偏光片、液晶顯示設備及偏光片的制備方法與流程

文檔序號：11152742閱讀：437來源：國知局

本發明涉及顯示技術領域，尤其是涉及一種偏光片、液晶顯示設備及偏光片的制備方法。

背景技術：

薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor-LCD，TFT-LCD)近年來得到了飛速的發展和廣泛的應用，它被廣泛用于便攜式移動電子產品的顯示設備，如手機，數碼相機，掌上電腦，GPRS等移動產品。由于LCD的顯示模組通過對背光源進行過濾后再進行顯示，因此LCD的色域完全取決于背光的光譜。然而發光二極管(Light Emitting Diode，LED)的光譜比較窄，導致采用LED作為背光的LCD顯示器的色域比較低，顯示的圖像容易出現顏色失真。為了提高LCD顯示器的顯示效果，常使用量子點材料提高LCD顯示器的色域。量子點(Quantum Dots，QDs)材料具有發光光譜集中，色純度高等優點，將量子點材料設置于背光模組與顯示模組之間可以大幅度提高LCD顯示器的色域，提高LCD顯示器的色彩還原能力。

現有技術中，將發光波段在紅、綠、藍的量子點混合封裝于工程塑料薄膜(QD film)或玻璃管(QD tube)中，并將該結構置于背光與顯示系統之間的位置，以傳統白色背光激勵量子點材料發出彩色光線以達到豐富色域的目的，但無論是QD film還是QD tube結構，存在色彩還原效果不佳，以及由于必須使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜及小孔徑玻璃管進行保護與封裝，在顯示設備中增加額外的器件，存在生產及材料成本增高、制備難度加大以及材料依賴性的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種偏光片、液晶顯示設備及偏光片的制備方法，用以解決現有技術中量子點塑料薄膜和量子點玻璃管存在色彩還原效果不佳，以及存在生產及材料成本增高、制備難度加大以及材料依賴性的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種偏光片，貼附于陣列基板面對背光模組的表面，所述偏光片包括依次層疊設置的第一保護層、偏光層及第二保護層，所述第一保護層與所述第二保護層用于防止所述偏光層被水解，所述第一保護層位于所述偏光層背離所述陣列基板的一側，所述偏光片還包括量子點功能層，所述量子點功能層位于所述第一保護層與所述偏光層之間或所述第一保護層背離所述偏光層的一側，所述量子點功能層用于將所述背光模組發出的單色背光轉化為彩色光線。

進一步，所述量子點功能層包括多個聚電解質層與多個量子點層，所述聚電解質層與所述量子點層帶有相異電性的電荷，所述聚電解質層與所述量子點層層疊設置于所述第一保護層面對所述偏光層一側或背離所述偏光層一側，所述聚電解質層與所述量子點層交替排列，并且每一個所述聚電解質層的相對的兩側各吸附一個所述量子點層，每一個所述量子點層的相對的兩側各吸附一個所述聚電解質層。

進一步，所述背光模組為發出藍色背光的背光源，所述量子點層包括至少一個紅色粒子層與至少一個綠色粒子層，所述紅色粒子層用于將所述藍色背光部分轉化為紅色光線，所述綠色粒子層用于將所述藍色背光部分轉化為綠色光線，一個所述紅色粒子層與一個所述聚電解質層相互吸附形成一個第一粒子層，一個所述綠色粒子層與一個所述聚電解質層相互吸附形成一個第二粒子層，所述第一粒子層與所述第二粒子層交替排列，每兩個相鄰的所述第一粒子層之間包括一個所述第二粒子層，每兩個相鄰的所述第二粒子層之間包括一個所述第一粒子層。

進一步，所述紅色粒子層包括多個紅色量子點粒子，所述紅色量子點粒子包括無機保護殼與包裹于所述無機保護殼之中的紅色發光核；所述綠色粒子層包括多個綠色量子點粒子，所述綠色量子點粒子包括所述無機保護殼與包裹于所述無機保護殼之中的綠色發光核，所述無機保護殼用于保護所述紅色發光核與所述綠色發光核。

進一步，所述無機保護殼為CdS、ZnSe、ZnCdS₂、ZnS、ZnO材料中的一種或多種的組合。

本發明還提供一種液晶顯示設備，所述液晶顯示設備包括背光模組、顯示模組及以上任一項所述的偏光片，所述顯示模組包括陣列基板，所述偏光片貼附于所述陣列基板面對所述背光模組的一側，所述背光模組發出單色背光經過所述偏光片轉化為彩色光線并穿過所述顯示模組以顯示彩色圖像。

