CN105093382A - 一种偏光片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种适用于显示器的偏光片。根据本发明的偏光片包括至少下述结构的堆叠体：甲型功能层，其能够影响光波的偏振方向；乙型功能层，其能够转换光波的波长；以及保护层，所述保护层位于所述堆叠体的最外侧。如此，将两项重要的功能集成为一体，既可提高色域覆盖率、光能利用率，又可以保证出射光的偏振状态符合要求，可大力提升显示器的显示效果。

Description

一种偏光片
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种适用于显示器的偏光片。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息交流和传递等方面的依赖程度日益增加。而显示器件作为信息交换和传递的主要载体和物质基础，现已成为信息光电研究领域中被争相抢占的热点和高地。
量子点(QuantumDots，简称QD)是肉眼看不到的、极其微小的无机纳米晶体。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定。一般情况下，量子点的颗粒若较小，则会吸收长波，若其颗粒较大，则会吸收短波。例如，特定尺寸的量子点，可吸收短波的蓝色光，激发出呈现长波段光色的光。这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线的颜色。
量子点显示技术在色域覆盖率、色彩控制精确性、红绿蓝色彩纯净度等各个维度已全面升级，被视为全球显示技术的制高点，也被视为影响全球的显示技术革命。通过量子点显示技术，革命性地实现了全色域显示，最真实地还原了图像色彩。
量子点是半径小于或接近于玻尔半径的半导体纳米晶体，大部分量子点包括由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的三个维度为纳米尺寸的材料。由于量子限域效应，其内部的电子和空穴的运输受到限制，使得连续的能带结构变成分离的能级结构。当量子点的尺寸不同时，电子与空穴的量子限域程度不一样，分离的能级结构也有所不同。在受到外来能量激发后，不同尺寸的量子点即发出不同波长的光——也就是各种颜色的光。
量子点的优势在于：通过调控量子点的尺寸，可以实现发光波长范围覆盖到红外及整个可见光波段，且发射光波段窄，色彩饱和度高；量子点材料的光波转换效率高、材料性能稳定，且制备方法简单多样，例如可以从溶液中制备，资源丰富。
但是光线经过量子点后，出射光的偏振方向是随机的，当经过量子点后的发散光线穿过液晶时，不再能很好地控制相应像素点位的所有光线，液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay,LCD)就会发生漏光现象。而液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay,LCD)的工作原理即是利用液晶的旋光性和双折射，通过电压控制液晶的转动，使经过上偏振片后的线偏振光随之发生旋转，从下偏振片(其偏光轴与上偏振片垂直)射出。从而偏振片与液晶盒协同起到光学开关的作用。显然，这种光学开关对量子点发出的光线无法完全起到控制作用。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，即经过量子点后的出射光，其偏振方向是随机的，不适合应用到液晶显示装置中，本发明提出了一种偏光片。
根据本发明的偏光片包括至少下述结构的堆叠体：甲型功能层，其能够影响光波的偏振方向；乙型功能层，其能够转换光波的波长(为了简化通常意义上的偏光片结构与工艺，光波长转换层是由粘接改性得到的，即添加量子点)；以及保护层，所述保护层位于所述堆叠体的最外侧。如此，将两项重要的功能集成为一体，既可提高色域覆盖率、光能利用率，又可以保证出射光的偏振状态符合要求，可大力提升显示器的显示效果。
优选地，所述乙型功能层还具有粘接功能。
优选地，所述乙型功能层通过将量子点材料混合到粘接材料中来构造。本发明将量子点与粘合胶混合，置于胶中，减化了偏光片成型中的工艺。同时，又可以起到很好的偏光作用。更重要的是可以达到更高的色域覆盖率。
优选地，通过表面接枝处理或表面包覆处理来将量子点材料混合到粘接材料中。如此，可使量子点材料与粘接材料达到更均匀更稳定的混合效果。
优选地，所述乙型功能层通过喷涂、旋涂、打印或狭缝涂布的方式来成膜。可见，在本发明的方案中，工艺的选择十分灵活。膜厚也可以通过工艺，灵活调整(例如在0～10μm的开区间内)，可结合量子点含量、黏度等调整厚度，可薄可厚。
优选地，通过添加或减少处理剂、树脂或溶剂来调整所述量子点材料和所述粘接材料的比例。可见，在本发明的偏光片的乙型功能层中，为了达到更好的混合效果，可以非常容易地改变各成分的比例。
优选地，所述量子点材料由IIB和ⅥA族元素构成或由IIIA和VA族元素构成，或所述量子点材料由单元素量子点材料构成。
优选地，所述量子点材料由一种半导体材料构成或由两种以上半导体材料混合构成。
可见，在本发明的偏光片的乙型功能层中，对量子点材料的材料构成并无特殊限定，可以通过适当的材料种类选取以达到较好的色域提升效果和混合效果。
