本發(fā)明涉及量子點(diǎn)膜的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高散射性超疏水量子點(diǎn)膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

由于具有能耗低、顯色性好、重量輕以及節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，目前液晶顯示器已經(jīng)成為市場(chǎng)上的主流顯示器。在現(xiàn)有的液晶顯示器（LCD）中，通常采用發(fā)光二極管（LED）作為背光源，通過(guò)誘光板和光學(xué)膜片的合理搭配實(shí)現(xiàn)液晶顯示面板所需的背光。隨著人們對(duì)高色域、高色彩飽和度的要求越來(lái)越高，量子點(diǎn)顯示技術(shù)也越來(lái)越受到關(guān)注。量子點(diǎn)顯示技術(shù)可利用不同尺寸大小的結(jié)晶體控制光的波長(zhǎng)，進(jìn)而精確控制光的顏色。因此量子點(diǎn)材料被應(yīng)用于背光模塊中，采用包括藍(lán)光LED光源的高頻譜光源取代傳統(tǒng)白光LED光源，有效提高了光的品質(zhì)。在量子點(diǎn)顯示技術(shù)中，量子點(diǎn)膜是最重要的應(yīng)用形式之一。

目前常用的量子點(diǎn)膜多數(shù)將量子點(diǎn)封裝在兩個(gè)膜片之間制成。然而量子點(diǎn)材料的性質(zhì)不穩(wěn)定，極易受水分和氧氣的影響，造成膜片邊緣及表面的量子點(diǎn)失效。目前在量子點(diǎn)顯示技術(shù)領(lǐng)域里，提高量子點(diǎn)膜壽命及光學(xué)轉(zhuǎn)換效率的方法仍在少數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種高散射性超疏水量子點(diǎn)膜及其制備方法。

一種高散射性超疏水量子點(diǎn)膜，是從上至下由上超疏水粒子層、上錐孔層、量子點(diǎn)層、下錐孔層和下超疏水粒子層依次排布組合成的復(fù)合結(jié)構(gòu)膜。

進(jìn)一步地，所述上超疏水粒子層和下超疏水粒子層均是由兩種粒徑的納米級(jí)尺寸粒子均勻涂布構(gòu)成，且粒子經(jīng)過(guò)表面疏水修飾處理，具有超疏水性能。

更進(jìn)一步地，兩種粒徑的納米級(jí)尺寸粒子的摩爾比為1：0.5~2mol/mol。

更進(jìn)一步地，所述納米級(jí)尺寸粒子包括二氧化鈦納米粒子和二氧化硅納米粒子中的一種。

進(jìn)一步地，所述上超疏水粒子層和下超疏水粒子層中粒子的粒徑范圍在20-150nm之間。

進(jìn)一步地，所述上錐孔層和下錐孔層均有一光滑的光學(xué)表面和另一均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，錐孔微結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了復(fù)合結(jié)構(gòu)膜對(duì)光線的散射作用及后向散射作用，從而提高量子點(diǎn)層對(duì)光的轉(zhuǎn)換效率。

更進(jìn)一步地，所述上超疏水粒子層涂布在上錐孔層的均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，所述下超疏水粒子層涂布在下錐孔層的均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面。

更進(jìn)一步地，所述上錐孔層和下錐孔層的光滑的光學(xué)表面分別與量子點(diǎn)層兩側(cè)表面貼合；所述上錐孔層和下錐孔層對(duì)稱分布于量子點(diǎn)層的兩側(cè)。

更進(jìn)一步地，所述錐孔微結(jié)構(gòu)的錐孔深度為1-20μm，錐孔直徑為1-40μm，錐孔頂角為30-120°，錐孔中心間距為1-60μm。

進(jìn)一步地，所述上錐孔層和下錐孔層均為硅膠層。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)層為量子點(diǎn)-硅膠混合層，其中，按質(zhì)量百分比有：量子點(diǎn)0.5-5%，硅膠90-95%，其余為固化劑。

