CN106444164B - 一种量子棒液晶盒及其光电器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种量子棒液晶盒及其光电器件的制备方法，所述方法包括：高浓度、高溶解性量子棒的合成；将得到的量子棒灌入液晶盒；将得到的液晶盒用作光电器件，其中，该光电器件可以为液晶显示器件。通过本发明的技术方案，利用量子棒材料可以发出偏振光及单色光的性能同时取代传统液晶显示器件中的偏振片和彩色滤光片，解决了传统液晶显示器件中能量的巨大损耗和色域不高的问题，提高了液晶显示器件的能量利用率和显示色域。这种量子棒显示技术在显示领域的应用将极大地提高液晶显示的色域效果和能量利用率，具有巨大的发展潜力。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子棒液晶盒及其光电器件的制备方法。
背景技术
随着液晶显示器应用范围的扩大，减少液晶显示器使用过程中的能量损失，提高液晶显示器的能量利用率日益成为研究的重点方向，备受科研工作者及工业界的青睐。
传统的液晶显示器利用偏振光控制液晶分子的偏振态，但是偏振片的使用至少损失50％光能量来实现将非偏振光转化为偏振光。实际上，传统液晶显示器的色域不高，由于传统液晶显示器中利用背光源和彩色滤光片来实现彩色显示，一般的彩色滤光片过滤出的单色光的性能不够好，而利用改进过滤性能的滤光片，价格又比较昂贵。此外，彩色滤光片的使用至少损失67％的光能量。基于偏振片和彩色滤光片造成的巨大能量损耗问题，可以利用量子棒材料来替代偏振片，但现有技术中制备的量子棒材料的浓度较低，这种改进仍不能从根本上解决传统液晶显示中彩色滤光片造成的能量损耗和色域不高的问题。
因此，现有技术中制作液晶显示器件需要使用偏振片以及彩色滤光片，导致液晶显示的能量的巨大损耗和色域不高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种量子棒液晶盒及其光电器件的制备方法，以提高光电器件的能量利用率和显示色域。
第一方面，本发明实施例提供了一种量子棒的制备方法，包括以下步骤：
将硒粉和硫粉分别与三正辛基膦进行反应生成三正辛基膦-硒和三正辛基膦-硫；
将氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第一高温下搅拌，依次快速加入三正辛基膦和所述三正辛基膦-硒，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉核溶液；
将所述硒化镉核溶液，利用氯仿/乙醇体系进行离心处理后再分散到三正辛基膦中，形成三正辛基膦-硒化镉溶液；
将氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第二高温下搅拌，依次快速加入所述三正辛基膦、所述三正辛基膦-硫与所述三正辛基膦-硒化镉溶液，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉/硫化镉的量子棒溶液；
将所述硒化镉/硫化镉量子棒溶液，利用氯仿/乙醇体系离心，后加入2-乙基己基硫醇配体，再利用正己烷/甲醇混合体系萃取得到量子棒，并将量子棒分散到有机溶剂中，形成量子棒溶液。
进一步地，所述量子棒溶液的浓度范围为200～1000mg/ml。
进一步地，所述有机溶剂可以是氯仿、甲苯以及正己烷中的任意一种。
进一步地，所述氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:4:50；所述氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:1:5:50；所述氯仿/乙醇体系和所述正己烷/甲醇混合体系的预设比例范围为1:1～1:3；所述第一高温的温度范围为300～390℃；所述第二高温的温度范围为260～350℃。
第二方面，本发明实施例还提供了液晶盒的制备方法，包括以下步骤：
用涂布法将聚酰亚胺树脂均匀涂布在第一玻璃片的导电面上形成聚酰亚胺树脂取向膜或用光致取向方法制备取向膜，并将所述附有聚酰亚胺树脂取向膜的玻璃片烘干，并在所述第一玻璃片的导电面上均匀喷洒隔垫物；
将第二玻璃片覆盖在所述第一玻璃片上，制成液晶盒；
将所述量子棒注入到液晶盒内，待量子棒完全填充液晶盒并且不再流动时，用UV胶将液晶盒封口，得到量子棒液晶盒。
进一步地，所述量子棒通过上述方法制成。
进一步地，所述隔垫物的厚度为1～20um。
第三方面，本发明实施例还提供了一种光电器件的制备方法，包括以下步骤：
