CN114624921A

CN114624921A - 光学板及含其的显示装置、量子点光学板的制备方法

Info

Publication number: CN114624921A
Application number: CN202210243062.XA
Authority: CN
Inventors: 余世荣; 罗飞; 白俊; 苏昱恺; 康冬冬; 康永印
Original assignee: Najing Technology Corp Ltd
Current assignee: Najing Technology Corp Ltd
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2042-03-11
Also published as: CN114624921B

Abstract

本公开提供了一种光学板及含其的显示装置，量子点光学板的制备方法，该光学板包括扩散功能层，扩散功能层包括多个扩散粒子和聚合物基质，扩散粒子的表面张力小于30mN/m，至少一部分扩散粒子具有至少两个棱角，该至少两个棱角及聚合物基质包围成至少一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分扩散粒子和聚合物基质之间具有空隙。该光学板具有提高的光效。

Description

光学板及含其的显示装置、量子点光学板的制备方法

技术领域

本公开涉及量子点光转换板技术领域，具体而言，涉及一种光学板及含其的显示装置、量子点光学板的制备方法。

背景技术

量子点光转换器件被用于显示领域的背光组件，提高显示设备的色彩表现力。现有的主流产品形态是量子点膜片，包括两个阻隔膜和一个量子点层。然而，量子点膜片仍然面临高成本的问题。最近量子点扩散板被提出，将量子点和扩散板的功能进行结合，兼具光扩散和色彩转换的功能，属于集成型多功能板。

传统扩散板采用钛白粉、二氧化硅等扩散粒子，通过粒子表面散射折射达到扩散光的作用，但是大量的无机粒子本身是无法穿透光的，所以为了达到一定的雾度，就会牺牲光光透过率，极大降低了背光亮度。

近来兴起了一种新的扩散板技术，即发泡扩散板，此扩散板通过化学/物理发泡，在扩散板中均匀分布了大量10-1000微米的气泡孔，由于内部气体的折射率约为1.0，与扩散板基体本身折射率差异大，可以起到很好光扩散作用。但是不论是化学还是物理发泡都需要专有设备或者对现有设备进行大规模改造以适应新工艺，需要大量投入且工艺适配性较差，需要专门技术人员维护。

发明内容

本公开的目的在于提供一种光学板及含其的显示装置、量子点光学板的制备方法，简化了现有发泡量子点扩散板的制备工艺，提升了光学板和显示装置的光学性能。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种光学板，包括扩散功能层，扩散功能层包括多个扩散粒子和聚合物基质，扩散粒子的表面张力小于30mN/m，至少一部分扩散粒子具有至少两个棱角，各至少两个棱角及聚合物基质至少包围成至少一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分扩散粒子和聚合物基质之间具有空隙。

可选地，扩散功能层还包括量子点材料。

可选地，扩散粒子的软化温度大于300℃。

可选地，扩散粒子选自二氧化钛、二氧化硅、聚甲基硅氧烷、玻璃粉、树脂颗粒中的一种或多种。

可选地，扩散粒子经过化学表面处理工艺。

可选地，扩散粒子的尺寸为1-100微米。

可选地，空腔的最大深度占扩散粒子的尺寸的10％-90％。

可选地，扩散粒子包括一种或多种形状。

可选地，扩散粒子与聚合物基质的重量比为0.1％-10％。

根据本公开的另一方面，提供了一种量子点光学板的制备方法，包括：将量子点粒料、扩散粒子与聚合物粒料混合，放入挤出设备中加热熔融，挤出后冷却固化，得到具有空隙分散在聚合物基质中的量子点光学板；其中，扩散粒子的软化温度大于聚合物粒料的软化温度，扩散粒子与聚合物基质不相容，扩散粒子的表面张力<30mN/m，且至少一部分扩散粒子具有至少两个棱角，各棱角及聚合物基质至少包围成一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分扩散粒子和聚合物基质之间具有空隙。

根据本公开的另一方面，提供了一种显示装置，包括光学板，光学板为上述任一种的光学板。

应用本公开的技术方案，通过对至少部分扩散粒子的形状进行控制，表面张力进行选择，从而在扩散粒子和聚合物基质之间形成多个空隙，即气泡，提高光学板的光效。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开的某些实施例的光学板的横截面结构示意图。

图2为本公开的某些实施例的光学板中使用的扩散粒子的横截面结构示意图。

图3左侧示出了另一种光线经过具有内凹的扩散粒子的聚合物基质中的光线传输路线图。图3右侧示出了该另一种光线经过无内凹的扩散粒子的聚合物基质中的光线传输路线图。

图4示出了一种具有内凹的扩散粒子的横截面示意图。

图5为本公开的量子点光学板的横截面结构示意图。

图6为本公开的某些实施例的量子点光学板的制备方法流程示意图。

1、光学板；2、有内凹的扩散粒子；2’、无内凹的扩散粒子；3、空隙；4、有内凹的扩散粒子；5、聚合物基质；6、量子点。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