進(jìn)一步地，所述上錐孔層和下錐孔層的厚度均為0.5-5mm。

進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)層的厚度為0.5-10mm。

進(jìn)一步地，所述上超疏水粒子層和下超疏水粒子層的厚度均為0.01-10μm。

上述任一項(xiàng)所述的一種高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）量子點(diǎn)層的制備：按所述量子點(diǎn)層各組分，將量子點(diǎn)粉末和硅膠溶液一同溶解于丙酮溶液中形成混合物，在磁力攪拌機(jī)中充分加熱攪拌至混合物中的丙酮全部揮發(fā)，添加固化劑，用離心攪拌機(jī)混合均勻并脫泡處理，再注入相應(yīng)模具中烘烤固化，固化后脫模，得到量子點(diǎn)層；

（2）錐孔層的制備：按所述錐孔微結(jié)構(gòu)尺寸，利用光刻技術(shù)將藍(lán)寶石薄片的表面加工出均勻分布的錐體微結(jié)構(gòu)，作為制作錐孔層的模板；將帶有表面錐體微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石薄片固定在旋涂機(jī)轉(zhuǎn)盤上，開動(dòng)旋涂機(jī)，用注射器將硅膠液體注射在轉(zhuǎn)動(dòng)的藍(lán)寶石薄片中央進(jìn)行旋涂；經(jīng)過(guò)旋涂后將藍(lán)寶石薄片取下，連同表面的硅膠薄膜一起置于烤箱中烘烤固化，固化后將帶有錐孔微結(jié)構(gòu)的硅膠薄膜取下，得到錐孔層；

（3）超疏水粒子層的自組裝制備：將兩種粒徑的納米級(jí)尺寸粒子混合并溶解于無(wú)水乙醇中，再加入含有疏水性基團(tuán)的聚合物進(jìn)行表面疏水修飾處理，得到的納米粒子溶液置于超聲波振蕩器中攪拌振蕩均勻；將步驟（2）得到的錐孔層的光滑表面貼合在無(wú)表面結(jié)構(gòu)的光滑藍(lán)寶石薄片上作為基板，應(yīng)用自組裝的方法，讓納米粒子溶液在基板上形成單分子薄膜，形成超疏水粒子層；

（4）高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的組裝：將一片錐孔微結(jié)構(gòu)面上覆蓋有超疏水粒子層的錐孔層的光滑表面與量子點(diǎn)層的光滑表面貼合，利用熱壓機(jī)進(jìn)一步熱壓緊貼；再取一片錐孔微結(jié)構(gòu)面上覆蓋有超疏水粒子層的錐孔層的光滑表面與量子點(diǎn)層的另一光滑表面貼合，用熱壓機(jī)熱壓緊貼，構(gòu)成所述高散射性超疏水量子點(diǎn)膜。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述加熱攪拌是在60℃~85℃下加熱攪拌。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述烘烤固化是在150~170℃下烘烤1~3小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述旋涂的轉(zhuǎn)速為600~2000r/min，旋涂的時(shí)間為30~60s。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述烘烤固化是在90~140℃烘烤1~2小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述納米粒子溶液的濃度為0.07-0.1mol/L。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述超聲波振蕩器中攪拌的時(shí)間為1~5小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述自組裝的溶劑包括無(wú)水苯，自組裝的時(shí)間為5-24小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述熱壓緊貼的溫度為100-180℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

（1）本發(fā)明組合成的復(fù)合結(jié)構(gòu)膜具有提高散射性能、超疏水的功能。

（2）本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的錐孔層具有微米尺寸的錐孔微結(jié)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)遠(yuǎn)程熒光膜，可提高光線在量子點(diǎn)膜中的散射效應(yīng)，使轉(zhuǎn)換效率大大提高，節(jié)省量子點(diǎn)材料，同時(shí)提高LED燈的色溫空間分布均勻性。

（3）本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的表面設(shè)置有超疏水粒子層，具有超疏水功能，有效隔絕外界的水分和氧氣，進(jìn)而防止易變性的量子點(diǎn)層與水氧反應(yīng)而改性，提高量子點(diǎn)膜的壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的立體示意圖；