制备量子棒液晶盒，所述量子棒液晶盒通过上述的制备方法制成；
在所述量子棒液晶盒的一侧形成偏振片，并且所述偏振片的偏振方向与该侧导电玻璃取向膜的方向平行；
将液晶盒两内侧导电玻璃作为两极，加上交流电压驱动。
本发明实施例还提供了一种光电器件，该器件通过上述的制备方法制成。其中，所述光电器件可以为液晶显示器件，也可以为LED、太阳能电池、激光器、光电探测器件。
本发明实施例利用量子棒材料代替传统液晶盒中的液晶分子，并利用量子棒材料可以发出偏振光及单色光的性能同时取代传统液晶显示器件中的偏振片和彩色滤光片。一方面，通过减少偏振片和彩色滤光片的使用，从而提高液晶显示器件的能量利用率；另一方面，不同粒径的量子棒材料可以发出不同颜色的光，通过控制量子棒材料的尺寸，使其发射出色纯性高的三原色光，从而提高显示设备的色域。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种量子棒的制备方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种液晶盒的制备方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种液晶显示器件的制备方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种光电器件在不加电压时的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种光电器件在加电压时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种量子棒的制备方法的流程图，参见图1，本实施例的方法包括如下步骤：
步骤110、将硒粉和硫粉分别与三正辛基膦进行反应生成三正辛基膦-硒和三正辛基膦-硫。
具体地，将硒粉和硫粉分别加入三正辛基膦，加热、搅拌溶解到溶液呈透明状态，配成浓度分别为2.5mmol/ml和1mmol/ml的三正辛基膦-硫和三正辛基膦-硒，待用。
步骤120、将氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第一高温下搅拌，依次快速加入三正辛基膦和所述三正辛基膦-硒，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉核溶液。
可选的，所述氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:4:50。
可选的，所述第一高温的温度范围为300～390℃。
具体地，称取26mg氧化镉、112mg十四烷基磷酸、1.5g三正辛基氧膦到烧瓶中，在300～390℃的高温下加热搅拌，直至氧化镉完全溶解至透明，依次快速加入0.75ml三正辛基膦和步骤110制备的0.3ml三正辛基膦-硒，按红绿蓝三原色的发射波长调节反应时间为5～30s，反应完成后关闭整个加热装置使溶液冷却至室温，得到的即为硒化镉的核溶液。
步骤130、将所述硒化镉核溶液，利用氯仿/乙醇体系进行离心处理后再分散到三正辛基膦中，形成三正辛基膦-硒化镉溶液。
可选的，所述氯仿/乙醇体系和所述正己烷/甲醇混合体系的预设比例范围为1:1～1:3。
具体地，将步骤120制备的硒化镉核溶液，利用配比为1:1～1:3的氯仿/乙醇体系离心(10000rpm)提纯2～3次，再分散到1～4ml的三正辛基膦中，三正辛基膦-硒化镉溶液。
步骤140、将氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第二高温下搅拌，依次快速加入所述三正辛基膦、所述三正辛基膦-硫与所述三正辛基膦-硒化镉溶液，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉/硫化镉的量子棒溶液。
可选的，所述氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:1:5:50。
可选的，所述第二高温的温度范围为260～350℃。
具体地，称取19mg氧化镉、27mg正己基磷酸、100mg十四烷基磷酸、1g三正辛基氧膦到烧瓶中，在260～350℃的高温下加热搅拌，直至氧化镉完全溶解至透明，依次快速加入0.5ml三正辛基氧膦和步骤110制备的0.5ml三正辛基膦-硫与步骤130制备的0.2～1ml三正辛基膦-硒化镉溶液的混合溶液，反应一段时间，反应完成后关闭整个加热装置使溶液冷却至室温，得到的即为硒化镉/硫化锌的量子棒溶液。
