CN111580209A - 偏光片、光学薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种偏光片、光学薄膜及其制备方法，光学薄膜的制备方法包括以下步骤：配制量子棒混合溶液，所述量子棒混合溶液包括量子棒溶液和聚合物溶液；在基板上涂布所述量子棒混合溶液，使得所述量子棒混合溶液均匀平铺至所述基板的表面；对平铺于所述基板表面的所述量子棒混合溶液进行加热处理，以形成所述量子棒薄膜；对所述量子棒薄膜进行拉伸，以形成所述光学薄膜，所述光学薄膜的偏振度介于0.25至0.7之间。本发明提供的偏光片、光学薄膜及其制备方法用于提高背光源的光的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种偏光片、光学薄膜及其制备方法。
背景技术
液晶显示技术(Liquid Crystal Display，LCD)由于具有显示质量高、机身轻薄、功耗低、可视面积大、成本低等优势而被广泛应用于电视机、笔记本电脑、手机、监控器等多个领域。LCD是利用背光源通过偏光片、液晶和彩膜等来显示图像的，其中，自然光形式的背光源经过偏光片时有50％至60％的能量损耗，造成极大的能源浪费，因此，亟待开发能够产生偏振光的发光元件，用于提高背光源的光的利用率。
故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种偏光片、光学薄膜及其制备方法，用于提高背光源的光的利用率。
本发明提供一种光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：配制量子棒混合溶液，所述量子棒混合溶液包括量子棒溶液和聚合物溶液；
步骤B：在基板上涂布所述量子棒混合溶液，使得所述量子棒混合溶液均匀平铺至所述基板的表面；
步骤C：对平铺于所述基板表面的所述量子棒混合溶液进行加热处理，以形成所述量子棒薄膜；
步骤D：对所述量子棒薄膜进行拉伸，以形成所述光学薄膜，所述光学薄膜的偏振度介于0.25至0.7之间。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述步骤D包括：
步骤d11：将所述量子棒薄膜固定于拉伸夹具上；
步骤d12：沿相反的方向拉伸所述拉伸夹具的两端，以形成所述光学薄膜，其中，所述光学薄膜的拉伸比例介于2倍至7倍之间。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述步骤d12之前，还包括：
将所述量子棒薄膜放置于温度介于30摄氏度至70摄氏度的水浴内。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述步骤C之后，还包括：
步骤E：将形成于所述基板上的量子棒薄膜剥离，其中，量子棒薄膜的厚度介于20微米至110微米之间。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述步骤A中的量子棒溶液包括复合量子棒材料、具有发光核和保护壳层的核壳结构的量子棒材料中的至少一种。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述发光核包括ZnCdSe2、InP、Cd2SSe、CdSe、Cd2SeTe、InAs或钙钛矿中的一种或其任意组合，所述保护壳层包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS、ZnO或SiO2中的一种或其任意组合。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述聚合物溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯及其衍生物、聚乙烯醇树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂中的一种或其任意组合的柔性聚合物材料。
在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，所述量子棒材料与所述柔性聚合物材料的质量比介于1:15至1:90之间。
本发明还提供一种光学薄膜，所述光学薄膜包括由上述的光学薄膜的制备方法制成。
本发明还提供一种偏光片，所述偏光片包括上述的光学薄膜。
有益效果：在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，利用拉伸法拉伸量子棒薄膜形成光学薄膜，在量子棒薄膜的拉伸过程中，量子棒材料沿拉伸方向定向排列，制得了具有高偏振度的光学薄膜，因此可以提高背光源的光的利用率。
同时，本发明制得的光学薄膜可以用于制得偏光片，一方面，本发明提供的偏光片的光的利用率高，可以替代现有技术中的偏光片；另一方面，本发明提供的偏光片的结构简单，不需要外加配向膜对量子棒薄膜进行配向。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光学薄膜的示意图；
图2和图3为本发明实施例提供的光学薄膜的制备方法的步骤流程图；
图4至图6为本发明实施例提供的光学薄膜的制备方法的示意图；
图7至图10为本发明实施例提供光学薄膜的光学测试结果图；
