CN108241187B - 量子点偏光片、液晶面板及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种量子点偏光片，包括透明基板、通过纳米压印技术设置在所述透明基板上的亚波长线栅、填充在相邻线栅之间的光学透明材料、设置在所述线栅上分散于聚合物树脂中的量子点层。从而实现了量子点与偏光片的一体化，避免目前常用的偏光片和量子点材料分开制造的繁琐工艺，同时，基于量子点偏光片的液晶显示装置结构和制备工艺更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点偏光片及液晶显示装置。
背景技术
随着科技的发展，人类对于信息的传递和视觉体验方面的需求增加。目前，显示器逐渐向高色域、大尺寸、超薄化方向发展，虽然有机发光二极管、激光显示、量子点发光二极管等新兴显示技术得到了大力的发展，但是这些技术还有待完善，目前市场上主流的产品依然为液晶显示技术。相比于有机发光二极管，液晶显示装置制备条件简单，其各组成部位可以在不同的地方生产，这也是液晶显示技术能持续发展的优势之一。
液晶显示装置主要包括背光源、下偏光片、液晶层、上偏光片、彩膜等，其工作原理是背光源发射的光线经过下偏光片后得到线偏振光，利电压驱动液晶的旋转，对线偏振光的偏振方向发生改变，接着从上偏光片射出，上偏光片的偏振方向与下偏光片的偏振方向垂直，从而来控制出射光的强度。因此，液晶、上偏光片和下偏光片三者的结合才能控制显示器的出光强度。
目前，液晶显示装置上使用的偏光片的基本结构为两层三醋酸纤维素酯薄膜夹一层具有偏光能力的聚乙烯醇，三醋酸纤维素酯的作用主要是对聚乙烯醇起保护作用，该偏光片的厚度一般在0.1-0.3mm左右。制备液晶显示器的步骤之一就是将偏光片贴合在液晶的玻璃基板之上，据报道，偏光片的成本在液晶显示组成单元中的成本比例约为10％。
量子点是一种三维直径都在1-20nm范围内的无机半导体发光纳米晶，由于其粒径小于或接近激子玻尔半径，量子点具有粒径可控、半峰宽窄、光稳定性强等优点，因而被广泛的应用于显示领域。量子点与液晶显示的结合给液晶显示行业带来了更多的可能性，目前常见的结合方式为将量子点制备成量子点玻璃管或者制备成量子点膜片的方式设置在下偏光片之下，通过蓝光光源对量子点玻璃管或者量子点膜片的激发复合产生白光，量子点膜片与偏光片之间通常是简单的组装在一起，这样不可避免的导致制备流程工艺的繁琐。相关的量子点液晶显示装置在市面上已有销售。现有常见的量子点液晶显示装置的简化结构示意图如图1所示，其中蓝光背光模组10发射蓝光后，激发红绿量子点层11，复合产生白光，下偏光片12将白光变为线偏振光，再通过液晶下基板13、液晶14、上基板15后到达上偏光片16处。通过这个过程来控制从上偏光片16处射出的白光的强度，从而控制液晶显示器的亮度。
更好的实现量子点与偏光片的结合，节省制备的工艺和成本、简化量子点液晶显示装置的结构对量子点在显示领域的应用具有重要的意义。
发明内容
针对目前量子点与偏光片结合及量子点液晶显示装置存在的问题，本发明旨在提供一种量子点偏光片及液晶显示装置，有效节省量子点液晶显示装置的制作流程，替代传统偏光片的使用，简化装置的结构，为量子点与偏光片之间提供更优化的结合方式。
为实现上述目的，本发明的一方面提供一种量子点偏光片，包括透明基板、通过纳米压印技术设置在所述透明基板上的亚波长线栅、填充在所述线栅之间的光学透明材料、设置在所述线栅上的量子点层，所述量子点层包括量子点和聚合物树脂、所述量子点层之外还覆盖有水氧阻隔层。
优选地，所述线栅的宽度在20-150nm之间；所述线栅之间的距离在20-150nm之间；所述线栅的深度在50-200nm之间。
优选地，所述透明基板为玻璃或者柔性衬底。
优选地，所述柔性衬底包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚酰亚胺膜、聚碳酸酯膜中的至少一种。
优选地，所述线栅为具有导电性的物质。
优选地，所述线栅为金属或含有金属的树脂。
优选地，所述线栅为铝、银或金中的一种。
优选地，所述光学透明材料包括机硅类树脂、丙烯酸类树脂、环氧类树脂和聚氨酯中的至少一种。
优选地，所述光学透明材料具有不小于所述聚合物树脂的折射率。
优选地，所述光学透明材料与所述聚合物树脂为同一物质。
优选地，所述量子点层中量子点为红色、绿色、蓝色量子点中的一种或者多种的混合。
优选地，所述光学透明材料靠近量子点层一侧还设置有提高出光效率的微结构凹槽。
优选地，所述量子点层内还含有光扩散粒子。
本发明的另一方面提供一种液晶面板，包括下基板、液晶和上基板，所述下基板为上述量子点偏光片，所述量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近。