优选地，所述粘接材料为极性或非极性材料，所述量子点材料为油溶性或水溶性材料，所述甲型功能层包括碘系或染料系的偏光材料。
优选地，所述偏光片从一侧到另一侧依次设置有第一保护膜、第一离型膜、乙型功能层、甲型功能层、普通粘接层、第二离型膜以及第二保护膜。第一离型膜和第二离型膜分别用来对乙型功能层和普通粘接层进行保护。而位于偏光片的最外侧的第一保护膜和第二保护膜用来提供整体性的化学和机械保护。
综上所述，本发明所提出的偏光片，可以在提升色域的基础上，克服传统器件的偏光度不高的问题。在多层膜的偏光片结构中加入量子点结构，其中量子点结构加入到粘接层中进行混合，这有效节省了制作工序。进步一讲，由于量子点材料位于偏光层的光路上游，量子点材料所发之光线通过偏光层转换为线偏振光，保证了光线的偏光性，尤其适合应用于液晶显示装置中。本发明不局限粘接层的位置(其他应用可能对粘接层的光路位置无要求)，限定的是这种新型的偏光片，限定的是改性过的粘接功能层。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的偏光片的一个实施例。
图2显示了现有技术中的偏光片。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
根据本发明的偏光片包括至少下述结构的堆叠体：甲型功能层，其能够影响光波的偏振方向；乙型功能层，其能够转换光波的波长；以及保护层，所述保护层位于所述堆叠体的最外侧。优选地，所述乙型功能层还具有粘接功能。
具体地，图1显示了根据本发明的偏光片100的一个实施例。偏光片100从一侧到另一侧依次设置有第一保护膜1、第一离型膜2、乙型功能层3、甲型功能层4、普通粘接层5、第二离型膜6以及第二保护膜7。
其中，甲型功能层4可包括碘系或是染料系的偏光材料。甲型功能层4能够影响光波的偏振方向，其例如可为线偏振片。从材料构成方面讲，甲型功能层4的最中间可为聚乙烯醇(PVA)，在聚乙烯醇(PVA)的两侧可具有三醋酸纤维素(TAC)。其中，起到偏振作用的是聚乙烯醇(PVA)层，但是聚乙烯醇(PVA)极易水解，为了保护甲型功能层4的物理特性，因此可在聚乙烯醇(PVA)的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的三醋酸纤维素(TAC)薄膜进行防护。
在图1中可清楚地看出，在结构方面，乙型功能层3包括量子点结构3.1和粘接材料3.2。
在制造工序方面，乙型功能层3可通过将量子点材料3.1混合到粘接材料3.2中来构造。优选地，通过表面接枝处理或表面包覆处理来将量子点材料3.1相应混合到粘接材料3.2中。因此，可以通过表面接枝或表面包覆等多种方法使量子点材料3.1与粘接材料3.2达到更均匀更稳定的混合效果。
以此方式，可以在提升色域的基础上，克服传统器件的偏光度不高的问题。即在多层膜的偏光片结构中加入量子点结构，其中量子点结构加入到粘接层中进行混合。
将混合完成的材料进行成膜后可得到含量子点的粘接层，即乙型功能层3。乙型功能层3可通过喷涂、旋涂、打印或狭缝涂布(Slit-coat)等方式来进行成膜。
可以通过添加或减少处理剂、树脂或溶剂来调整量子点材料3.1和粘接材料3.2的比例。由此可见，在根据本发明的实施例中，乙型功能层3并非采用既有的、一成不变的配方，而是为了达到更好的混合效果，可以改变各成分的比例，只需通过添加或减少处理剂、树脂和溶剂等来实现。
在材料构成方面，量子点材料3.1可以由IIB和ⅥA族元素构成或由IIIA和VA族元素构成。备选地，量子点材料3.1也可以由单元素量子点材料构成，这种情况中典型的例子即碳量子点材料。
另一方面，量子点材料3.1可以由一种或两种以上半导体材料混合构成。例如，量子点材料3.1可以包括CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、InP、InAs中的一种半导体材料，也可以包括其中两种以上半导体材料的混合。
可见，在根据本发明的实施例中，对量子点材料3.1的材料构成并无特殊限定，可以通过适当的材料种类选取以达到较好的色域提升效果和混合效果。
量子点材料3.1可以为油溶性或水溶性材料，在这二者之间并没有特别的限定。
在尺寸方面，量子点结构通常为稳定直径小于20nm的纳米粒子。量子点结构的形态可为球状、棒状或纤维状。
粘接材料3.2可为极性或非极性材料，在这二者之间并没有特别的限定。
普通粘接层5仅包括粘接材料，即其仅承担粘接功能。
第一离型膜2和第二离型膜6分别用来对乙型功能层3和普通粘接层5进行保护。而位于偏光片100的最外侧的第一保护膜1和第二保护膜7用来提供整体性的化学和机械保护。
图2显示了现有技术中的偏光片200。偏光片200从一侧到另一侧依次设置有第一保护膜21、第一离型膜22、第一粘接层23、偏光层24、第二粘接层25、第二离型膜26以及第二保护膜27。由此可见，在偏光片200中，并不具备能够转换光波波长的量子结构，因此偏光片200在色域方面限制很大，后者会降低最终的显示效果。即便想利用量子结构的优良色度学性质，也需要在偏光片200之外布置额外的具有量子结构的光学器件。如此多的器件集成到显示器中，会增大显示器体积、抬高工艺成本和复杂度、降低显示精度。同时，鉴于一般的量子结构在改变光的波长的同时，还会打乱入射偏振光的偏振状态，在对偏光性要求非常高的液晶显示器中，这无疑是带来了不利的影响。