图11为本发明实施例提供偏光片的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，以下的说明是基于所示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其他具体实施例。本说明书所使用的词语“实施例”意指实例、示例或例证。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请结合图1和图2，本发明实施例提供一种光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：配制量子棒混合溶液，所述量子棒混合溶液包括量子棒溶液和聚合物溶液；
步骤S2：在基板上涂布所述量子棒混合溶液，使得所述量子棒混合溶液均匀平铺至所述基板的表面；
步骤S3：对平铺于所述基板表面的所述量子棒混合溶液进行加热处理，以形成所述量子棒薄膜；
步骤S4：对所述量子棒薄膜进行拉伸，以形成所述光学薄膜，所述光学薄膜的偏振度介于0.25至0.7之间。
具体的，在步骤S1中，将量子棒溶液和聚合物溶液混合，搅拌使其混合均匀，其中，搅拌时间不低于4小时。可选的，在室温下搅拌量子棒溶液和聚合物溶液。量子棒溶液包括复合量子棒材料、具有发光核和保护壳层的核壳结构的量子棒材料中的至少一种。其中，所述发光核包括ZnCdSe2(二硒化锌镉)、InP(磷化铟)、Cd2SSe(硒硫化二镉)、CdSe(硒化镉)、Cd2SeTe(碲硒化二镉)、InAs(砷化铟)或钙钛矿中的一种或其任意组合，所述保护壳层包括CdS(硫化镉)、ZnSe(硒化锌)、ZnCdS2(二硫化锌镉)、ZnS(硫化锌)、ZnO(氧化锌)或SiO2(二氧化硅)中的一种或其任意组合。复合量子棒材料101包括钙钛矿量子棒、无机纳米棒、贵金属纳米棒、胶体纳米片或胶体纳米棒等纳米颗粒中的一种或其任意组合。量子棒溶液还包括分散介质，其中，分散介质包括无色透明的低沸点的有机或无机溶剂，例如，分散介质包括二氯甲烷、乙醇、或丙酮等。量子棒材料的长径比介于3:1至1 2:1之间，例如，量子棒材料101的长径比为3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1中的任意一者。量子棒材料101的截面宽度介于4纳米至10纳米之间，具体的，量子棒材料101的截面宽度为4纳米、4.5纳米、5纳米、5.5纳米、6纳米、6.5纳米、7纳米、7.5纳米、8纳米、8.5纳米、9纳米、9.5纳米、10纳米中的任意一者。聚合物溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，简称PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(Polyethyl Methacrylate，简称PEMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(Polybutyl Methacrylate，简称PBMA)及其衍生物、聚乙烯醇树脂(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，简称PET)、环氧树脂(Epoxide Resin，简称EP)中的一种或其任意组合的柔性聚合物材料。聚合物溶液还包括聚合物分散介质，聚合物分散介质包括氯仿、二氯甲烷或丙酮等有机溶剂。聚合物溶液的浓度介于200毫克/毫升(mg/mL)至1000毫克/毫升(mg/mL)之间。在本发明实施例中，形成的量子棒混合溶液中的所述量子棒材料与所述柔性聚合物材料的质量比介于1:15至1:90之间，具体的，形成的量子棒混合溶液中的所述量子棒材料101与所述柔性聚合物材料的质量比为1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:50、1:55、1:60、1:65、1:70、1:75、1:80、1:85、1:90中的任意一者。
接下来，在步骤S2中，请参考图4，在基板100上涂布量子棒混合溶液，利用刮刀刮涂、旋涂或喷涂所述量子棒混合溶液，使得量子棒混合溶液均匀平铺至基板的表面。在此步骤中，可通过少量多次的涂布量子棒混合溶液，然后对量子棒混合溶液进行多次刮涂。例如，第一次涂布量子棒混合溶液后，利用刮刀对量子棒混合溶液进行刮涂，使其均匀成膜，然后再次在基板上涂布量子棒混合溶液，再次利用刮刀对量子棒混合溶液进行刮涂，使其均匀成膜。其中，基板100包括玻璃基板、柔性基板或刮涂机自身具有的载台等。
在步骤S3中，对量子棒混合溶液进行加热处理，使得量子棒混合溶液中的溶剂挥发，以形成量子棒薄膜10。其中，加热温度不高于100摄氏度，优选的，加热温度介于25摄氏度至35摄氏度之间，例如，加热温度为25摄氏度、25.5摄氏度、25.5摄氏度、26摄氏度、26.5摄氏度、27摄氏度、27.5摄氏度、28摄氏度、28.5摄氏度、29摄氏度、29.5摄氏度、30摄氏度、20.5摄氏度、31摄氏度、31.5摄氏度、32摄氏度、32.5摄氏度、33摄氏度、33.5摄氏度、34摄氏度、34.5摄氏度、35摄氏度中的任意一者。加热时间不低于8小时，优选的，加热时间介于8小时至14小时之间，例如，加热时间为8小时、8.5小时、9小时、9.5小时、10小时、10.5小时、11小时、11.5小时、12小时、12.5小时、13小时、13.5小时、14小时中的任意一者。