本发明的另一方面提供一种液晶显示装置，包括背光模组和上述液晶面板。
本发明的另一方面提供一种液晶显示装置，包括背光模组和液晶面板，所述液晶面板的下基板与所述背光模组之间设置有上述量子点偏光片，所述量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近
本发明具有以下有益效果：本发明利用在透明基板上纳米压印的亚波长线栅与量子点的结合，实现了量子点与偏光片的一体化，该量子点偏光片可以解决目前常用的偏光片和量子点材料分开制造的繁琐工艺，基于量子点偏光片的液晶显示装置结构和制备工艺更加简单，保证了显示器的显示效果的同时省略了贴附偏光片和量子点膜的步骤。
附图说明
图1是现有常见的量子点液晶显示装置的简化结构示意图；
图2是本发明实施例的量子点偏光片的结构示意图；
图3是本发明实施例的液晶面板的结构示意图；
图4是本发明实施例的液晶显示装置的结构示意图；
图5是本发明另一实施例的液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护范围。
如图2所示，本发明提供了一种量子点偏光片，包括透明基板24、通过纳米压印技术设置在透明基板24上的亚波长线栅22、填充在线栅22之间的光学透明材料23、设置线栅22上的量子点层21，量子点层21包括量子点211和聚合物树脂212、量子点层21之外还覆盖有水氧阻隔层20。
纳米压印技术在制备纳米尺寸图案方面具有极大的优势，本发明中线栅22是采用纳米压印技术制备，线栅22其对可见光有很好的偏振作用。为防止相邻线栅22之间的空隙容纳有量子点211，从而导致对线栅22偏振能力的弱化，在相邻线栅22之间还填充有光学透明材料23。接着在线栅22之上设置有分散于聚合物树脂212中量子点211的量子点层21。本发明中光学透明材料23对相邻线栅22之间的填充目的之一是为了防止量子点211进入线栅空隙，光学透明材料23可以仅仅填充线栅22之间的空隙，也可以进一步对线栅22进行完全覆盖；另一个目的就是光学透明材料23的使用，是防止线栅22与水汽和氧气等接触的方式之一，从而增加线栅22的使用寿命。
水氧阻隔层20的作用是防止量子点层21与外界水汽和氧气的隔绝，从而增加量子点的使用寿命、水氧阻隔层20将量子点层21密封在其和基板24之间，构成水氧阻隔层20的材料包括无机氧化物以及有机高分子材料中的至少一种，无机氧化物包括Al、Ba、Ca、Mg、Ni、Si、Ti或Zr的氧化物中的至少一种；有机高分子材料包括硅树脂、光固化胶黏剂、环氧树脂、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟树脂、哥伦比亚树脂、苯乙烯丙烯腈树脂中的至少一种。水氧阻隔层20通过涂布、印刷或喷涂的方式设置在量子点层21之外。
线栅22的偏振能力与线栅22的宽度和线栅22中相邻线栅单元之间的距离紧密相关，在一个优选的实施方式中，线栅的宽度在20-150nm之间，线栅之间的距离在20-150nm之间，线栅的深度在50-200nm之间。
根据透明基板24的不同需求，透明基板24可以为无机材料如玻璃等，也可以为其他柔性材料，比如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、聚酰亚胺膜、聚碳酸酯膜。在一个具体的实施方式中，透明基板24为玻璃。
线栅22对于光的偏振来自于其具备一定的导电能力，能够对一定偏振方向的光进行消除，在一个优选的实施方式中，线栅22为金属或含有金属的树脂；在一个更加优选的实施方式中，线栅22为铝、银或金中的一种。
在一个优选的实施方式中，光学透明材料23包括机硅类树脂、丙烯酸类树脂、环氧类树脂和聚氨酯中的至少一种，光学透明材料23优选为在排除氧气方面性质优良的树脂。
为防止量子点层21发出的光线通过光学透明材料23时，光线出现较明显的反射，折射等不利于出光效果的现象，量子点层21中聚合物树脂212需要与光学透明材料23的光学性质相似。为增加量子点偏光片的出光效率，有利于减小光线从光学透明材料23之中穿透时因全反射造成的光损失，光学透明材料23的折射率优选为不大于聚合物树脂212的折射率。在一个优选的实施方式中，光学透明材料23与聚合物树脂212为同一物质，在一个具体的实施方式中光学透明材料23与聚合物树脂211的材料都为丙烯酸类树脂。
量子点211可以选择为红色量子点、绿色量子点、蓝色量子点的一种或者多种的混合；在一个具体的实施方式中，量子点211为红色和绿色量子点混合的红绿量子点层，在另一个具体的实施方式中，量子点211为绿色量子点。
