光配向量子棒增强膜转让专利
申请号 : CN201780029237.4
文献号 : CN109313366B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : 阿比谢克·库马尔·斯里瓦斯塔瓦 , 张万隆 , 弗拉迪米尔·格里戈里耶维奇·奇格里诺夫 , 郭海成
申请人 : 香港科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种光配向量子棒增强膜,包括:基板;
光配向层,其设置在所述基板上;以及聚合物层,其设置在所述光配向层上,其中,所述聚合物层包括多个量子棒,其中,所述多个量子棒被配置成响应于泵浦光发射一个或多个波长的光,且所述多个量子棒基于所述光配向层与取向轴对准,
其中,对应于所述多个量子棒的有序参数和偏振度基于用于所述光配向层的照射剂量。
2.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述光配向层包括已经被照射的多个偶氮染料分子。
3.根据权利要求2所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述多个偶氮染料分子是磺酸基的SD1偶氮染料分子。
4.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述光配向层通过旋转涂覆、喷印和/或喷墨印刷设置在所述基板上;以及其中,所述聚合物层通过旋转涂覆、喷印和/或喷墨印刷设置在所述光配向层上。
5.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,还包括:附加聚合物层,其设置在所述聚合物层上,所述附加聚合物层包括多个量子棒,所述多个量子棒被配置成发射与对应于所述聚合物层的多个量子棒的所述一个或多个波长不同的一个或多个波长。
6.根据权利要求5所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述聚合物层的多个量子棒和所述附加聚合物层的多个量子棒中的一者是发绿光的量子棒,且所述聚合物层的多个量子棒和所述附加聚合物层的多个量子棒中的另一者是发红光的量子棒。
7.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,利用配体合成所述多个量子棒,所述配体被配置成关于所述聚合物层的可聚合单体分子的取向来取向所述量子棒。
8.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述聚合物层被聚合以固定所述多个量子棒的取向。
9.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述聚合物层是液晶聚合物层,所述液晶聚合物层包括聚合的液晶单体。
10.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述聚合物层包括光引发剂或热引发剂,其促进所述聚合物层的聚合。
11.根据权利要求10所述的光配向量子棒增强膜,其中,在所述聚合物层中所述光引发剂或热引发剂相对于可聚合单体的浓度的范围是1%至40%wt/wt。
12.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述多个量子棒包括被配置成发射第一波长的光的第一多个量子棒和被配置成发射第二波长的光的第二多个量子棒。
13.根据权利要求12所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述第一多个量子棒是发绿光的量子棒,且所述第二多个量子棒是发红光的量子棒。
14.根据权利要求1所述的光配向量子棒增强膜,其中,所述基板是透明的。
15.一种液晶显示器,包括:液晶层;
光配向量子棒增强膜,其设置在所述液晶层下面,所述光配向量子棒增强膜包括:基板;光配向层,其设置在所述基板上;和聚合物层,其设置在所述光配向层上,其中,所述聚合物层包括多个量子棒,其中,所述多个量子棒被配置成响应于泵浦光发射一个或多个波长的光,且所述多个量子棒基于所述光配向层与取向轴对准;和背光,其设置在所述光配向量子棒增强膜下面,其中,对应于所述多个量子棒的有序参数和偏振度基于用于所述光配向层的照射剂量。