可选的，在本发明实施例中，形成量子棒薄膜的方法还包括挤出法、流延法等。
进一步的，在本发明实施例提供的光学薄膜的制备方法中，在步骤S3之后，还包括将形成于所述基板100上的量子棒薄膜10剥离，其中，量子棒薄膜10的厚度介于20微米至110微米之间。
请结合图3、图5和图6，步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：将所述量子棒薄膜10固定于拉伸夹具A上；
步骤S42：沿相反的方向拉伸所述拉伸夹具A的两端，以形成所述光学薄膜1，其中，所述光学薄膜1的拉伸比例介于2倍至7倍之间。
具体的，将量子棒薄膜10固定在拉伸夹具A上。同时拉伸拉伸夹具A的两端，即，沿第一方向D1拉伸拉伸夹具A的第一端A1，沿第二方向D2拉伸拉伸夹具A的第二端A2，使得量子棒薄膜沿相反方向进行拉伸。同时，在拉伸力的作用下，量子棒薄膜10中的量子棒材料101沿拉伸方向排布，以形成光学薄膜1。其中，光学薄膜1的拉伸比例介于2倍至7倍之间，例如，光学薄膜1的拉伸比例为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍、7倍中的任意一者。
进一步的，在本发明实施例提供的光学薄膜的制备方法中，可以采用自动拉伸法拉伸量子棒薄膜10，通过控制拉伸的速度，使其均匀成膜。例如，本发明实施例中，以0.01米/秒(m/s)的速度拉伸光学薄膜1五秒的时间，停止10秒，使得光学薄膜1均匀成膜。然后，再以0.01米/秒(m/s)的速度再次拉伸光学薄膜1五秒的时间，使其量子棒材料101沿拉伸方向定向排布。
可选的，在本发明实施例提供的光学薄膜的制备方法中，在步骤S42之前，还包括将所述量子棒薄膜10放置于温度介于30摄氏度至70摄氏度的水浴内。在水浴中对量子棒薄膜10进行拉伸，形成光学薄膜1。
本发明实施例对采用上述方法制得的光学薄膜1进行光学性能测试。为了避免光学薄膜1收缩，可以将光学薄膜1固定在离型膜上对光学薄膜的光学性能进行测试。请结合图7和图8，分别对光学薄膜1上的1至9各点的位置D进行亮度测试，测试结果如图8所示，1至9各个位置D的亮度值L介于189.6流明至192.1流明之间，其测试结果表明，通过拉伸制得的光学薄膜1不同位置的发光均匀，量子棒材料也均匀分散至聚合物中。
请参考图9，对光学薄膜1的拉伸比例N与偏振度DOP之间的关系进行测试。测试结果如图9所示，没有进行拉伸前，量子棒薄膜10的偏振度为0.21。随着拉伸比例N的增大，光学薄膜1的偏振度DOP也依次增大。当拉伸比例N＝5时，光学薄膜1的偏振度DOP＝0.57。随着拉伸比例N的继续增大，光学薄膜1的偏振度DOP趋于平稳。因此，本发明实施例制得的光学薄膜1的偏振度DOP介于0.25至0.7之间。优选的，本发明实施例制得的光学薄膜1的偏振度DOP介于0.46至0.62之间。本发明实施例制得的光学薄膜1的拉伸比例N介于2至7之间，优选的，制得的光学薄膜1的拉伸比例介于3倍至6.5倍之间，例如，制得的光学薄膜1的拉伸比例为3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍中的任意一者。
请参考图10，本发明实施例对采用上述方法制得的光学薄膜1进行光学薄膜1的偏振度DOP与偏振片的透过率Tr之间的关系进行测试。具体的，分别将偏振度DOP介于0.25至0.62之间的光学薄膜1贴合在偏振片的一面，对其进行光学检测。检测结果表明，当光学薄膜1的偏振度DOP为0.62时，偏振片的光透过率Tr达到71.5％。其结果表明，本发明制得的光学薄膜1可以提高偏振片光的透过率，极大的提高了能量的利用率。
请参考图1，本发明实施例还提供一种光学薄膜1，光学薄膜1由上述光学薄膜的制备方法制成。
具体的，光学薄膜1是由量子棒混合溶液经过刮涂后形成量子棒薄膜，然后对量子棒薄膜进行拉伸形成的。也就是说，光学薄膜1是通过拉伸法制成的。量子棒混合溶液包括量子棒溶液和聚合物溶液，量子棒溶液包括复合量子棒材料、具有发光核和保护壳层的核壳结构的量子棒材料中的至少一种。其中，所述发光核包括ZnCdSe2(二硒化锌镉)、InP(磷化铟)、Cd2SSe(硒硫化二镉)、CdSe(硒化镉)、Cd2SeTe(碲硒化二镉)、InAs(砷化铟)或钙钛矿中的一种或其任意组合，所述保护壳层包括CdS(硫化镉)、ZnSe(硒化锌)、ZnCdS2(二硫化锌镉)、ZnS(硫化锌)、ZnO(氧化锌)或SiO2(二氧化硅)中的一种或其任意组合。复合量子棒材料101包括钙钛矿量子棒、无机纳米棒、贵金属纳米棒、胶体纳米片或胶体纳米棒等纳米颗粒中的一种或其任意组合。量子棒溶液还包括分散介质，其中，分散介质包括无色透明的低沸点的有机或无机溶剂，例如，分散介质包括二氯甲烷、乙醇、或丙酮等。量子棒材料的长径比介于3:1至1 2:1之间，例如，量子棒材料101的长径比为3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1中的任意一者。量子棒材料101的截面宽度介于4纳米至10纳米之间，具体的，量子棒材料101的截面宽度为4纳米、4.5纳米、5纳米、5.5纳米、6纳米、6.5纳米、7纳米、7.5纳米、8纳米、8.5纳米、9纳米、9.5纳米、10纳米中的任意一者。