将图1的偏光片100和图2的偏光片200两相比较，容易理解：在通过传统方法制备的量子点显示装置中，大多数情况下并未考虑液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay,LCD)的偏光性。由于量子点被激发出的光为发散的，使得本来经过偏光片得到的进入液晶盒内的线偏振光又被转变为非线偏振光，这样非常不利于液晶层对光线的控制，容易造成漏光现象，整个显示装置的对比度就会下降。所以现有技术中的方案并非为一种理想可行的结构方案。有必要对量子点(QuantumDots,QD)引入后产生的关联影响(偏光问题)加以解决，才有可能得到较好的显示装置。而在上面所介绍的本发明的技术方案中，将量子点材料与粘接材料混合，将量子点结构置于粘合胶中，不仅减化了偏光片成型中的工艺，同时又可以起到很好的偏光作用，更重要的是可以达到更高的色域覆盖率。这完美地解决了现有技术中的技术问题。进步一讲，由于量子点材料位于偏光层的光路上游，量子点材料所发之光线通过偏光层转换为线偏振光，保证了光线的偏光性，尤其适合应用于液晶显示装置中。本发明不局限粘接层的位置(其他应用可能对粘接层的光路位置无要求)，限定的是这种新型的偏光片，限定的是改性过的粘接功能层。
同时，本发明所提出的偏光片还带来了诸多优势：
(1)本发明的方案并未限定粘接层(即乙型功能层)在整个偏光片的多个层膜中的设置位置，虽然上面参考附图给出了本发明的偏光片的一种实施方式，但可以根据具体的应用需求进行调整；
(2)本发明的方案对整个液晶显示装置的滤光片层(ColorFilter)的位置、阵列基板(Array)的位置以及黑色矩阵(BlackMatrix,BM)层的位置均未作特有的限定，应用范围广泛，使用方式灵活；
(3)本发明的方案对于将黑色矩阵与阵列基板集成在一起的BOA技术(BMonArray)，将彩色滤光片与阵列基板集成在一起的COA技术(Color-filteronArray)，以及对于将栅极驱动器与阵列基板集成在一起GOA技术(GatedriveronArray)等较为新兴的技术均可适用；
(4)根据本发明的偏光片可适用于传统液晶显示装置的上偏振片(阵列基板偏振片)或下偏振片(彩膜基板偏振片)；
(5)上面介绍的乙型功能层亦可以用于内置或外置的其他成膜层，实现相似或其相应的其他功能；
(6)本发明的技术方案对液晶显示装置的驱动模式或液晶控制模式并没有特别的限定，对平面转换模式(In-PlaneSwitching,IPS)、扭曲向列模式(TwistedNematic,TN)、垂直取向模式(verticalalignment,VA)、有机发光二极管模式(OrganicLightEmittingDiode,OLED)以及量子点发光二极管模式(QuantumDotsLightEmittingDiode,QLED)等多种模式均适用。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种偏光片，其特征在于，所述偏光片包括至少下述结构的堆叠体：
甲型功能层，其能够影响光波的偏振方向；
乙型功能层，其能够转换光波的波长；以及
保护层，所述保护层位于所述堆叠体的最外侧。
2.根据权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述乙型功能层还具有粘接功能。
3.根据权利要求2所述的偏光片，其特征在于，所述乙型功能层通过将量子点材料混合到粘接材料中来构造。
4.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，通过表面接枝处理或表面包覆处理来将量子点材料混合到粘接材料中。
5.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，所述乙型功能层通过喷涂、旋涂、打印或狭缝涂布的方式来成膜。
6.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，通过添加或减少处理剂、树脂或溶剂来调整所述量子点材料和所述粘接材料的比例。
7.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，所述量子点材料由IIB和ⅥA族元素构成或由IIIA和VA族元素构成，或所述量子点材料由单元素量子点材料构成。
8.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，所述量子点材料由一种半导体材料构成或由两种以上半导体材料混合构成。
9.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，所述粘接材料为极性或非极性材料，所述量子点材料为油溶性或水溶性材料，所述甲型功能层包括碘系或染料系的偏光材料。
10.根据权利要求3所述的偏光片，其特征在于，所述偏光片从一侧到另一侧依次设置有第一保护膜、第一离型膜、乙型功能层、甲型功能层、普通粘接层、第二离型膜以及第二保护膜。
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