CN108646458A - 偏光片及其制作方法、液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种偏光片及其制作方法、液晶显示面板。本发明的偏光片，两基本膜层之间设有增强荧光层，所述增强荧光层包含金属纳米粒子及红色荧光染料，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，能够对背光中的黄光部分吸收，然后激发产生红光，通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。本发明的液晶显示面板，包括上述偏光片，利用红色荧光染料能够对背光中的黄光部分吸收，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。

Description

偏光片及其制作方法、液晶显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种偏光片及其制作方法、液晶显示面板。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶显示面板及背光模组。通常液晶显示面板由彩膜(Color Filter，CF)基板、TFT阵列基板、夹于彩膜基板与TFT阵列基板之间的液晶(Liquid Crystal，LC)及密封框胶(Sealant)组成。
随着显示技术的蓬勃发展，将自然界中丰富多彩的颜色在显示器中完美的复制出来是一个必然的趋势，这也意味着对色域覆盖范围越高。目前，传统LCD提升色域的方法主要是通过CF基板上的彩色滤光膜来实现：一是采用着色率高的染料取代彩色滤光膜中颜料的方式来提高色域；二是通过提高彩色滤光膜的厚度，牺牲穿透的方式来提高色域；但是这些方式提升色域的幅度很有限，还是远远不够满足人们对色度要求日益增长的需要。
对于液晶电视，因为其显示屏幕本身不发光，提升色域最根本的办法还是得从背光着手，提高背光的纯度，特别是三原色红(R)、绿(G)、蓝(B)三个波段的光纯度。目前有两种主要提升背光纯度的方式：一是采用蓝色发光二极管(LED)背光加红绿荧光材料滤光层的方式；二是采用量子点(QD)背光技术。然而这两种色域提升方法最大的弊端在于最终发出的红绿蓝三原色光并不纯净，因为其在提升色域的过程当中并未对红绿蓝三原色光进行提纯，所以发出的红绿蓝光的色彩纯度以及其再现能力依旧会受到影响。
普通的偏光片结构一般包含以下几层，从上到下分别为：表面保护膜，第一保护层，偏光层，第二保护层，黏着层，剥离保护膜。其中，在偏光片贴覆时，剥离保护膜会被撕掉以露出黏着层，在偏光片贴覆后，表面保护膜会被撕掉；该偏光片结构中最核心的部分是偏光层，通常为含有具有偏光作用的碘分子的聚乙烯醇(PVA)层；而第一保护层、第二保护层为透明的三醋酸纤维素(TAC)层，主要是为了维持偏光层中偏光子的被拉伸状态，避免偏光子水分的流失，保护其不受外界影响。因此，偏光片的层层结构很适合在其中加入改进用的膜层结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偏光片，设有包含金属纳米粒子及红色荧光染料的增强荧光层，红色荧光染料能够对背光中的黄光部分吸收然后激发产生红光，并利用金属纳米粒子增强荧光染料的荧光效率，进而能够提高显示器的色域与穿透率。
本发明的目的还在于提供一种偏光片的制作方法，制作方法简单，所制作的偏光片能够提高显示器的色域与穿透率。
本发明的目的又在于提供一种液晶显示面板，包括上述偏光片，能够提高显示器的色域与穿透率。
为实现上述目的，本发明提供一种偏光片，包括层叠设置的多个基本膜层以及设置于其中两基本膜层之间的增强荧光层；
所述多个基本膜层分别为由上至下依次设置的表面保护膜、第一保护层、偏光层、第二保护层、黏着层及剥离保护膜；
所述增强荧光层包含金属纳米粒子及红色荧光染料，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，所述金属纳米粒子用于增强红色荧光染料的荧光效率。
所述增强荧光层中金属纳米粒子的材料选自金、银、铜、铝、铁、钛、镍中的一种或多种。
所述增强荧光层中金属纳米粒子的粒径为10-80nm。
所述增强荧光层中红色荧光染料为罗丹明类染料，其分子结构式如下式I所示：
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7为链状基团、或含有芳香基的基团；
所述链状基团指的是直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，所述链状基团的碳链长度为1-25；
所述含有芳香基的基团指的是以下式II或式III所示的基团：
其中，R8为链状基团；
R9、R10及R11为氢基或链状基团，且R9、R10、R11中至少有一个是链状基团；