聚合物溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，简称PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PolyethylMethacrylate，简称PEMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(Polybutyl Methacrylate，简称PBMA)及其衍生物、聚乙烯醇树脂(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，简称PET)、环氧树脂(Epoxide Resin，简称EP)中的一种或其任意组合的柔性聚合物材料。聚合物溶液还包括聚合物分散介质，聚合物分散介质包括氯仿、二氯甲烷或丙酮等有机溶剂。聚合物溶液的浓度介于200毫克/毫升(mg/mL)至1000毫克/毫升(mg/mL)之间。在本发明实施例中，形成的量子棒混合溶液中的所述量子棒材料与所述柔性聚合物材料的质量比介于1:15至1:90之间，具体的，形成的量子棒混合溶液中的所述量子棒材料101与所述柔性聚合物材料的质量比为1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:50、1:55、1:60、1:65、1:70、1:75、1:80、1:85、1:90中的任意一者。
请参考图11，本发明实施例还提供一种偏光片，偏光片2包括透明衬底21、光学薄膜1和离型膜22。光学薄膜1设置在透明衬底21上。离型膜22设置在光学薄膜1上。其中，透明衬底21可以采用，聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)等树脂材料制成。光学薄膜1为上述光学薄膜的制备方法制成。
需要说明的是，本发明实施例制得的光学薄膜和偏光片适用于需要采用光学薄膜或偏光片的液晶显示装置及有机发光二极管显示装置。
有益效果：在本发明提供的光学薄膜的制备方法中，利用拉伸法拉伸量子棒薄膜形成光学薄膜，在量子棒薄膜的拉伸过程中，量子棒材料沿拉伸方向定向排列，制得了具有高偏振度的光学薄膜，因此可以提高背光源的光的利用率。
同时，本发明制得的光学薄膜可以用于制得偏光片，一方面，本发明提供的偏光片的光的利用率高，可以替代现有技术中的偏光片；另一方面，本发明提供的偏光片的结构简单，不需要外加配向膜对量子棒薄膜进行配向。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：配制量子棒混合溶液，所述量子棒混合溶液包括量子棒溶液和聚合物溶液；
步骤B：在基板上涂布所述量子棒混合溶液，使得所述量子棒混合溶液均匀平铺至所述基板的表面；
步骤C：对平铺于所述基板表面的所述量子棒混合溶液进行加热处理，以形成所述量子棒薄膜；
步骤D：对所述量子棒薄膜进行拉伸，以形成所述光学薄膜，所述光学薄膜的偏振度介于0.25至0.7之间。
2.根据权利要求1所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D包括：
步骤d11：将所述量子棒薄膜固定于拉伸夹具上；
步骤d12：沿相反的方向拉伸所述拉伸夹具的两端，以形成所述光学薄膜，其中，所述光学薄膜的拉伸比例介于2倍至7倍之间。
3.根据权利要求2所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤d12之前，还包括：
将所述量子棒薄膜放置于温度介于30摄氏度至70摄氏度的水浴内。
4.根据权利要求2或3所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤C之后，还包括：
步骤E：将形成于所述基板上的量子棒薄膜剥离，其中，量子棒薄膜的厚度介于20微米至110微米之间。
5.根据权利要求1所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中的量子棒溶液包括复合量子棒材料、具有发光核和保护壳层的核壳结构的量子棒材料中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述发光核包括ZnCdSe2、InP、Cd2SSe、CdSe、Cd2SeTe、InAs或钙钛矿中的一种或其任意组合，所述保护壳层包括CdS、ZnSe、ZnCdS2、ZnS、ZnO或SiO2中的一种或其任意组合。
7.根据权利要求5所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯及其衍生物、聚乙烯醇树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂中的一种或其任意组合的柔性聚合物材料。
8.根据权利要求7所述的光学薄膜的制备方法，其特征在于，所述量子棒材料与所述柔性聚合物材料的质量比介于1:15至1:90之间。
9.一种光学薄膜，其特征在于，所述光学薄膜包括由权利要求1至8任一项所述的光学薄膜的制备方法制成。
10.一种偏光片，其特征在于，所述偏光片包括根据权利要求9所述的光学薄膜。
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