圖2為本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的平面剖視圖；

圖3為本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的超疏水粒子層結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的立體示意圖如圖1所示，平面剖視圖如圖2所示，由圖1和圖2所示，本發(fā)明高散射性超疏水量子點(diǎn)膜是從上至下由上超疏水粒子層1、上錐孔層2、量子點(diǎn)層3、下錐孔層4和下超疏水粒子層5依次排布組合成的復(fù)合結(jié)構(gòu)膜；

上超疏水粒子層1和下超疏水粒子層5均是由兩種粒徑的納米級(jí)尺寸粒子均勻涂布構(gòu)成，且粒子經(jīng)過(guò)表面疏水修飾處理，具有超疏水性能；兩種粒徑的納米級(jí)尺寸粒子的摩爾比為1：0.5~2mol/mol；超疏水粒子層結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示；上超疏水粒子層1和下超疏水粒子層5中粒子的粒徑范圍在20-150nm之間；

上錐孔層2和下錐孔層4均有一光滑的光學(xué)表面和另一均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面；上超疏水粒子層1涂布在上錐孔層2的均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面，下超疏水粒子層5涂布在下錐孔層4的均勻分布有錐孔微結(jié)構(gòu)的光學(xué)表面；錐孔微結(jié)構(gòu)的錐孔深度為1-20μm，錐孔直徑為1-40μm，錐孔頂角為30-120°，錐孔中心間距為1-60μm；

上錐孔層2和下錐孔層4的光滑的光學(xué)表面分別與量子點(diǎn)層3兩側(cè)表面貼合；所述上錐孔層2和下錐孔層4對(duì)稱分布于量子點(diǎn)層3的兩側(cè)；

上錐孔層2和下錐孔層4均為硅膠層；量子點(diǎn)層3為量子點(diǎn)-硅膠混合層，其中，按質(zhì)量百分比有：量子點(diǎn)0.5-5%，硅膠90-95%，其余為固化劑；

上錐孔層2和下錐孔層4的厚度均為0.5-5mm；量子點(diǎn)層3的厚度為0.5-10mm；上超疏水粒子層1和下超疏水粒子層5的厚度均為0.01-10μm。

實(shí)施例1

高散射性超疏水量子點(diǎn)膜的制備

（1）量子點(diǎn)層的制備：用天平量取24mg硒化鎘量子點(diǎn)粉末和0.9g道康寧OE6650 B型硅膠液體一同溶解于6ml丙酮溶液中形成混合物，在磁力攪拌機(jī)中以80℃恒溫?cái)嚢杌旌衔铮敝粱旌衔镏械谋芤和耆珦]發(fā)；向得到的量子點(diǎn)-硅膠溶液中加入0.3g混合固化劑含量為道康寧OE6650 A型硅膠液體后，道康寧OE6650 A型硅膠液體混合有36wt%的固化劑成分，用離心攪拌機(jī)混合均勻并脫泡，注入成膜厚度為2mm的模具中，置于160℃的烤箱中烘烤固化為2小時(shí)，固化后脫模，得到厚度為2mm的量子點(diǎn)層2；

（2）錐孔層的制備：利用光刻技術(shù)將直徑為50mm的圓形藍(lán)寶石薄片的表面加工出均勻分布的錐體微結(jié)構(gòu)，作為制作錐孔層的模板；錐體高度為20μm，錐體直徑為40μm，頂角為90度，錐體中性間距為30μm；將帶有表面微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石薄片固定在旋涂機(jī)轉(zhuǎn)盤上，打開旋涂機(jī)，用注射器將1ml已配置好的PDMS硅膠液體注射在轉(zhuǎn)動(dòng)的藍(lán)寶石薄片中央，旋涂轉(zhuǎn)速為2000r/min、旋涂時(shí)間為30s；旋涂后將藍(lán)寶石薄片取下，連同表面的硅膠薄膜一起置于烤箱中烘烤固化，溫度范圍為140℃，固化時(shí)間為2小時(shí)；固化后將帶有錐孔微結(jié)構(gòu)的硅膠薄膜取下，得到厚度為0.5mm的錐孔層；