本發明還提供一種偏光片的制備方法，包括：

在基材表面涂覆三醋酸纖維素形成第二保護層；

在所述第二保護層背離所述基材的一側表面涂覆聚乙烯醇形成偏光層；

在所述偏光層背離所述第二保護層的一側表面制備量子點功能層，并在所述量子點功能層背離所述偏光層的一側表面涂覆三醋酸纖維素形成第一保護層，

或者，在所述偏光層背離所述第二保護層的一側表面涂覆三醋酸纖維素形成第一保護層，并在所述第一保護層背離所述偏光層的一側表面制備量子點功能層。

進一步，所述“制備量子點功能層”的方法包括：

在所述偏光層背離所述第二保護層的一側表面或所述第一保護層背離所述偏光層的一側表面涂布帶正電荷的聚二烯丙基二甲基氯化銨形成聚電解質層；

在所述聚電解質層表面涂布帶負電荷的紅色量子點粒子形成紅色粒子層；

在所述紅色粒子層表面涂布帶正電荷的所述聚二烯丙基二甲基氯化銨再次形成所述聚電解質層；

在所述聚電解質層表面涂布帶負電荷的綠色量子點粒子形成綠色粒子層，并重復以上過程。

進一步，涂布所述聚二烯丙基二甲基氯化銨、所述紅色量子點粒子、所述綠色量子點粒子后均采用風刀吹干。

進一步，所述聚二烯丙基二甲基氯化銨的濃度為2mg/mL。

本發明的有益效果如下：背光模組發出的單色光線激發設置于偏光片中的量子點功能層發出彩色光線，以彩色光線作為背光源穿過顯示模組以顯示圖像，量子點功能層發出的彩色光線的光譜寬，使LCD顯示器顯示圖像的色域高，色彩還原效果好，同時，將量子點功能層制備于顯示設備本身即具有的偏光片中，無需增加額外器件，且制程簡單易實現，材料成本及生產成本較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的明顯變形方式。

圖1為本發明實施例一提供的偏光片的結構示意圖。

圖2為本發明實施例一提供的偏光片的量子點功能層的結構示意圖。

圖3為本發明實施例一提供的偏光片的制備方法的流程圖。

圖4a～圖4e為本發明實施例一提供的偏光片的制備方法的步驟S103的過程示意圖。

圖5為本發明實施例二提供的偏光片的結構示意圖。

圖6為本發明實施例二提供的偏光片的制備方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明實施例一提供的偏光片的結構示意圖，如圖所示，偏光片包括依次層疊設置的第一保護層22、偏光層10及第二保護層24，第一保護層22與第二保護層24用于防止偏光層10被水解，第一保護層22位于偏光層10背離陣列基板70的一側，偏光片還包括量子點功能層30，量子點功能層30位于第一保護層22與偏光層10之間，量子點功能層30用于將背光模組發出的單色背光轉化為彩色光線。

背光模組發出的單色光線激發設置于偏光片中的量子點功能層30發出彩色光線，以彩色光線作為背光源穿過顯示模組以顯示圖像，量子點功能層30發出的彩色光線的光譜寬，使LCD顯示器顯示圖像的色域高，色彩還原效果好，同時，將量子點功能層30制備于顯示設備本身即具有的偏光片中，無需增加額外器件，且制程簡單易實現，材料成本及生產成本較低。

具體的，偏光層10為染色后的聚乙烯醇(PVA)，是偏光片中起到偏振功能的主要膜層，但是PVA極易水解，為了保護偏光膜的物理特性，因此在PVA的兩側各復合一層具有高光透過率、耐水性好又有一定機械強度的三醋酸纖維素(TAC)薄膜進行防護，即第一保護層22與第二保護層24。進一步的，偏光片還包括基材40，用于承載偏光片的各膜層。具體的，基材40包括相對設置的第一表面402與第二表面404，第一表面402依次層疊設置第二保護層24、偏光層10、量子點功能層30及第一保護層22，第二表面404涂復一定厚度的壓敏膠層502(PSA film)，并復合上對壓敏膠層502進行保護的隔離膜層504(Release film)。在LCD顯示器的制造過程中，偏光片貼附于陣列基板70面對背光模組的一側，具體的，剝離偏光片的隔離膜層504，并通過壓緊壓敏膠層502將偏光片貼合于陣列基板70上。偏光片結構簡單且易于制備，且貼附于顯示模組的方式簡單易行。