R12为链状基团；
R13、R14、R15、R16为氢基或链状基团，且R13、R14、R15、R16中至少有一个是链状基团。
所述增强荧光层的膜厚为200-800nm。
本发明还提供一种偏光片的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将纳米金属粒子和红色荧光染料分散于有机溶剂之中，加入表面活性剂以增加纳米金属粒子的分散性，然后加入有机树脂，混合均匀后，得到金属/染料混合液；
步骤S2、将金属/染料混合液通过涂布成膜的方式成膜，经干燥后，得到增强荧光层；
步骤S3、利用所得到的增强荧光层制作偏光片，得到包括的多个基本膜层以及一增强荧光层的偏光片，所述多个基本膜层分别为由上至下依次层叠设置的表面保护膜、第一保护层、偏光层、第二保护层、黏着层及剥离保护膜，所述增强荧光层设置于两基本膜层之间；
所述增强荧光层中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，所述金属纳米粒子用于增强红色荧光染料的荧光效率。
在所述增强荧光层的制备方法的步骤S1中，所使用的有机溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯或环己酮。
在所述增强荧光层的制备方法的步骤S1中，所使用的有机树脂为亚克力树脂。
在所述增强荧光层的制备方法的步骤S1中，所使用的表面活性剂选自硫醇、硫醇类衍生物、胺类、酰胺类衍生物、三辛基膦、三苯基膦、环糊精及环糊精衍生物中的一种或多种。
本发明还提供一种液晶显示面板，包括如上所述的偏光片。
本发明的有益效果：本发明的偏光片，两基本膜层之间设有增强荧光层，所述增强荧光层包含金属纳米粒子及红色荧光染料，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，能够对背光中的黄光部分吸收，然后激发产生红光，鉴于红色荧光染料的激发光不为单一波长的光，对荧光效率存在一定的影响，根据金属纳米粒子表面形成的等离子体能够通过分子附近局域电场的增强使分子的激发光场得到增强从而提高分子的激发强度和效率的荧光增强机理，通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。本发明的偏光片的制作方法，制作方法简单，所制作的偏光片能够提高显示器的色域与穿透率。本发明的液晶显示面板，包括上述偏光片，利用红色荧光染料能够对背光中的黄光部分吸收，并通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明偏光片一优选实施例的剖面结构示意图；
图2为本发明偏光片的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明首先提供一种偏光片，包括层叠设置的多个基本膜层1以及设置于其中两基本膜层1之间的增强荧光层2；
所述多个基本膜层1分别为由上至下依次设置的表面保护膜11、第一保护层12、偏光层13、第二保护层14、黏着层15及剥离保护膜16；
所述增强荧光层2包含金属纳米粒子(M)及红色荧光染料(D)，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，所述金属纳米粒子用于增强红色荧光染料的荧光效率。
需要说明的是，金属纳米粒子荧光增强是指利用在金属纳米粒子的表面等离子体振荡和电磁场剪裁效应，是分布在其表面附近的荧光物质的荧光发射强度比自由态的荧光发射强度有显著的增强，其机理是在金属纳米粒子的表面形成的等离子体能够通过分子附近局域电场的增强使分子的激发光场得到增强，从而提高分子的激发强度和效率。
本发明的偏光片，两基本膜层1之间设有包含金属纳米粒子及红色荧光染料的增强荧光层2，其中，红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，能够对背光中的黄光(波长为550-600nm)部分吸收，然后激发产生红光，同时金属纳米粒子能够增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。
具体地，所述增强荧光层2中金属纳米粒子的材料选自金、银、铜、铝、铁、钛、镍等金属中的一种或多种。
具体地，所述增强荧光层2中金属纳米粒子的粒径为10-80nm。
具体地，所述增强荧光层2中红色荧光染料为罗丹明类染料，其分子结构式如下式I所示：
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7为链状基团、或含有芳香基的基团。
其中，所述链状基团指的是直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，所述链状基团的碳链长度为1-25。