16.根据权利要求15所述的液晶显示器,其中,所述光配向量子棒增强膜还包括:附加聚合物层,其设置在所述聚合物层上,所述附加聚合物层包括多个量子棒,所述多个量子棒被配置成发射与对应于所述聚合物层的多个量子棒的所述一个或多个波长不同的一个或多个波长。
17.一种用于制造光配向量子棒增强膜的方法,所述方法包括:提供基板;
在所述基板上涂覆光配向层;
限定所述光配向层的取向;
将包括量子棒的单体层涂覆在所述光配向层上;以及聚合所述单体层,
其中,所述量子棒的取向基于所述光配向层的所述取向,并且对应于所述量子棒的有序参数和偏振度基于用于所述光配向层的照射剂量。
18.根据权利要求17所述的方法,还包括:将包括量子棒的附加单体层涂覆在聚合的单体层上;以及聚合所述附加单体层。
说明书 :
光配向量子棒增强膜
背景技术
70%到色三角形的大于100%,这是巨大的成功。这些膜广泛用于TV、平板电脑等的显示器
中。还据报道,量子点显示器比其他高性能显示器技术(如,有机发光二极管(OLED)技术)更
亮且使用更少能量。然而,对于现有LCD,总光学效率仍限于3‑5%。彩色滤光片和彩色偏振
片通常分别导致~70%
光。还已知为量子棒(QR)的棒形QD发出偏振光,该偏振光能够用来增加LCD的偏振片和光电
器件的效率。QR通过在制造期间改变其大小而被调谐以产生更好的颜色从而发出正好在正
确的波长的光,并给出像QD一样的良好的颜色纯度。
容易实现且甚至在考虑LCD面板的更大规模的取向时变得更困难。已经用来取向QR的技术
的示例包括:蒸发介导(evaporation‑mediated)组装电场、模板辅助组装以及化学结合定
向的自组装等。具体地,这些方法通过使用外力驱动其取向来以QR的长程有序为目标。然
而,大多数这些方法在局部取向取向上提供非常有限的灵活性,这降低了其关于LCD的大规
模制造的预期。
发明内容
述聚合物层包括多个量子棒,其中,所述多个量子棒被配置成响应于泵浦光发射一个或更
多个波长的光,且所述多个量子棒基于所述光配向层与取向轴取向。
向层,其设置在所述基板上;和聚合物层,其设置在所述光配向层上,其中,所述聚合物层包
括多个量子棒,其中,所述多个量子棒被配置成响应于泵浦光发射一个或多个波长的光,且
所述多个量子棒基于所述光配向层与取向轴取向;和背光,其设置在所述光配向QREF下面。
所述光配向层上涂覆包括量子棒的单体层;以及聚合所述单体层。
附图说明
具体实施方式
的效果组合以实现分布在液晶聚合物(LCP)膜中的QR的局部取向。
顶部上。光配向QREF膜能够响应于受到泵浦光激发而发出一个或多个选择波长的光,并提
供改善的色域(类似于QDEF)。光配向QREF膜还提供高度期望的偏振发射,这还增加了偏振
片的偏振效率。
0.87)。
善色域和偏振效率的亮度增强膜。
上,以形成SD1层(见步骤102),该溶剂包含最适浓度(如,0.5‑5%wt/wt)的偶氮染料(如,磺
酸基的偶氮染料,四钠5,5'‑((1E,1'E)‑(2,2'‑二磺酸盐‑[1,1'‑联苯]‑4,4'‑取代基)二铀
(二氮烯‑2,1‑取代基)二铀(2‑羟苯酸盐)(本文称为“SD1”))。在步骤103,SD1层由偏振光照
射以提供优选的取向方向以形成SD1取向层(见步骤104)。
浓度可固定为例如溶液中单体重量的1%wt/wt,其中,溶液中单体浓度为例如10‑40%wt/
wt。取向层为薄膜的单体分子和QR提供取向(见步骤106)。单体分子沿着取向层的SD1分子
的取向方向,而QR取向垂直于取向层的SD1分子。
步骤108)。
热从而聚合单体层。
涂覆在基板上,且取向层的厚度可在接近10‑30nm的范围内。
式中,取向层暴露于波长为450nm且强度为1.3mW/cm的照射光,其中,照射光的偏振方位垂
直于光配向的易轴。
厚度可基于期望的亮度针对不同应用而变化。在示例实施方式中,单体层的厚度为700nm。
分子。在示例实施方式中,单体层暴露于波长为400nm且强度为5mW/cm的照射光。
QR在一个方向上取向。图3B是示出图3A中的QR相对于易轴的角位置的示例图。
于7:1。可根据平行于偏振片的偏振轴的强度透射率(I∥)和垂直于偏振片的偏振轴的强度
透射率(I⊥)计算QR发射的DOP,其被限定为DOP=(I∥‑I⊥)/(I∥+I⊥)。发射光的DOP还取决于
SD1取向的光配向的照射剂量。SD1取向的锚定能量极大的取决于照射剂量,且因此,光配向
的QR的有序参数和DOP还遵从相同的趋势。图4B是从光配向QREF发出的光的偏振度与SD1光
配向的照射时间的关系的示例图。