進一步的，第一保護層22背離量子點功能層30的一側表面還復合有保護膜60、反射膜、半透半反膠層膜等，可以適用于不同的產品類型和使用需求。

結合圖2，本實施例中，量子點功能層30包括多個聚電解質層300與多個量子點層31，聚電解質層300與量子點層31帶有相異電性的電荷，每一個聚電解質層300吸附一個量子點層31，并且聚電解質層300與量子點層31依次交錯、層疊排列。具體的，聚電解質層300為帶有正電荷的陽離子聚電解質形成，量子點層31為帶有負電荷的量子點粒子形成，聚電解質層300與量子點層31以靜電吸附力相互吸附。聚電解質層300與量子點層31層疊交錯排列，進一步的，聚電解質層300與量子點層31層疊設置于第一保護層22面對偏光層10一側或背離偏光層10一側，具體的，聚電解質層300與量子點層31交替排列，第一保護層22表面按照一層聚電解質層300、一層量子點層31、一層聚電解質層300、一層量子點層31的順序依次層疊多層聚電解質層300與量子點層31，即每一個聚電解質層300的相對的兩側各吸附一個量子點層31，每一個量子點層31的相對的兩側各吸附一個聚電解質層300。一種實施方式中，奇數層為聚電解質層300，偶數層為量子點層31。由于每一個量子點層31都需要一個聚電解質層300吸附固定，故聚電解質層300與量子點層31的層數相同，并且聚電解質層300與量子點層31的層數根據LCD顯示器的實際顯示需求決定。具體的，聚電解質層300作為吸附量子點層31并支撐量子點功能層30結構的物質，本身并不具有轉化單色光線為彩色光線的能力，轉化光線的能力由量子點層31完成，量子點層31的層數決定了量子點功能層30對單色背光的轉化率，即量子點層31的層數越多，單色背光被轉化的越多。另一方面，當量子點層31的層數固定時，調節單色背光的亮度，由于每一個量子點層31所能轉化的單色背光的能力是固定的，單色背光亮度越大，除去量子點層31轉化的部分單色背光，未被轉化的單色背光越多，LCD顯示設備顯示的圖像光線越偏向于單色背光的顏色。同時，同一個量子點層31對不同波長(顏色)的單色背光的轉化能力也有區別，故通過改變量子點層31的層數，可以搭配不同顏色、不同亮度的單色背光控制調節色域的效果。

本實施例中，背光模組為發出藍色背光的背光源，量子點層31包括至少一個紅色粒子層302與至少一個綠色粒子層304，紅色粒子層302用于將藍色背光部分轉化為紅色光線，綠色粒子層304用于將藍色背光部分轉化為綠色光線，一個紅色粒子層302與一個聚電解質層300相互吸附形成一個第一粒子層，一個綠色粒子層304與一個聚電解質層300相互吸附形成一個第二粒子層，第一粒子層與第二粒子層交錯、層疊排列。具體的，第一粒子層和第二粒子層按照一層第一粒子層、一層第二粒子層、一層第一粒子層、一層第二粒子層的順序依次排列，即每兩個相鄰的第一粒子層之間包括一個第二粒子層，每兩個相鄰的第二粒子層之間包括一個第一粒子層。進一步的，量子點功能層30中，各膜層按照聚電解質層300、紅色粒子層302、聚電解質層300、綠色粒子層304依次循環層疊排列。層數相等的紅色粒子層302與綠色粒子層304將藍色背光部分轉化等量的紅色光線與綠色光線，同時搭配未被轉化的藍色背光，使穿過偏光片輸出并進入顯示模組的背光源為紅、綠、藍三原色組成的彩色光線，提高了背光源的色譜，從而增高了LCD顯示設備的色域。

本實施例中，紅色粒子層302包括多個紅色量子點粒子，紅色量子點粒子包括無機保護殼與包裹于無機保護殼之中的紅色發光核；綠色粒子層304包括多個綠色量子點粒子，綠色量子點粒子包括無機保護殼與包裹于無機保護殼之中的綠色發光核，無機保護殼用于保護紅色發光核與綠色發光核以保持紅色發光核與綠色發光核的物理穩定性。

本實施例中，無機保護殼為CdS、ZnSe、ZnCdS₂、ZnS、ZnO材料中的一種或多種的組合，紅光材料包括CdSe、Cd₂SeTe、InAs、ZnCuInSxSey及CuInSx，綠光材料包括ZnCdSe₂、InP、Cd₂Sse、ZnCuInSxSey及CuInSx。

本實施例中，聚電解質層300為聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)材料形成，并且使用的聚二烯丙基二甲基氯化銨濃度為2mg/mL。聚二烯丙基二甲基氯化銨成本較低，不會較多增加材料成本。

