CN113969162A - 一种旋光材料的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋光材料的制备方法，包括如下步骤：S1.金属点纳米棒的制备：将金属盐溶于溶剂，加入烷基酸和配体，水浴一锅法制备得到金属点纳米棒材料；S2.与胶材复合：将所述金属点纳米棒材料与胶材混合，旋涂铺开后即得所述旋光材料。本发明还将金属点纳米棒制备成背光膜片，将背光膜片集成在背光LCD模组中。利用金属点纳米棒的旋光性能，将背光的光利用率提升，激发光强度100％利用上，提升了光利用率，提升了显示亮度，成为新一代显示屏背光的有利取代材料。

Description

一种旋光材料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及背光发光材料领域，具体涉及一种旋光材料的制备方法及应用。
背景技术
LCD显示屏一般采用白背光以及三色彩色滤光片作为色彩显示的机制，控制色彩灰度时需要通过上下偏光片对入射光做旋光处理，但是此时的入射光在通过下偏光片时强度直接损失50％，并且再经过各膜层之后的损失更严重，最后出光率不足5％，导致LCD显示屏的亮度一直是领域内的棘手问题。尤其是现在大屏高清显示需求，分辨率不断提升，开口率逐渐下降，如何提升亮度是各企业尤为关注的焦点。
目前已有的解决方案为量子点纳米棒作为背光膜片，由于各向异性的棒材具有旋光性，所以入射光不需要经过下偏的旋光处理，光强没有损失，极大的提亮了LCD显示屏的亮度，但是由于量子点内含有铅、汞等毒性元素，历来被业界及买家所诟病。
发明内容
针对量子点纳米棒材料以上诸多不足，本发明提供一种旋光材料的制备方法及应用。
本发明的技术方案通过如下方式实现：提供一种旋光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.金属点纳米棒的制备：将金属盐溶于溶剂，加入烷基酸和配体，水浴一锅法制备得到金属点纳米棒材料；
S2.与胶材复合：将所述金属点纳米棒材料与胶材混合，旋涂铺开后即得所述旋光材料。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S1中，所述金属盐为铜盐、金盐、银盐、铂盐、铁盐、锌盐、镍盐、钴盐中的至少一种；所述溶剂为乙醇、甲苯、石蜡、二卞醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S1中，所述烷基酸为柠檬酸、丝氨酸、色氨酸中的至少一种。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S1中，所述配体为POSS、氨基被巯基取代的POSS、POSS衍生物中的至少一种。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S1中，配体与金属盐的摩尔比为5：1～10：1。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S2中，胶材为PSA胶材或者PMMA胶材。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S2中，所述金属点纳米棒材料与所述胶材，加热融化后混合。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S2中，将所述金属点纳米棒材料与聚合物混合，铺开后进行紫外光固化。
本发明还提供一种LCD模组，包括背光膜片，所述背光膜片使用前述旋光材料制成。
有益效果如下：
本发明构筑了金属点纳米棒，荧光性能优异，旋光性好，且金属点毒性低，合成简易，材料稳定，可批量生产，特别适宜商业化应用，通过亲疏水配体的选择，控制纳米点各向异性生长，使其具有较好的旋光性，用于LCD背光膜片，大大提升了光利用率，提升显示屏亮度，降低能耗，成为新一代显示屏背光的有利取代材料。
附图说明
图1为金属纳米棒的制备过程示意图；
图2为不同尺寸金属点纳米棒的发光光谱；
图3为金属点纳米棒的旋光性示意图；
图4为金属点纳米棒旋光材料的膜材示意图；
图5为LCD模组结构对比图，5(a)为具有下偏振片的LCD模组，5(b)为使用旋光材料背光膜片的LCD模组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细的说明。
为了提升LCD显示屏亮度，从光利用率入手，采用旋光材料作为背光发光材料，这样减少下偏振片对入射光做偏振效应50％的损失，大大提高了背光的光利用率，减少能耗损失，增强光效，降低成本。
本发明包含一锅法制备不同尺寸金属点纳米棒(通常<1000nm)，将金属点纳米棒制备成背光膜片，将背光膜片集成在背光LCD模组中。利用金属点纳米棒的旋光性能，将背光的光利用率提升，激发光强度100％利用上，提升了光利用率，提升了显示亮度，特别可以使大尺寸TV亮度大幅提升。其详细的制备方法如下：
1.不同尺寸金属点纳米棒的制备
将金属盐溶于溶剂，加入烷基酸和配体，水浴一锅法制备得到金属点纳米棒材料。
