主动增亮膜、其制备方法及基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法技术

本发明专利技术公开了一种主动增亮膜、其制备方法及基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法。本发明专利技术的主动增亮膜中包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且呈周期性排列。本发明专利技术的增亮膜结构独特，不仅可以获取高效的量子点发出的红色和绿色荧光，还可以获取光源波段的高效率偏振光，本发明专利技术的主动增亮膜造价经济且性能优异，打破了3M基团的多层漫反射式增亮(DBEF)形成的市场垄断。本发明专利技术还提供了一种基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法，使用3D‑FDTD的周期性边界条件，节省了大量的计算时间，是适用于分析纳米棒的极化行为的有效工具。

Active brightening film, preparation method thereof and method for analyzing polarization of active brightening film based on FDTD

The invention discloses an active brightening film, a preparation method thereof and a method for analyzing the polarization of an active brightening film based on FDTD. Polymer films containing metal nanorods contains at least one layer of polymer film doped quantum dots and at least one layer of the invention of the active brightening film and the metal nanorods oriented polymer films containing metal nanorods in consistency and periodicity. The brightness enhancement film structure of the invention is unique, not only can emit quantum dots with high efficient red and green fluorescence, polarized light can also obtain high efficiency band light source, the invention of the active brightening film cost and excellent performance, breaking the multilayer diffuse reflection type 3M group brightening (DBEF) formation of market monopoly. The invention also provides a method for increasing FDTD analysis of active light membrane polarization based on periodic boundary conditions using the 3D FDTD, save a lot of computing time, is an effective tool suitable for the analysis of the polarization behavior of the nanorods.

【技术实现步骤摘要】
主动增亮膜、其制备方法及基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法
本专利技术属于半导体照明
，涉及一种主动增亮膜、其制备方法及主动增亮膜偏振性的分析方法，尤其涉及一种包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜的主动增光膜、其制备方法及基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法。
技术介绍
半导体照明和显示是一种基于高效白光发光二极管(WhiteLightEmittingDiode，WLED)的新型照明和显示技术。相比传统光源，具有发光效率高、耗电量少、可靠性高和寿命长等优点，被公认为21世纪最具发展前景的高
之一。目前，荧光材料由于在许多重要领域的运用已成为研究的热点，主要包括有机荧光染料，荧光蛋白和量子点。半导体量子点有较强的荧光，高耐光性，宽的激发光谱，荧光寿命长，发射光谱窄且可调。量子点(QuantumDots，QDs)，又可以称纳米晶，是一种由III－V族或II－VI族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～10nm之间，受激后可以发射荧光。其发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。以CdTe量子点为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm。目前，利用量子点的发光特性，可以将量子点应用于显示器件中，将单色量子点作为液晶显示屏的背光模组的发光源，单色量子点在受到蓝光LED激发后发出单色光与蓝光混合形成白色背景光，具有较大的色域，能提高画面品质。在量子点LED背光+液晶面板方式的新型宽色域LED显示中，DBEF(DualBrightnessEnhancementFilm)是一种由多层折射率各向异性薄膜材料交叠而成的增亮膜。从量子点LED发出的无偏光，入射到DBEF后，P偏振光通过；而S偏振光被DBEF反射，经过背光模组基板的漫反射后又变为无偏光，再次入射到DBEF。这样通过DBEF可以将S偏振光循环利用，从而提高入射到液晶面板中光能量的利用率，在LED显示中的作用非常重要。但是，DBEF长期以来主要被美国3M一家公司所垄断，价格昂贵，是LED背光模组各光学薄膜中成本最高的部分。“去DBEF”高光能量利用率技术成为LED显示技术中的研究热点，同时也是难点。基于量子点材料的宽色域LED显示是显示技术的主要发展趋势，同时，如何在无DBEF情况下实现LED背光出射P偏振态光线，打破美国3M公司的垄断，已成为新一代LED显示技术发展的关键点之一，对于白光LED的应用，特别是QLED背光显示方面非常重要。且现有量子点复合材料无法同时满足宽色域、线偏振光、抗氧湿能力强、热导率高等要求的技术局限，无法为新一代宽色域、低成本(无DBEF)LED显示技术提供一种新的解决方案与产品。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主动增亮膜、其制备方法及基于FDTD分析主动增亮膜偏振性的方法。本专利技术的主动增亮膜具有特定的结构，其中的量子点和取向一致的金属纳米棒的独特结合方式可以最大效率地获取量子点发出的荧光以及光源波段的高效率偏振光，可以更好的运用于QLED背光显示上。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种主动增亮膜，所述主动增亮膜中包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且呈周期性排列。本专利技术的主动增亮膜中的掺杂量子点的聚合物薄膜可以是一层，也可以是多层(层数M≥2)，层数M为大于等于2的正整数，例如2、3、4、5或6等。本专利技术的主动增亮膜中的含有金属纳米棒的聚合物薄膜可以是一层，也可以多层(层数N≥2)，层数N为大于等于2的正整数，例如2、3、4、6、7或8等，当有多层含有金属纳米棒的聚合物薄膜时，需保证所有的含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒的取向均一致。本专利技术的主动增亮膜中，多层掺杂量子点的聚合物薄膜可以相邻，也可以由至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜间隔开。本专利技术的主动增亮膜中，多层含有金属纳米棒的聚合物薄膜可以相邻，也可以由至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜隔开。优选地，若所述主动增亮膜中只含有一层掺杂量子点的聚合物薄膜，则主动增亮膜的一个外表面为掺杂量子点的聚合物薄膜。优选地，若所述主动增亮膜中含有至少两层掺杂量子点的聚合物薄膜，则主动增亮膜的两个外表面均为掺杂量子点的聚合物薄膜。优选地，所述掺杂量子点的聚合物薄膜的厚度为0.0005mm～1mm，例如0.0005mm、0.0008mm、0.001mm、0.003mm、0.005mm、0.01mm、0.02mm、0.04mm、0.05mm、0.07mm、0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.35mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm或1mm等。优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜的厚度为0.0005mm～1mm，例如0.0005mm、0.001mm、0.003mm、0.005mm、0.007mm、0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm或1mm等。优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，所述金属纳米棒的直径在1nm～200nm，例如1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、60nm、70nm、80nm、100nm、120nm、140nm、150nm、160nm、180nm或200nm等。优选地，步骤(3)所述金属纳米棒的长径比大于1，例如1.5、2、2.5、3、4、5或6等，优选为在3以上，进一步优选为3～5。优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，相邻的两个金属纳米棒的轴沿金属纳米棒径向方向的间距lx在0～300nm，例如0、5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、70nm、100nm、120nm、130nm、150nm、160nm、170nm、190nm、220nm、240nm、260nm、280nm或300nm等。优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，相邻的两个金属纳米棒的同一侧端面沿金属纳米棒轴向的间距ly在0～300nm，例如0、10nm、30nm、50nm、70nm、80nm、100nm、130nm、145nm、160nm、180nm、200nm、225nm、260nm、270nm、280nm或300nm等。本专利技术的主动增亮膜中包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且周期性排列。本专利技术的主动增亮膜既结合了量子点能够发出较强的荧光、耐光性高、激发光谱宽、荧光寿命长、发射光谱窄且可调的特点，又结合了周期性的金属纳米棒具有强烈偏振作用的特点，进一步调整参数进行结合，使得到的主动增亮膜除了可以得到光源波段的偏振光以外，还可以得到量子点受光源激发而发射出的不同波段的荧光。在应用时，优选将掺杂量子点的聚合物薄膜一侧靠近光源放置，这种结构的主动增亮膜除了可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动增亮膜，其特征在于，所述主动增亮膜中包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且呈周期性排列。