圖3為本發明實施例一提供的偏光片的制備方法的流程圖，如圖所示，偏光片的制備步驟如下：

S101、在基材40表面涂覆三醋酸纖維素形成第二保護層24。

三醋酸纖維素具有高光透過率、耐水性好又有一定機械強度的特點，適合用來保護易水解的材料以防止其水解。

S102、在第二保護層24背離基材40的一側表面涂覆聚乙烯醇形成偏光層10。

聚乙烯醇在涂覆前已經過染色，具有偏振功能，但是聚乙烯醇極易水解，需要在聚乙烯醇的兩側各復合一層具有高光透過率、耐水性好又有一定機械強度的三醋酸纖維素薄膜進行防護。

S103、在偏光層10背離第二保護層24的一側表面制備量子點功能層30。

具體的，請同時參閱圖4a～圖4e，S103包括如下子步驟：

在偏光層10背離第二保護層24的一側表面涂布帶正電荷的聚二烯丙基二甲基氯化銨形成聚電解質層300；

在聚電解質層300表面涂布帶負電荷的紅色量子點粒子形成紅色粒子層302；

在紅色粒子層302表面涂布帶正電荷的所述聚二烯丙基二甲基氯化銨再次形成聚電解質層300；

在聚電解質層300表面涂布帶負電荷的綠色量子點粒子形成綠色粒子層304，并重復以上過程。

進一步的，紅色粒子層302與綠色粒子層304的層數相同，以將藍色背光轉化為相同強度的紅色光線與綠色光線，同時結合未被轉化而直接透過量子點功能層30的藍色背光，形成彩色光線輸出進入顯示模組。

具體的，紅色粒子層302與綠色粒子層304的層數根據藍色背光的亮度設定，藍色背光的亮度越大，為了達到紅、綠、藍顏色亮度均勻，需要轉化的藍色背光越多，紅色粒子層302與綠色粒子層304的層數越多。

本實施例中，涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨、紅色量子點粒子、綠色量子點粒子后均采用風刀吹干。

本實施例中，聚二烯丙基二甲基氯化銨的濃度為2mg/mL。

進一步的，無機保護殼為CdS、ZnSe、ZnCdS₂、ZnS、ZnO材料中的一種或多種的組合，紅光材料包括CdSe、Cd₂SeTe、InAs、ZnCuInSxSey及CuInSx，綠光材料包括ZnCdSe₂、InP、Cd₂Sse、ZnCuInSxSey及CuInSx。

S104、在量子點功能層30背離偏光層10的一側表面涂覆三醋酸纖維素形成第一保護層22。

第一保護層22與第二保護層24將量子點功能層30與偏光層10保護于其中，保持其物理特性。

圖5為本發明實施例二提供的偏光片的結構示意圖，如圖所示，本實施例與實施例一的區別在于，量子點功能層30位于第一保護層22背離所述偏光層10的一側。背光模組發出的單色光線激發設置于偏光片中的量子點功能層30發出彩色光線，以彩色光線作為背光源穿過顯示模組以顯示圖像，量子點功能層30發出的彩色光線的光譜寬，使LCD顯示器顯示圖像的色域高，色彩還原效果好，同時，將量子點功能層30制備于顯示設備本身即具有的偏光片中，無需增加額外器件，且制程簡單易實現，材料成本及生產成本較低。

圖6為本發明實施例二提供的偏光片的制備方法的流程圖，如圖所示，偏光片的制備步驟如下：

S201、在基材40表面涂覆三醋酸纖維素形成第二保護層24。

三醋酸纖維素具有高光透過率、耐水性好又有一定機械強度的特點，適合用來保護易水解的材料以防止其水解。

S202、在第二保護層24背離基材40的一側表面涂覆聚乙烯醇形成偏光層10。

S203、在偏光層10背離第二保護層24的一側表面涂覆三醋酸纖維素形成第一保護層22。

第一保護層22與第二保護層24將量子點功能層30保護于其中，保持其物理特性。

S204、第一保護層22背離所述偏光層10的一側表面制備量子點功能層30。

具體的，S204包括如下子步驟：

在第一保護層22背離偏光層10的一側表面涂布帶正電荷的聚二烯丙基二甲基氯化銨形成聚電解質層300；

在聚電解質層300表面涂布帶負電荷的紅色量子點粒子形成紅色粒子層302；

在紅色粒子層302表面涂布帶正電荷的所述聚二烯丙基二甲基氯化銨再次形成聚電解質層300；

在聚電解質層300表面涂布帶負電荷的綠色量子點粒子形成綠色粒子層304，并重復以上過程。