色域和白平衡。在第一示例配置中,如图5A和图5B所示,两种类型的QR在单LCP层中混合。在
第二示例配置中,在第一LCP层中提供第一类型的QR,且在第二LCP层中提供第二类型的QR
(这可例如通过以下实现:先对对应于第一类型的QR的第一层执行图1的步骤105‑107,然后
对对应于第二类型的QR的第二层重复图1的步骤105‑107)。关于第二示例配置,第二LCP层
堆叠在第一LCP层的顶部上,且第一LCP层提供第二LCP层的取向。因此,将理解,QREF可包括
多个堆叠的QR层或单层QR。在利用单层的混合的发绿光QR和发红光QR的示例实施例中,由
于发红光QR部分吸收发射的绿光,发绿光QR可经历一些淬火,且因此,发红光QR和发绿光QR
的浓度可被调节以针对期望的输出而考虑淬火。
实施方式中实现的亮度增强。将理解的是,对应于图6A的原始照片中的光是绿色,而对应于
图6B的原始照片中的光是红色。在这些示例实施方式中展现了光配向的QR提供关于光发射
的高的均匀性。
NTSC标准115%。
蓝色LED提供的蓝色泵浦光照射。蓝色LED的强度允许增加偏振效率,且蓝光被发绿光QR和
发红光QR吸收以提供绿光和红光发射。因此,可调节蓝光的强度以实现理想的白平衡(如,
通过增加撞击在QREF上的蓝光强度以得到充分的绿光和红光发射以得到白光)。假设蓝光
被发绿光QR和发红光QR吸收,蓝光强度可被设置到大致是期望的白光强度的三倍大。
的示例实施例的光配向QREF,能够增加LCD的总的光学效率。还已经确定的是,通过利用根
据本发明的示例实施例的光配向QREF,LCD的总效率能够从3‑5%提高到6‑8%,且LCD的亮
度能够增加50%(相对于常规LCD)。
阵层804、彩色滤光片阵列806、光配向QREF 808和背光单元809。
射至少一个波长的光。多个量子棒包括与由光配向定义的预定取向轴对准的量子棒。量子
棒亮度增强膜改善液晶显示器的总的光效率。
2'‑二磺酸盐‑[1,1'‑联苯]‑4,4'‑取代基)二铀(二氮烯‑2,1‑取代基)二铀(2‑羟苯酸盐)。
每个薄膜层可通过旋转涂覆、喷印、喷墨印刷等沉积在基板上。薄膜层可至少包括光配向层
和具有分散的量子棒的可聚合单体层。
个QR层QREF的QR层中的可聚合单体中的多个量子棒包括:发射第一波长的第一多个量子棒
和发射第二波长的第二多个量子棒。
之间的相互作用。因此,配体和单体分子的分子结构可基于链强度和分子间相互作用力针
对兼容性被优化以实现更好的取向质量。可聚合单体可聚合到固体膜中,由此固定分布在
可聚合单体中的量子棒的取向。可聚合单体可以是液晶单体(如,来自DIC的UCL 017,来自
Merck的RMM257等)。
应的宽的色三角形(如,给定某些QR可具有70%的量子产率,而另一些具有80%的量子产
率,在不同的示例实施方式中,QR的相对浓度可被调谐以实现期望的白平衡)。在一个示例
实施例中,绿色量子棒和红色量子棒的浓度比被设置为27:25。
宽的色三角形。
与上下文明显矛盾。使用术语“至少一个”后跟着的一个或多个项目(例如,“A和B中的至少
一个”)的列表应被解释为从列出的项目(A或B)中选择的一个项目或者是两个或多个列出
的项目(A和B)的任意组合,除非本文另有说明或明确地与上下文相矛盾。术语“包含”、“具
有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即表示“包括但不限于”),除非另有说明。除
非本文另有说明,本文中值的范围的描述仅旨在用作单独提及落在范围内的每个单独值的
简写方法,每个单独的值并入本说明书中,如同在本文中单独列举一样。本文所述的所有方
法可以以任何合适的顺序进行,除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。本文提供的任
何和所有实施例或示例性语言(例如“例如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明,并不对本发
明的范围构成限制,除非另有说明。说明书中的语言不应被解释为表示任何未被要求保护
的元素对于本发明的实践是必需的。
说可能变得显而易见。本发明人期望本领域技术人员适当地使用这种变化,发明人旨在以
不同于本文具体描述的方式实施本发明。因此,本发明包括根据适用法律允许的所附权利
要求中列举的主题的所有修改和等同物。此外,除非本文另有说明或以上下文明显矛盾,本
发明涵盖了所有可能变化的上述元素的任意组合。