步骤150、将所述硒化镉/硫化镉量子棒溶液，利用氯仿/乙醇体系离心，后加入2-乙基己基硫醇配体，再利用正己烷/甲醇混合体系萃取得到量子棒，并将量子棒分散到有机溶剂中，形成量子棒溶液。
可选的，所述有机溶剂可以是氯仿、甲苯以及正己烷中的任意一种，本发明实施例对此不作限定。
可选的，所述量子棒溶液的浓度范围为200～1000mg/ml。
具体地，将步骤140制备的硒化镉/硫化镉量子棒溶液，利用配比为1:1～1:3的氯仿/乙醇体系离心提纯2～3次，然后再往里面加入2-乙基己基硫醇配体，再利用配比为1:1～1:3的正己烷/甲醇混合体系萃取1～2次，即可制成高溶解性量子棒，最后将这些量子棒分散到0.01～0.2ml的氯仿中，形成浓度为200～1000mg/ml的量子棒溶液。
量子棒材料可以是硒化镉材料，也可以是硫化镉或钙钛矿材料，本发明实施例对此不作限定。
本实施例的技术方案，通过化学方法制备量子棒材料。本发明实施例一提供的技术方案，通过控制生成硒化镉的核溶液的反应时间，来调节核溶液中量子点的粒径，进而来控制量子棒材料发射単色性高的三原色偏振光。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种液晶盒的制备方法的流程图，参见图2，本实施例的方法包括如下步骤：
步骤210、用涂布法将聚酰亚胺树脂均匀涂布在第一玻璃片的导电面上形成聚酰亚胺树脂取向膜或用光致取向方法制备取向膜，并将所述附有聚酰亚胺树脂取向膜的玻璃片烘干，并在所述第一玻璃片的导电面上均匀喷洒隔垫物。
可选的，所述隔垫物的厚度为1～20um。
具体地，准备第一玻璃片，并区分好导电层和不导电层的方向，分别用光学玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇中的任意一种超声清洗玻璃片，待其干燥以备用；将第一玻璃片放入涂布机内，滴上聚酰亚胺树脂到玻璃中间，调整转速，使聚酰亚胺树脂均匀涂布于玻璃上，待第一玻璃片干燥以备用；将附有聚酰亚胺树脂膜的第一玻璃片摩擦取向，做出用于液晶取向的第一玻璃片；在第一玻璃片上均匀喷洒设定尺寸的隔垫物。
用相同摩擦取向的方法，做出用于液晶取向的第二玻璃片，并且第一玻璃片和第二玻璃片的取向方向互相垂直。即，若第一玻璃片的分子南北向排列，则第二玻璃片的分子东西向排列。
步骤220、将第二玻璃片覆盖在所述第一玻璃片上，制成液晶盒。
具体地，将第一玻璃片作为背基板，将第二玻璃片保持电极相对地覆盖在背基板上，即第一玻璃片和第二玻璃片的导电层均位于液晶盒的内侧，制成液晶盒。
步骤230、将所述量子棒注入到液晶盒内，待量子棒完全填充液晶盒并且不再流动时，用UV胶将液晶盒封口，得到量子棒液晶盒。
可选的，所述量子棒通过实施例一所述的制备方法制成。
具体地，将步骤150制备的量子棒材料滴加到液晶盒的开口处，利用毛细作用把量子棒灌注进入液晶盒内，待量子棒材料完全填充液晶盒并且不再流动时，将液晶盒封口，即可制成量子棒液晶盒。
本发明实施例二提供的技术方案，利用量子棒材料可以发出偏振光及单色光的性能，将传统液晶盒中的液晶分子用量子棒材料替换，提高了液晶盒的显示色域。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种光电器件的制备方法的流程图，参见图3，本实施例的方法包括如下步骤：
步骤310、制备量子棒液晶盒，所述量子棒液晶盒通过上述的制备方法制成。
步骤320、在所述量子棒液晶盒的一侧形成偏振片1，并且所述偏振片1的偏振方向与该侧导电玻璃取向膜的方向平行。
图4是本发明实施例提供的一种光电器件在不加电压时的结构示意图。液晶盒的第一玻璃片2和第二玻璃片4的取向方向互相垂直，而位于第一玻璃片2和第二玻璃片4之间的分子被强迫进入一种90°扭转的状态。由于第一层量子棒分子3发出的偏振光线5顺着分子的排列方向传播，所以光线5的偏振方向穿过液晶盒后也被扭转90°，其中，量子棒分子3包括红光量子棒分子31、绿光量子棒分子32及蓝光量子棒分子33。当在所述量子棒液晶盒的出光侧设置偏振片1，且该偏振片1的偏振方向与该侧第一玻璃片2的取向膜的取向平行时，几乎所有的光线5都可穿过偏振片，显示的状态即为最大开启，如图4所示。
步骤330、将液晶盒两内侧导电玻璃作为两极，加上交流电压驱动。
具体地，图5是本发明实施例提供的一种光电器件在加电压时的结构示意图。当在液晶盒上加一个特定电压时，量子棒分子3便会重新垂直排列，使光线5能直射出去，而不发生任何偏振方向的扭转。当加上电压时，量子棒分子3定向排列不扭转时，几乎所有的光线5都会被偏振片阻挡，显示的状态即为关闭；而当调整电压时，量子棒分子3的扭转角度可调整在0°～90°之间，则只有一部分的光线5就会穿过偏振片1，显示的光强就会有所改变，如图5所示。该量子棒液晶显示就通过这样的方式调整单个像素点的出射光强。