还应理解，“包括/包含/具有”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。

根据本公开的第一方面，提供了一种光学板，包括扩散功能层，扩散功能层包括多个扩散粒子和聚合物基质，扩散粒子的表面张力小于30mN/m，至少一部分扩散粒子具有至少两个棱角，该至少两个棱角及聚合物基质包围成至少一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分扩散粒子和聚合物基质之间具有空隙。通过对至少部分扩散粒子的形状进行控制，表面张力进行选择，从而在扩散粒子和聚合物基质之间形成多个空隙，即气泡，提高光学板的光效。

在一些实施例中，光学板的结构示意如图1所示，其中扩散粒子的形状如图2所示。图3示出了有内凹扩散粒子的光线传输路线图(左侧)和无内凹扩散粒子的光线传输路线图(右侧)。有内凹扩散粒子至少存在两种光折射点，一种是扩散粒子材质的表面，另一种是空气-聚合物基质的界面。n₁为聚合物基质的折射率，n₂为扩散粒子折射率，n₀为空气折射率。

需要说明的是，单颗扩散粒子的内凹部分的体积不等同于其在光学板中形成的空腔体积。空腔是扩散粒子和聚合物基质相互作用形成的。

在一些实施例中，扩散功能层还包括量子点材料。量子点光学板的结构示意如图5所示。由于向内凹陷的空腔的存在，光线在光学板内部多次折射，量子点被多次激发，提高了蓝光利用率，光效提升，亮度增加。在一些实施例中，量子点材料在扩散功能层中的质量分数为0.1％-10％。量子点材料可以包括红色量子点和绿色量子点。

聚合物基质选自PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)或其相对应的共聚物等。扩散粒子的折射率大于聚合物基质的折射率。

在一些实施例中，扩散粒子的软化温度大于300℃。从而扩散粒子在加热加工中保持原有形状。

在一些实施例中，扩散粒子选自二氧化钛、二氧化硅、聚甲基硅氧烷、玻璃粉、树脂颗粒中的一种或多种。扩散粒子可以同时为空心扩散粒子，从而光学板中可以形成两类气泡，一类是内凹部分和聚合物基质围成的气泡，另一类是空心带来的气泡。

在一些实施例中，扩散粒子经过化学表面处理工艺。例如，采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷等含氟硅烷偶联剂处理获得较低的表面能。

在一些实施例中，扩散粒子的尺寸为1-100微米。在另一些实施例中，扩散粒子的尺寸为5-50微米。前述尺寸为平均粒径，或者在扩散粒子非球形颗粒的情况下，尺寸可以通过将粒子的显微镜图像的(例如，二维)面积转换成圆(例如，等效圆面积)来计算直径，假设此时扩散粒子并无内凹部分。等效直径为D，参见图4。

在一些实施例中，扩散粒子的至少一个横截面具有一个锐角的内凹部分。扩散粒子可以为异形的形状。

在一些实施例中，在特定的横截面中，空腔的最大深度占扩散粒子的尺寸的10％-90％。空腔的最大深度为Wmax，参见图4，Wmax等于凹陷最深点到内凹部顶点的连线的最短距离。

在一些实施例中，按单颗扩散粒子计算，空腔的体积与扩散粒子的体积之比为1：9-9：1，或者1：5-5：1，或者1：2-2：1。扩散粒子的假想体积按照无内凹(等效)球体积计算，扩散粒子的假想体积＝扩散粒子的体积+空腔体积。该空腔体积用于控制空隙的大小。

在一些实施例中，扩散粒子包括一种或多种形状。当扩散粒子为多种形状时可以降低扩散粒子的生产成本。

在一些实施例中，扩散粒子与聚合物基质的重量比为0.1％-10％。

根据本公开的第二方面，提供了一种量子点光学板的制备方法，包括：将量子点粒料、扩散粒子与聚合物粒料混合，放入挤出设备中加热熔融，挤出后冷却固化，得到具有空隙分散在聚合物基质中的量子点光学板；其中，扩散粒子的软化温度大于聚合物粒料的软化温度，扩散粒子与聚合物基质不相容，扩散粒子的表面张力<30mN/m，且至少一部分扩散粒子具有至少两个棱角，各棱角及聚合物基质至少包围成一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分扩散粒子和聚合物基质之间具有上述空隙。

通过对至少部分扩散粒子的形状进行控制，表面张力进行选择，使得熔融的聚合物无法和扩散粒子亲和(无法填充扩散粒子的内凹部分)，从而形成多个空隙，即气泡(折射率约为1.0)，提高光学板的光效。

上述制备方法无须改变现有的扩散板生产设备及工艺，即可实现具有气泡的量子点光学板，简化了生产工艺，节省了生产成本，且不使用化学发泡剂减少了其对量子点材料的损害。由于向内凹陷的空腔的存在，光线在光学板内部多次折射，量子点被多次激发，提高了蓝光利用率，光效提升，亮度增加。

在一些实施例中，量子点粒料包括量子点材料和聚合物材料，粒料的形状可以为各种形状，例如球状、柱状。

在一些实施例中，准备扩散粒子，扩散粒子先进行表面化学处理，从而使得其表面张力<30mN/m。例如，采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷等含氟硅烷偶联剂处理获得较低的表面能。

