一种高分子有机硅包覆碳量子点及其制备方法和应用技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及高分子有机硅包覆碳量子点及其制备
方法和应用。
背景技术
所谓的量子点，可以简单认为是长宽高都在100nm以下的材料(几个原子的大小)，
这种极小的半导体晶体在激发后可以发光，量子点的直径越小，激发后的光波长越短，也就
是颜色偏蓝，直径越大则激发后的光波长越长，也就是颜色偏红。目前液晶显示器都是以设
备背面的一组发光二极管作为白光光源，其中白光实现的方式主要有三种：
第一种是在蓝光芯片上，覆盖黄色荧光粉，把发出的蓝光转化为白光，这种方式简
单易行，使用最普遍，但色域NTSC偏窄。
第二种是LED单元通过三原色LED光源混合形成白光，色域NTSC能达到95％，但此
方法制作工艺复杂，价格昂贵,所合成白光的颜色偏黄。
第三种白光实现的方式是用LED蓝光，激发添加有红色和绿色两种量子点的光学
膜形成白光。这种量子点膜能够提高显示器的色域NTSC能达到95％以上。应用于背光模组
中，具有高显色性与高发光效率的特点，是新兴技术。
在第三种白光实现的方式中，用现有技术制作量子点膜，存在量子点膜稳定性差
的问题，致使发光效率容易衰减，显示器的使用寿命大大降低。现有技术一般采用将量子点
溶液直接与树脂基体胶粘剂、扩散粒子等混合，涂布形成量子点膜。红色和绿色量子点由于
不耐高温、高湿，易被氧化等特点，需要隔水隔氧保护，量子点若直接分散在树脂基体胶粘
剂中，树脂基体胶粘剂中的溶剂、流平剂、固化剂等各种补加助剂使得量子点容易猝灭，对
量子点稳定性有影响，发光效率大大降低。
本发明提供的高分子有机硅包覆碳量子点，使其中的包裹的红色和绿色碳量子点
不容易被氧化的同时，可以直接将碳量子点分散在树脂基体胶粘剂中。
发明内容
本发明的目的是提供一种高分子有机硅包覆碳量子点及其制备方法和应用，该高
分子有机硅包覆碳量子点使其中的包裹的红色和绿色碳量子点不容易被氧化的同时，还可
以直接将碳量子点分散在树脂基体胶粘剂中。
为了实现以上技术效果，本发明是通过如下步骤实现：
本发明提供的高分子有机硅包覆碳量子点由核-壳结构构成，其中核层为红/绿碳
量子点，壳层由以下重量份计的原料乳液聚合制成：
所述高分子有机硅包覆碳量子点的粒径为0.05-0.2μm。
上述分散剂为PVA；
上述乳化剂为十二烷基磺酸钠；
上述硅单体为二甲基硅氧烷，所述引发剂为Pt。
上述碳量子点的总数量为400-500。
上述红/绿碳量子点的比例为0.5-2：1
本发明提供的高分子有机硅包覆碳量子点的制备方法，其步骤包括：
(a)将碳量子点利用分散剂，在80℃均匀分散到水里，制得碳量子点混合液；
(b)向步骤(a)里制得的混合液加入乳化剂和有机硅单体制成预乳化液，乳化时的
温度为68-70℃；
(c)将引发剂加入步骤(b)中制得的预乳化溶液，进行乳液聚合，反应乳液聚合反
应的温度为80-95℃，时间5-10小时；
(d)将反应产物沉淀并分离得到有机硅聚合物包裹的碳量子点。
本发明提供的高分子有机硅包覆碳量子点制备的碳量子点膜。该高分子有机硅包
覆碳量子点直接分散在树脂基体胶粘剂中，固化后即形成碳量子点膜。
本发明提供的高分子有机硅包覆碳量子点用于液晶显示技术领域。
本发明的有益效果是：
1、本发明制得的高分子有机硅包覆碳量子点，使其中的包裹的红色和绿色碳量子
点不容易被氧化的，使用寿命长，价格便宜。由于碳量子点的粒径小，容易团聚，高分子有机
硅包覆碳量子点后，使碳量子点不容易团聚。
2、本发明制得的高分子有机硅包覆碳量子点直接分散在树脂基体胶粘剂中，固化
后即形成碳量子点膜，有机硅和树脂基体胶粘剂相容性好，并且不再需要需要隔氧层，这样
的量子点膜比现有技术的量子点膜要薄。
3、本发明使用的是碳量子点，碳量子点与现在液晶行业常用的量子点相比，更加
经济环保。
具体实施方式
原料：乳化剂十二烷基磺酸钠(SDS)，化学纯，上海英鹏添加剂化工有限公司试剂
公司；分散剂PVA 1799上海金山石化；去离子水，自制；二甲基硅氧烷湖北新四海化工；引发
剂Pt道康宁。
实施例1
将0.200g碳量子点(其中红绿量子点的比例为1：1)和0.010gPVA，均匀分散在80℃