所述含有芳香基的基团指的是以下式II或式III所示的基团：
其中，R8为链状基团，即R8为直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，R8的碳链长度为1-25。
R9、R10及R11为氢基或链状基团，且R9、R10、R11中至少有一个是链状基团，即R9、R10及R11代表三种衍生物，R9、R10及R11可以同时为链状基团，即R9、R10及R11为直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，R9、R10及R11的碳链长度为1-25；也可以R9、R10及R11中只有一个为链状基团。
R12为链状基团，即R12为直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，R12的碳链长度为1-25。
R13、R14、R15、R16为氢基或链状基团，且R13、R14、R15、R16中至少有一个是链状基团，即R13、R14、R15、R16代表三种衍生物，R13、R14、R15、R16可以同时为链状基团，即R13、R14、R15、R16为直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，R13、R14、R15、R16的碳链长度为1-25；也可以R13、R14、R15、R16中只有一个为链状基团。
具体地，所述增强荧光层2的膜厚为200-800nm。
具体地，增强荧光层2可以设置在多个基本膜层1中的任意两层之间，在本实施例中，增强荧光层2设置在第二保护层14和黏着层15之间，当然在其他实施例中，增强荧光层2也可以设置在表面保护膜11和第一保护层12之间、第一保护层12和偏光层13之间、偏光层13和第二保护层14之间或黏着层15和剥离保护膜16之间；除此之外，增强荧光层2也可以设置在多个基本膜层1的上下表面上，即设置在表面保护膜11的表面上或剥离保护膜16的表面上。
具体地，金属纳米粒子可以采用柠檬酸盐-籽晶生长法制备，通过籽晶的用量来调控，以金(Au)纳米粒子为例，其制备过程如下：
1、制备Au籽晶溶液(Au粒子大小为2～6nm)：将1mL浓度为0.1M的HAuCl4.3H2O溶液加入95mL的去离子水的烧瓶之中并搅拌；再加入1mL质量分数为1％的柠檬酸三钠，继而加入1mL 0.075％的NaBH4(含1％柠檬酸钠)溶液，这样就可以得到Au籽晶溶液，在4℃下保存备用。
2、采用籽晶法生长较大的Au胶体粒子：100ml 0.01％的HAuCl4水溶液再加热至沸腾，然后加入0.4mL 1％的柠檬酸钠溶液和一定量的Au籽晶溶液，持续加热反应10min，停止加热，得到Au胶体溶液。其中，Au纳米粒子的尺寸主要是通过籽晶的量(0.1～0.5mL)来调控。
3、采用静电自组装法将Au胶体溶液的Au纳米粒子沉积到过硫酸铵(APS)修饰的玻璃片上，室温下风干，将玻璃片在快速热退火炉中氮气氛围下退火10min，可以通过退火的温度(200～800℃)来调控Au纳米粒子的尺寸和形貌。
请参阅图2，基于上述的偏光片，本发明还提供一种偏光片的制作方法，具体包括如下步骤：
步骤S1、将纳米金属粒子和红色荧光染料分散于有机溶剂之中，加入表面活性剂以助于纳米金属粒子更好的分散，然后加入有机树脂，混合均匀后，得到金属/染料混合液。
具体地，所使用的有机溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)或环己酮。
具体地，所使用的有机树脂为亚克力树脂。
具体地，所使用的表面活性剂选自硫醇、硫醇类衍生物、胺类、酰胺类衍生物、有机膦(三辛基膦、三苯基膦)、环糊精及环糊精衍生物等中的一种或多种。
步骤S2、将混合均匀的金属/染料混合液通过涂布成膜的方式成膜，经干燥后，得到增强荧光层2。
步骤S3、利用所得到的增强荧光层制作偏光片，通过将所述步骤S2中得到的增强荧光层2加入偏光片的任意两基本膜层1之间，便可以得到本发明的偏光片；所述偏光片的具体技术特征与上述实施例相同，在此不再赘述。
本发明的偏光片的制作方法，制作方法简单，所制作的偏光片能够提高显示器的色域与穿透率。
基于上述的偏光片，本发明还提供一种液晶显示面板，包括如上所述的偏光片，所述偏光片的具体技术特征与上述实施例相同，在此不再赘述。
本发明的液晶显示面板，偏光片的两基本膜层1之间设有增强荧光层2，利用红色荧光染料能够对背光中的黄光部分吸收，并通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层2中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。
