一种含有上转换发光材料的荧光显示屏及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于显示屏的制备技术领域，具体涉及一种含有上转换发光材料的荧光显示屏及其制备方法与应用。该显示屏包括依次叠加的基板、红色荧光材料层、绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层，所述绿色与红色荧光材料层之间还可设有第二隔离层。该显示屏为超平透明材料，可避免漫反射现象，采用的有机或高分子绿色和蓝色荧光材料具有各向异性，因此可避免镜面反射现象。采用上转换发光材料可获得饱和红光，发光效率高且稳定性好。该屏幕以激光作为光源时，分辨率高达10k。其制备方法简单，成本低廉，使用寿命长。由于它轻便，可折叠、展开，不怕水，不用电力驱动，因此可应用于众多领域。

【技术实现步骤摘要】
一种含有上转换发光材料的荧光显示屏及其制备方法与应用
本专利技术属于显示屏的制备
，具体涉及一种含有上转换发光材料的荧光显示屏及其制备方法与应用。
技术介绍
随着VR技术的兴起，超高分辨率的头显将成为未来主流的穿戴设备之一，投影显示技术由于相对成熟，产品可靠，因此成为VR显示技术的首选。投影显示是由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。然而目前投影显示的分辨率低，限制了其在高分辨VR设备中的应用。投影显示分辨率低的原因是镜面反射的视角很小，不能用于显示，因此必须采用漫反射屏幕。漫反射屏幕的粗糙表面可将激光较为均匀地反射到观众的眼中。但屏幕的粗糙度必须超过光的波长，粗糙的表面对于激光来说容易产生干涉，也就是所谓的激光散斑现象，因此投影显示在原理上决定了其低分辨率。VR眼镜的分辨率要求达到4K以上，目前只有OLED微显示才能做到。但OLED技术门槛和投资额度都很高，良率很低，尤其是使用寿命较短，价格居高不下，对于OLED微显示挑战更大。
技术实现思路
为克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种含有上转换发光材料的荧光显示屏。本专利技术的另一目的是提供上述含有上转换发光材料的荧光显示屏的制备方法。本专利技术的再一目的是提供上述含有上转换发光材料的荧光显示屏的应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种含有上转换发光材料的荧光显示屏，包括依次叠加的基板、红色荧光材料层、绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层；所述的蓝色荧光材料层和绿色荧光材料层的材料为有机和/或高分子荧光材料；所述的红色荧光材料层的材料为上转换发光材料。使用过程中，激光从保护层一侧进入。上述荧光显示屏中的红色荧光层的材料没有采用有机或高分子荧光材料，而采用了上转换发光材料。这是因为有机或高分子红色荧光材料的发光效率较低，价格昂贵，且发光波长往往低于650nm，导致无法得到饱和的红光。例如，典型的高分子红色发光材料噻吩-苯并噻二唑共聚物的发光波长在600nm左右，只能得到橙红色光。此外，这些有机或高分子红色荧光材料含有空穴传输基团，如噻吩、咔唑、三苯胺等，这些基团在空气中容易被氧化，从而可能导致材料的发光效率和稳定性进一步下降。而上转换发光材料的发光效率高，可吸收低能量光子并发出高能量光子。具体的，上转换发光材料由掺杂的稀土离子和基质组成，稀土离子的吸收和发射光谱主要来自内层4f电子的跃迁。在外围5s和5p的电子的屏蔽下，其4f电子几乎不与基质发生相互作用，因此掺杂的稀土离子的吸收和发射光谱与其自由离子相似，显示出极尖锐的峰(半峰宽约为10～20nm)，因此可以得到色纯度很高的发光。当采用980纳米或者1550纳米红光激光进行激发时，可获得饱和的波长为650nm左右的红色光。此外，上转换发光材料可随成分和颗粒尺寸大小来调节光谱，其稳定性高，激发光不可见，不会产生视觉干扰。优选的，所述的绿色荧光材料层和红色荧光材料层之间还设有第二隔离层。优选的，所述的红色荧光材料层的材料为双掺上转换发光材料，其以四氟钇钠为基质，或者以含有锰、镁、钛或钒离子的氟化物为基质，以钬、铒和铥离子中的一种或两种以上作为激活剂，以镱作为敏化剂；所述的红色荧光材料层中还含有成膜剂。上述的上转换发光材料为白色超细粉体，不能单独成膜，因此还需添加成膜剂。更优选的，所述的红色荧光材料层的材料为镱和铒掺杂的NaYF4或镱、铒和铥掺杂的KMnF3。更优选的，所述的成膜剂为聚酰亚胺或环氧树脂。上转换发光材料以聚酰亚胺为成膜剂时，成膜均匀，机械强度高。上转换发光材料以环氧树脂为成膜剂时，效果虽然不如聚酰亚胺，但成本更低。优选的，所述的红色荧光材料层的上转换发光材料与成膜剂的质量比为1:99～99:1。优选的，所述的保护层的材料为透明的高分子材料。更优选的，所述的保护层的材料为含有硅氧烷的聚合物及其共混物。进一步优选的，所述的保护层的材料为聚硅氧烷。所述的保护层起到疏水防尘的作用。优选的，所述的蓝色荧光材料层和绿色荧光材料层的材料为聚芴类均聚物或共聚物、聚硅芴类均聚物或共聚物、聚咔唑类均聚物或共聚物、聚苯类均聚物或共聚物、聚噻吩类均聚物或共聚物、小分子荧光材料、配合物三线态材料、热活性型延迟荧光TADF材料或聚集诱导发光材料。更优选的，所述的绿色荧光材料层的材料的结构式如下：所述的蓝色荧光材料层的材料的结构式如下：其中，R1和R2为相同或不同的C1～C20的烷基。优选的，所述的第一隔离层和第二隔离层的材料为极性高分子材料。