的2g去离子水里，制得碳量子点混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸钠和1g二甲
基硅氧烷制成预乳化液，乳化时的温度为68-70℃；将0.020Pt加入预乳化溶液，进行乳液聚
合，反应乳液聚合反应的温度为80-95℃，时间5-10小时；将反应产物沉淀并分离得到有机
硅聚合物包裹的碳量子点。测出其中碳量子点的平均数为230。
实施例2
将0.400g碳量子点(其中红绿量子点的比例为1：1)和0.010gPVA，均匀分散在80℃
的2g去离子水里，制得碳量子点混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸钠和1g二甲
基硅氧烷制成预乳化液，乳化时的温度为68-70℃；将0.020Pt加入预乳化溶液，进行乳液聚
合，反应乳液聚合反应的温度为80-95℃，时间5-10小时；将反应产物沉淀并分离得到有机
硅聚合物包裹的碳量子点。测出其中碳量子点的平均数为456。
实施例3
将0.400g碳量子点(其中红绿量子点的比例为1：2)和0.010gPVA，均匀分散在80℃
的2g去离子水里，制得碳量子点混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸钠和1g二甲
基硅氧烷制成预乳化液，乳化时的温度为68-70℃；将0.020Pt加入预乳化溶液，进行乳液聚
合，反应乳液聚合反应的温度为80-95℃，时间5-10小时；将反应产物沉淀并分离得到有机
硅聚合物包裹的碳量子点。测出其中碳量子点的平均数为438。
实施例4
将0.600g碳量子点(其中红绿量子点的比例为1：1)和0.010gPVA，均匀分散在80℃
的2g去离子水里，制得碳量子点混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸钠和1g二甲
基硅氧烷制成预乳化液，乳化时的温度为68-70℃；将0.020Pt加入预乳化溶液，进行乳液聚
合，反应乳液聚合反应的温度为80-95℃，时间5-10小时；将反应产物沉淀并分离得到有机
硅聚合物包裹的碳量子点。测出其中碳量子点的平均数为621。
实施例5
将0.600g碳量子点(其中红绿量子点的比例为1：2)和0.010gPVA，均匀分散在80℃
的2g去离子水里，制得碳量子点混合液；再向混合液加入0.020g十二烷基磺酸钠和1g二甲
基硅氧烷制成预乳化液，乳化时的温度为68-70℃；将0.020Pt加入预乳化溶液，进行乳液聚
合，反应乳液聚合反应的温度为80-95℃，时间5-10小时；将反应产物沉淀并分离得到有机
硅聚合物包裹的碳量子点。测出其中碳量子点的平均数为636。
制备量子点膜
将实施例1-5里制得的有机硅聚合物包裹的碳量子点分散到光学胶粘剂里，分散
量为30g/cm3，固化后，得到量子点膜。其中对比例为直接将等重的量子点分散到光学胶粘
剂里。
IVL(current-voltage-luminance，电流-电压-亮度)测试结果见表1。
IVL测试条件：以蓝色LED为背光激发，观察由上述实施例1-3以及对比例所制备得
到的量子点膜的亮度，其中，背光亮度为334.6cd/cm2，背光色坐标为：x＝0.1578,y＝
0.018。
表1由实施例1-3以及对比例所制备得到的量子点膜的亮度
虽然实施例4和5的效果最好，此时碳量子点的加入量比较大，和实施例2和3差别
不大，所以实施例2和3的性价比最高。对比例亮度较小，说明碳量子点在光学胶粘剂很多已
经猝灭或者团聚，效果很差。
测试色域及耐候性结果见表2
测试色域的条件为：采用工作电压为27V，工作电流为80mA蓝色LED灯条为背光。激
发光源，蓝背光峰值波长为448nm，蓝背光屏幕大小为14英寸，用SR-3AR TOPCON辉度计。
将贴合的量子点膜样品组装入背光模组中，放入耐候老化试验箱进行测试，测试
条件为85℃85％RH持续240小时。
由此可见,实施例1-5经过老化试验后,色域改变都不大,说明有机硅聚合物包裹
的碳量子点的稳定性还是不错的。实施例2和3比实施例4和5的效果好，说明碳量子点在
400-500之间的色域(％NTSC)效果最好。其中实施例3比2的效果好,实施例5比4的效果好,
可见红绿量子点的比例为1：2时,效果更好。