综上所述，本发明的偏光片，两基本膜层之间设有增强荧光层，所述增强荧光层包含金属纳米粒子及红色荧光染料，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，能够对背光中的黄光部分吸收，然后激发产生红光，鉴于红色荧光染料的激发光不为单一波长的光，对荧光效率存在一定的影响，根据金属纳米粒子表面形成的等离子体能够通过分子附近局域电场的增强使分子的激发光场得到增强从而提高分子的激发强度和效率的荧光增强机理，通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。本发明的偏光片的制作方法，制作方法简单，所制作的偏光片能够提高显示器的色域与穿透率。本发明的液晶显示面板，包括上述偏光片，利用红色荧光染料能够对背光中的黄光部分吸收，并通过将金属纳米粒子和红色荧光染料混合于增强荧光层中，利用金属纳米粒子增强红色荧光染料的荧光效率，这样在提升显示器色彩纯度的同时，可以提升其穿透率。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏光片，其特征在于，包括层叠设置的多个基本膜层(1)以及设置于其中两基本膜层(1)之间的增强荧光层(2)；
所述多个基本膜层(1)分别为由上至下依次设置的表面保护膜(11)、第一保护层(12)、偏光层(13)、第二保护层(14)、黏着层(15)及剥离保护膜(16)；
所述增强荧光层(2)包含金属纳米粒子及红色荧光染料，其中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，所述金属纳米粒子用于增强红色荧光染料的荧光效率。
2.如权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述增强荧光层(2)中金属纳米粒子的材料选自金、银、铜、铝、铁、钛、镍中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述增强荧光层(2)中金属纳米粒子的粒径为10-80nm。
4.如权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述增强荧光层(2)中红色荧光染料为罗丹明类染料，其分子结构式如下式I所示：
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7为链状基团、或含有芳香基的基团；
所述链状基团指的是直链烷烃基、有支链的烷烃基、直链的烷氧基、有支链的烷氧基、含有酯基的链状基团或F取代烷烃衍生物基团，所述链状基团的碳链长度为1-25；
所述含有芳香基的基团指的是以下式II或式III所示的基团：
其中，R8为链状基团；
R9、R10及R11为氢基或链状基团，且R9、R10、R11中至少有一个是链状基团；
R12为链状基团；
R13、R14、R15、R16为氢基或链状基团，且R13、R14、R15、R16中至少有一个是链状基团。
5.如权利要求1所述的偏光片，其特征在于，所述增强荧光层(2)的膜厚为200-800nm。
6.一种偏光片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将纳米金属粒子和红色荧光染料分散于有机溶剂之中，加入表面活性剂以增加纳米金属粒子的分散性，然后加入有机树脂，混合均匀后，得到金属/染料混合液；
步骤S2、将金属/染料混合液通过涂布成膜的方式成膜，经干燥后，得到增强荧光层(2)；
步骤S3、利用所得到的增强荧光层(2)制作偏光片，得到包括的多个基本膜层(1)以及一增强荧光层(2)的偏光片，所述多个基本膜层(1)分别为由上至下依次层叠设置的表面保护膜(11)、第一保护层(12)、偏光层(13)、第二保护层(14)、黏着层(15)及剥离保护膜(16)，所述增强荧光层(2)设置于两基本膜层(1)之间；
所述增强荧光层(2)中，所述红色荧光染料吸收黄色光并发出红色荧光，所述金属纳米粒子用于增强红色荧光染料的荧光效率。
7.如权利要求6所述的偏光片的制作方法，其特征在于，在所述增强荧光层(2)的制备方法的步骤S1中，所使用的有机溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯或环己酮。
8.如权利要求6所述的偏光片的制作方法，其特征在于，在所述增强荧光层(2)的制备方法的步骤S1中，所使用的有机树脂为亚克力树脂。
9.如权利要求6所述的偏光片的制作方法，其特征在于，在所述增强荧光层(2)的制备方法的步骤S1中，所使用的表面活性剂选自硫醇、硫醇类衍生物、胺类、酰胺类衍生物、三辛基膦、三苯基膦、环糊精及环糊精衍生物中的一种或多种。
10.一种液晶显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的偏光片。
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