图4及图5为本发明实施例三提供的一种光电器件，该器件可以为液晶显示器件，也可以为LED、太阳能电池、激光器、光电探测器件，而且该器件由上述制备方法制成。
本发明实施例二提供的技术方案，利用量子棒材料代替传统液晶盒中的液晶分子，并利用量子棒材料可以发出偏振光及单色光的性能同时取代传统液晶显示器件中的偏振片和彩色滤光片。一方面，通过减少偏振片和彩色滤光片的使用，从而提高液晶显示器件的能量利用率；另一方面，不同粒径的量子棒材料可以发出不同颜色的光，通过控制量子棒材料的尺寸，使其发射出色纯性高的三原色光，从而提高显示设备的色域。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种量子棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硒粉和硫粉分别与三正辛基膦进行反应生成三正辛基膦-硒和三正辛基膦-硫；
将氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第一高温下搅拌，依次快速加入三正辛基膦和所述三正辛基膦-硒，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉核溶液；
将所述硒化镉核溶液，利用氯仿/乙醇体系进行离心处理后再分散到三正辛基膦中，形成三正辛基膦-硒化镉溶液；
将氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦以预设比例在第二高温下搅拌，依次快速加入所述三正辛基膦、所述三正辛基膦-硫与所述三正辛基膦-硒化镉溶液，反应完成后使溶液冷却，得到硒化镉/硫化镉的量子棒溶液；
将所述硒化镉/硫化镉量子棒溶液，利用氯仿/乙醇体系离心，后加入2-乙基己基硫醇配体，再利用正己烷/甲醇混合体系萃取得到量子棒，并将量子棒分散到有机溶剂中，形成量子棒溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子棒溶液的浓度范围为200～1000mg/ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂可以是氯仿、甲苯以及正己烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化镉、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:4:50；所述氧化镉、正己基磷酸、十四烷基磷酸和三正辛基氧膦的预设比例为1:1:5:50；所述氯仿/乙醇体系和所述正己烷/甲醇混合体系的预设比例范围为1:1～1:3；所述第一高温的温度范围为300～390℃；所述第二高温的温度范围为260～350℃。
5.一种液晶盒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
用涂布法将聚酰亚胺树脂均匀涂布在第一玻璃片的导电面上形成聚酰亚胺树脂取向膜或用光致取向方法制备取向膜，并将所述附有聚酰亚胺树脂取向膜的玻璃片烘干，并在所述第一玻璃片的导电面上均匀喷洒隔垫物；
将第二玻璃片覆盖在所述第一玻璃片上，制成液晶盒；
将量子棒注入到液晶盒内，待量子棒完全填充液晶盒并且不再流动时，用UV胶将液晶盒封口，得到量子棒液晶盒，所述量子棒通过权利要求1-4任一所述的制备方法制成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述隔垫物的厚度为1～20um。
7.一种光电器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备量子棒液晶盒，所述量子棒液晶盒通过权利要求5-6任一所述的制备方法制成；
在所述量子棒液晶盒的一侧形成偏振片，并且所述偏振片的偏振方向与该侧导电玻璃取向膜的方向平行；
将液晶盒两内侧导电玻璃作为两极，加上交流电压驱动。
8.一种光电器件，其特征在于，通过权利要求7所述的制备方法制成。
9.根据权利要求8所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件为液晶显示器件、LED、太阳能电池、激光器、光电探测器件。
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