更优选的，所述的第一隔离层和第二隔离层的材料为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸共聚物、环氧树脂、聚氨酯、三聚氰胺树脂或聚酰亚胺。优选的，所述的蓝色荧光材料层、绿色荧光材料层、第一隔离层和第二隔离层的厚度为10nm～1mm；所述的红色荧光材料层的厚度为1μm～1mm。上转换发光材料的缺点是吸光能力弱，且量子发光效率低，这可采用增加发光层厚度的方法来弥补。因此，上述红色荧光材料层的厚度可适当增加。由于其距离人眼最远，因此其透明与否不影响整体成像。优选的，所述的蓝色荧光材料层、绿色荧光材料层、红色荧光材料层、第一隔离层和第二隔离层的平整度小于各自厚度的5％。优选的，所述的基板的材料为玻璃、聚酯或聚酰亚胺柔性基材。上述含有上转换发光材料的荧光显示屏的显示原理如下：1.蓝光的获得。投影仪投射405nm紫光，光穿过全透明的保护层进入蓝色荧光材料层，在405nm紫光激发下，蓝色荧光材料层被激发，发出430～450nm蓝色荧光。蓝色荧光反穿保护层进入人眼，形成蓝色像素点。2.绿光的获得。投影仪投射450nm蓝光，光穿过全透明的保护层，进入蓝色荧光材料层，因为蓝色荧光材料层在450nm没有吸收，激光将继续无吸收地穿过第一隔离层，进入绿色荧光材料层。在450nm蓝光激发下，绿色荧光材料层被激发，发出500～550nm绿色荧光。绿色荧光依次反穿之前的第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层，没有被吸收，进入人眼，形成绿色像素点。3.红光的获得。投影仪发出980nm或1550nm的红外线激光，光依次进入全透明的保护层、蓝色荧光材料层、第一隔离层、绿色荧光材料层和第二隔离层，或依次进入保护层、蓝色荧光材料层、第一隔离层和绿色荧光材料层，没有被吸收，最后进入红色荧光材料层。在980nm或1550nm的红外线激光激发下，稀土离子被激发，发出650nm左右的红光。红光依次反穿之前的第二隔离层、绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层，或依次反穿之前的绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层，没有吸收，进入人眼，形成红色像素点。本专利技术进一步提供上述含有上转换发光材料的荧光显示屏的制备方法，包括以下步骤：(1)将成膜剂溶于有机溶液中，加入上转换发光材料，分散均匀，然后采用旋涂、刮涂或流延成膜的方式在基板上成膜，得到红色荧光材料层；(2)采用旋涂、提拉成膜、滚涂或者真空蒸镀的方式，将绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层的材料依次成膜在步骤(1)所述的红色荧光材料层上，即得所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏。优选的，在步骤(1)得到红色荧光材料层之后，采用旋涂、刮涂或流延成膜的方式，将第二隔离层的材料成膜在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：包括依次叠加的基板、红色荧光材料层、绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层；所述的蓝色荧光材料层和绿色荧光材料层的材料为有机和/或高分子荧光材料；所述的红色荧光材料层的材料为上转换发光材料。

【技术特征摘要】
1.一种含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：包括依次叠加的基板、红色荧光材料层、绿色荧光材料层、第一隔离层、蓝色荧光材料层和保护层；所述的蓝色荧光材料层和绿色荧光材料层的材料为有机和/或高分子荧光材料；所述的红色荧光材料层的材料为上转换发光材料。2.根据权利要求1所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：所述的绿色荧光材料层和红色荧光材料层之间还设有第二隔离层。3.根据权利要求1或2所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：所述的红色荧光材料层的材料为双掺上转换发光材料，其以四氟钇钠为基质，或者以含有锰、镁、钛或钒离子的氟化物为基质，以钬、铒和铥离子中的一种或两种以上作为激活剂，以镱作为敏化剂；所述的红色荧光材料层中还含有成膜剂。4.根据权利要求3所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：所述的红色荧光材料层的材料为镱和铒掺杂的NaYF4或镱、铒和铥掺杂的KMnF3；所述的成膜剂为聚酰亚胺或环氧树脂。5.根据权利要求1或2所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：所述的蓝色荧光材料层和绿色荧光材料层的材料为聚芴类均聚物或共聚物、聚硅芴类均聚物或共聚物、聚咔唑类均聚物或共聚物、聚苯类均聚物或共聚物、聚噻吩类均聚物或共聚物、小分子荧光材料、配合物三线态材料、热活性型延迟荧光TADF材料或聚集诱导发光材料；所述的保护层为透明的高分子材料；所述的隔离层的材料为极性高分子材料。6.根据权利要求5所述的含有上转换发光材料的荧光显示屏，其特征在于：所述的绿色荧光材料层的材料的结构式如下：所述的蓝色荧光材料层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫越奇，舒伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44