量子点粒料、扩散粒子与聚合物粒料的重量比根据实际需求进行选择，如聚合物粒料的质量分数为60-90％，扩散粒子的质量分数为5％-20％，量子点粒料的质量分数为5％-20％。

聚合物粒料可选自PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)或其相对应的共聚物等。扩散粒子的折射率大于聚合物粒料的折射率。

在一些实施例中，扩散粒子选自二氧化钛、二氧化硅、聚甲基硅氧烷、玻璃粉、树脂颗粒中的一种或多种。在一些实施例中，扩散粒子的尺寸为1-100微米。在另一些实施例中，扩散粒子的尺寸为5-50微米。在一些实施例中，扩散粒子包括一种或多种形状。当扩散粒子为多种形状时可以降低扩散粒子的生产工艺成本。

在一些实施例中，量子点粒料、扩散粒子与聚合物粒料混合后加热熔融挤出后进行压辊，冷却固化，最后裁切成适合显示装置使用的特定尺寸的量子点光学板。

根据本公开的第三方面，提供了一种显示装置，包括光学板，光学板为上述任一种的光学板或者上述任一种方法制备的量子点光学板。光学板的光学效率提高有利于显示装置的发光效率。

下文中，参照具体实施例更详细地说明实施方式。然而，它们是本公开内容的示例性实例，并且本公开内容不限于此。

实施例1

准备平均粒径为5微米的扩散粒子(采用溶胶凝胶法，参考CN201210119609.1)，材质为多孔钛白粉，经过含氟硅烷偶联剂(1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷)处理，表面张力约为26mN/m。空腔最大深度为约4微米。

将CdSe系的红绿量子点粒料(10wt％)、与具有空腔的扩散粒子(10wt％)、聚苯乙烯(PS)基质树脂粒料(80wt％)混合，通过现有扩散板挤出机挤出扩散板，熔融温度为210℃，经压辊、冷却牵引至裁板机裁剪得到具有气泡的量子点光学板。

实施例2

与实施例1不同的是，经过另一种含氟硅烷偶联剂(1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷)处理，表面张力约为24mN/m。

对比例1

与实施例1不同的是，使用平均粒径为5微米的钛白粉球形扩散粒子。将量子点粒料(10wt％)、与TiO₂扩散粒子(10wt％，平均粒径为5微米)、聚苯乙烯(PS)基质树脂粒料(80wt％)混合，通过现有扩散板挤出机挤出扩散板，熔融温度为210℃，经压辊、冷却牵引至裁板机裁剪得到无气泡的量子点光学板。

将各个实施例和对比例得到的量子点光学板经过雾度测试和光转换效率测试，得到的数据请参见下表1。雾度通过雾度计测试。光转换效率测试中，利用450nm蓝色LED灯作为背光光谱，将量子点光学板放置在样品台上，利用积分球分别测试蓝色背光光源的光谱和透过量子点光学板的光谱，利用谱图的积分面积计算光转换效率。光转换效率＝发射光子数/吸收光子数＝(量子点光学板荧光发射光谱的峰面积)/(蓝色背光源的峰面积-透过量子点光学板未被吸收的蓝色背光峰面积)*100％。

表1

	雾度	光转换效率
			实施例1	95％	54％
实施例2	96％	55％
			对比例1	91％	48％

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种光学板，其特征在于，包括扩散功能层，所述扩散功能层包括多个扩散粒子和聚合物基质，所述扩散粒子的表面张力小于30mN/m，至少一部分所述扩散粒子具有至少两个棱角，所述至少两个棱角及所述聚合物基质包围成至少一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分所述扩散粒子和所述聚合物基质之间具有空隙。

2.根据权利要求1所述的光学板，所述扩散功能层还包括量子点材料。

3.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子的软化温度大于300℃。

4.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子选自二氧化钛、二氧化硅、聚甲基硅氧烷、玻璃粉、树脂颗粒中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子经过化学表面处理工艺。

6.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子的尺寸为1-100微米。

7.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述空腔的最大深度占所述扩散粒子的尺寸的10％-90％。

8.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子包括一种或多种形状。

9.根据权利要求1所述的光学板，其特征在于，所述扩散粒子与所述聚合物基质的重量比为0.1％-10％。

10.一种量子点光学板的制备方法，其特征在于，包括：将量子点粒料、扩散粒子与聚合物粒料混合，放入挤出设备中加热熔融，挤出后冷却固化，得到具有空隙分散在聚合物基质中的量子点光学板；其中，所述扩散粒子的软化温度大于所述聚合物粒料的软化温度，所述扩散粒子与所述聚合物基质不相容，所述扩散粒子的表面张力<30mN/m，且至少一部分所述扩散粒子具有至少两个棱角，各所述棱角及所述聚合物基质至少包围成一个向内凹陷的空腔，从而至少一部分所述扩散粒子和所述聚合物基质之间具有所述空隙。

11.一种显示装置，包括光学板，其特征在于，所述光学板为权利要求1-9中的任一种所述的光学板。