使用的金属盐为铜盐、金盐、银盐、铂盐、铁盐、锌盐、镍盐、钴盐中的至少一种，金属盐可以一种单独使用，也可以混合添加。使用的溶剂为乙醇、甲苯、石蜡、二卞醚、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)中的至少一种，溶剂可以一种单独使用，也可以混合添加。金属盐溶于溶剂形成0.01M～0.5M的反应底液，优选浓度范围0.05～0.2M，反应底液制备过程中可以使用超声、搅拌等辅助手段，促进金属盐的溶解形成反应底液。
反应底液中随后加入柠檬酸和配体，配体与金属盐的摩尔比为5：1～10：1，水浴50-120℃一锅法搅拌10～40min即可得到不同尺寸不同金属中心的金属点纳米棒材料(制备路径如图1)，金属盐可以是氯化铜、氯金酸、硝酸银、硝酸铜、醋酸铜、乙酰丙酮铜、硫酸铜、氯化铁、硝酸铁、氯化锌、硝酸锌、氯化铂、氯化镍、醋酸钴、醋酸银其中的一种。柠檬酸也可以被丝氨酸、色氨酸等氨基酸取代。配体为POSS、氨基被巯基取代的POSS、POSS衍生物中的至少一种。
上述金属点的制备过程中，比较重要的是通过改变配体的比例可以改变棒材的尺寸，配体与金属盐的摩尔比为5：1～10：1。例如，柠檬酸：POSS＝1:5、1:10、1:20可以分别得到长度为50纳米、100纳米、200纳米的金属棒。365纳米激发下，其荧光分别为蓝光、绿光、红光。不同尺寸金属点纳米棒的发光光谱如图2所示。且其中同一种尺度的金属纳米粒子随着金属种类的变化，发光峰位进一步可控。
2.金属点纳米棒背光膜片制备
由于金属点纳米棒的各向异性使材料具有旋光性能，可以在紫外激发下发出偏振光，如图3。所以用于LCD背光时不再需要下偏振片滤光。
将所述金属点纳米棒材料与胶材混合，旋涂铺开后即得所述旋光材料。使用的胶材为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶材或者压敏胶(PSA)胶材。金属点纳米棒材料与胶材混合的方法包括但不限于热融法、紫外固化法。
热融法的大体过程包括：金属点纳米棒材料与胶材，加热融化后混合，铺开的方式优选旋涂铺开，便于成型。
紫外固化法的大体过程包括：将金属点纳米棒与聚合物单体混合，铺开后进行紫外光固化，即得所述光敏化材料。聚合物单体为多官能基单体，主要是多羟基醇丙烯酸酯。铺开的方式优选旋涂铺开，便于紫外固化。
3.含金属点纳米棒的背光LCD模组
将背光膜片集成在背光架构里并组成模组，如图5所示。5(a)为具有下偏振片的LCD模组，5(b)为使用旋光材料背光膜片的LCD模组。该背光膜片在紫外激发下发出偏振光，所以整个LCD背光时不再需要下偏振片滤光。
本专利构筑了金属点纳米棒，荧光性能优异，旋光性好，且金属点毒性低，合成简易，材料稳定，可批量生产，特别适宜商业化应用，通过亲疏水配体的选择，控制纳米点各向异性生长，使其具有较好的旋光性，用于LCD背光膜片，大大提升了光利用率，提升显示屏亮度，降低能耗，成为新一代显示屏背光的有利取代材料。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种旋光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.金属点纳米棒的制备：将金属盐溶于溶剂，加入烷基酸和配体，水浴一锅法制备得到金属点纳米棒材料；
S2.与胶材复合：将所述金属点纳米棒材料与胶材混合，旋涂铺开后即得所述旋光材料。
2.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述金属盐为铜盐、金盐、银盐、铂盐、铁盐、锌盐、镍盐、钴盐中的至少一种；所述溶剂为乙醇、甲苯、石蜡、二卞醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述烷基酸为柠檬酸、丝氨酸、色氨酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述配体为POSS、氨基被巯基取代的POSS、POSS衍生物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，配体与金属盐的摩尔比为5：1～10：1。
6.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，胶材为PSA胶材或者PMMA胶材。
7.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述金属点纳米棒材料与所述胶材，加热融化后混合。
8.根据权利要求1所述的旋光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述金属点纳米棒材料与聚合物混合，铺开后进行紫外光固化。
9.一种LCD模组，其特征在于，包括背光膜片，所述背光膜片使用权利要求1-8中旋光材料制成。
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CN110256791A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 多彩纳米材料/高分子复合薄膜、其制备方法及应用

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