳酸酯、聚酰胺類、熱塑性聚氨酯類、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、有機(jī)硅塑料、玻璃、橡膠、膠水中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的金屬包含鋁(al)、鈦(ti)、銅(cu)、鎳(ni)和金(au)中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的量子點(diǎn)在300-400nm的紫外光照射下，能夠激發(fā)出波長(zhǎng)為460-680nm可見光。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的量子點(diǎn)包含cdse/zns量子點(diǎn)、znse/zns量子點(diǎn)、inp/zns量子點(diǎn)、鈣鈦礦量子點(diǎn)中的一種或幾種。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的納米壓印條件具體為：壓印壓力為10-100bar，壓印溫度為80-200℃，壓印時(shí)間為10-60s。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的制備方法，其特征在于，所述的壓印條件具體為：壓印壓力為20bar，壓印溫度為150℃，壓印時(shí)間為30s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜及其制備方法，其制備方法具體包括以下步驟：先制備低楊氏模量的高等級(jí)彈性體薄膜，將薄膜置于熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備中蒸鍍不同厚度的金屬層獲得周期從納米尺度到微米尺度的具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜；再將量子點(diǎn)溶液與聚合物溶液混合攪拌后獲得的量子點(diǎn)@聚合物漿料制備成量子點(diǎn)@聚合物薄膜；然后以具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜為模板在量子點(diǎn)@聚合物薄膜上通過納米壓印技術(shù)形成褶皺圖案即可獲得具有準(zhǔn)周期褶皺結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜。本發(fā)明制備的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換膜的周期可調(diào)控，實(shí)現(xiàn)從納米尺度到微米尺度；同時(shí)，其實(shí)現(xiàn)了在不增加膜厚度保持輕薄特性的情況下具有較高的光提取效率。

技術(shù)研發(fā)人員：梁珊珊,戚輝,周子明,周德霞,李寧,唐兆兵,賈思琪,孫小衛(wèi)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省科學(xué)院新型顯示技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19