【技术特征摘要】
1.一种主动增亮膜，其特征在于，所述主动增亮膜中包含至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且呈周期性排列。2.根据权利要求1所述的主动增亮膜，其特征在于，所述主动增亮膜中，所述掺杂量子点的聚合物薄膜的层数大于等于2；优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜的层数大于等于2；优选地，若所述主动增亮膜中只含有一层掺杂量子点的聚合物薄膜，则主动增亮膜的一个外表面为掺杂量子点的聚合物薄膜；优选地，若所述主动增亮膜中含有至少两层掺杂量子点的聚合物薄膜，则主动增亮膜的两个外表面均为掺杂量子点的聚合物薄膜。3.根据权利要求1或2所述的主动增亮膜，其特征在于，所述掺杂量子点的聚合物薄膜的厚度为0.0005mm～1mm；优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜的厚度为0.0005mm～1mm；优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，所述金属纳米棒的直径在1nm～200nm；优选地，步骤(3)所述金属纳米棒的长径比大于1，优选在3以上，进一步优选为3～5。4.如权利要求1-3任一项所述的主动增亮膜，其特征在于，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，相邻的两个金属纳米棒的轴沿金属纳米棒径向方向的间距lx在0～300nm；优选地，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中，相邻的两个金属纳米棒的同一侧端面沿金属纳米棒轴向的间距ly在0～300nm。5.如权利要求1-4任一项所述的主动增亮膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)向聚合物溶液中加入量子点，混合均匀得到含量子点的混合浆液；(2)采用步骤(1)含量子点的混合浆液进行制膜，得到至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜；(3)向聚合物溶液中加入金属纳米棒，混合均匀得到含金属纳米棒的混合浆液；(4)采用步骤(3)含金属纳米棒的混合浆液进行制膜，得到至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜，所述含有金属纳米棒的聚合物薄膜中的金属纳米棒取向一致且呈周期性排列；(5)将至少一层掺杂量子点的聚合物薄膜和至少一层含有金属纳米棒的聚合物薄膜复合，得到主动增亮膜；或者不进行步骤(2)和步骤(5)，而直接在依次进行步骤(1)、(3)和(4)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，周子明，秦静，陈威，郝俊杰，孙小卫，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44