为进一步提高本发明中量子点偏光片的出光效率，在一个优选的实施方式中，光学透明材料23靠近量子点层21一侧还设置有提高出光效率的微结构凹槽，微结构凹槽包括棱镜形和曲面半圆形，微结构凹槽可以通过压印的方式制备，该微结构凹槽的使用可以液晶显示装置中棱镜膜的使用，从而实现量子点膜、偏光片、棱镜膜等的一体化。
在一个优选的事实方式中，量子点层中还含有光扩散粒子，光扩散粒子的粒径优选为0.1-20微米。
图3是本发明液晶面板的一种实施例的结构示意图，包括下基板31、液晶32和上基板33，下基板31为上述量子点偏光片，量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近。构成液晶面板的其他必要组件还包括薄膜晶体管，电极、配向膜、框胶、支撑物等。
图4是本发明液晶显示装置的一种实施例的结构示意图，包括背光模组40、上述液晶面板41和上偏光片42；上偏光片42的偏振方向与量子点偏光片的线栅偏振方向垂直，上偏光片42可以通过纳米压印的方式设置在上基板上的线栅，或者设置在其他衬底上面后贴合在上基板之上。上偏光片42也可以为其他比如聚乙烯醇为偏光材料构成的偏光片。
图5是本发明液晶显示装置的另一种实施例的结构示意图，包括背光模组50、液晶面板51和上偏光片52，液晶面板51的下基板511与背光模组50之间设置有上述量子点偏光片53，量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近。
本发明中液晶显示装置使用的背光模组包括光源，光源为蓝光光源或者蓝光光源与红光荧光粉的结合。当光源是蓝光光源时，量子点层中量子点为红色和绿色量子点的混合，量子点层发出的红绿光与蓝光光源发出的蓝光复合为白光；当光源是蓝光光源和红光荧光粉的结合时，量子点层中量子点为绿色量子点的混合，量子点层发出的绿光与蓝光光源和红光荧光粉发光的蓝红光复合为白光。在一个优选的实施方式中，背光模组还包括导光板，反射膜，光学膜片等，光源位于导光板的入光面侧。
本发明通过在透明基板上纳米压印线栅，实现了量子点和偏光片的一体化，节约了制造的工艺和成本等，本发明制备的量子点偏光片可以单独使用，而不仅仅在液晶显示装置中的使用，本发明对其使用范围不做限定。和现有技术相比，本发明中使用量子点偏光片的液晶显示装置在制作工艺，简化结构方面也展示出了一定的优势。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种液晶面板，包括下基板、液晶和上基板，其特征在于，所述下基板为量子点偏光片，所述量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近，所述量子点偏光片包括透明基板、通过纳米压印技术设置在所述透明基板上的亚波长线栅、填充在所述线栅之间的光学透明材料、设置在所述线栅上的量子点层，所述量子点层包括量子点和聚合物树脂、所述量子点层之外还覆盖有水氧阻隔层；所述透明基板为玻璃，所述光学透明材料与聚合物树脂为同一物质，光学透明材料靠近量子点层一侧还设置有微结构凹槽，微结构凹槽包括棱镜形和曲面半圆形。
2.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：所述线栅的宽度在20-150nm之间；所述线栅之间的距离在20-150nm之间；所述线栅的深度在50-200nm之间。
3.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：所述线栅为金属或含有金属的树脂。
4.根据权利要求3所述的液晶面板，其特征在于：所述线栅为铝、银或金中的一种。
5.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：所述光学透明材料包括机硅类树脂、丙烯酸类树脂、环氧类树脂和聚氨酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：所述量子点层中量子点为红色、绿色、蓝色量子点中的一种或者多种的混合。
7.根据权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：所述量子点层内还含有光扩散粒子。
8.一种液晶显示装置，其特征在于：包括背光模组和权利要求1-7中任一所述的液晶面板。
9.一种液晶显示装置，其特征在于：包括背光模组和液晶面板，所述液晶面板的下基板与所述背光模组之间设置有权利要求1-7中任一所述量子点偏光片，所述量子点偏光片透明基板远离量子点层的一侧与液晶靠近。
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