（3）超疏水粒子層的自組裝制備：將6g粒徑為20nm和6g粒徑為100nm的二氧化鈦粉末溶于鈦酸四丁酯的無(wú)水乙醇溶液中，制備成0.07mol/L、pH=2的溶液，再加入1g 聚羥基丁酸戊酸溶劑進(jìn)行表面疏水修飾，得到的混合物置于超聲波振蕩器中攪拌1小時(shí)存放備用；將步驟（2）得到的錐孔層光滑表面貼合在無(wú)表面結(jié)構(gòu)的直徑為50mm的圓形光滑藍(lán)寶石薄片上作為自組裝基板，一起放入鉻酸洗液中浸泡4小時(shí)，取出后用蒸餾水沖洗，再依次在氯仿、異丙醇水溶液中超聲洗滌15min；將干燥的基板浸入以無(wú)水苯為溶劑配置的濃度為0.005mol/L的KH-950硅烷偶聯(lián)劑溶液中，室溫下組裝5小時(shí)，取出后依次用苯、氯仿和水淋洗；再將基板放入過(guò)氧化鈉飽和水溶液中室溫下反應(yīng)1小時(shí)后，取出，用蒸餾水沖洗；最后將基板放入配置好的二氧化鈦溶液中，在室溫下沉積4小時(shí)，取出基板后用蒸餾水沖洗并烘干，超疏水二氧化鈦粒子層便覆蓋在錐孔層微結(jié)構(gòu)表面上，得到在錐孔微結(jié)構(gòu)表面覆蓋有超疏水二氧化鈦粒子層的錐孔層，超疏水二氧化鈦粒子層的厚度5μm；

（4）高散射性能超疏水量子點(diǎn)膜的組裝：將一片錐孔微結(jié)構(gòu)表面覆蓋有超疏水二氧化鈦粒子層的錐孔層的光滑表面與量子點(diǎn)層2的光滑表面貼合，利用熱壓機(jī)在120℃進(jìn)一步熱壓緊貼；再取一片錐孔微結(jié)構(gòu)表面覆蓋有超疏水二氧化鈦粒子層的錐孔層的光滑表面與量子點(diǎn)層2的另一光滑表面貼合，用熱壓機(jī)在120℃熱壓緊貼，構(gòu)成所述高散射性能超疏水量子點(diǎn)膜。

水滴在制得的超疏水量子膜的接觸角為158°，超疏水量子點(diǎn)膜的透射率為89%。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1相同，不同之處在于，超疏水粒子層的粒子采用粒徑為25nm和125nm的二氧化硅粒子；

且步驟（3）中：將步驟（2）得到的錐孔層光滑表面貼合在無(wú)表面結(jié)構(gòu)的直徑為50mm的圓形光滑藍(lán)寶石薄片上作為自組裝基板備用；結(jié)合相分離技術(shù)，以正硅酸乙酯為前體，將正硅酸乙酯（TEOS）、無(wú)水乙醇（ETH）、丙三醇、去離子水、13mol/L 的濃氨水以1：10：1：5：2的體積配比混合，在磁力攪拌器上快速攪拌使之混合均勻，反應(yīng)進(jìn)行30min 后，室溫下靜置陳化24h，得到乳濁半透明的堿溶膠；在堿溶膠中加入與TEOS 的質(zhì)量比為16%的聚丙烯酸；以浸漬提拉法將加入聚丙烯酸的堿溶膠均勻鍍?cè)跐崈舻纳鲜龌迳?，將鍍過(guò)粒子層的基片置于40℃的烘箱中干燥30min 后，得到表面粗糙的SiO₂ 薄膜；最后，采用化學(xué)氣相修飾法，以低表面能物質(zhì)三甲基氯硅烷為修飾劑，在薄膜表面形成三甲基氯硅烷自組裝單分子層，得到 SiO₂超疏水薄膜。

水滴在制得的超疏水量子膜的接觸角為156°，超疏水量子膜的透射率為95%。

本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。