一种聚合物荧光纳米粒及其制备方法和应用与流程
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种聚合物荧光纳米粒及其制备方法和应用。
背景技术：
随着显示技术的蓬勃发展，高色域已经成为一个重要的发展方向。高色域意味着电视能够显示出更加丰富多彩的色彩，具有更强的色彩展现能力，这样可以有效的避免在显示时候出现失真和色块的情况。由于色彩的种类增加，使得电视画面中的色彩切换可以更加自然，使得画面的层次更加的分明，能够展现更多的细节和更加接近真实的效果。对于液晶电视，因为屏幕本身并不具备自发光属性，提升色域主要是通过三原色(红、绿、蓝)的彩膜滤光片来实现；此外，也可以通过背光的调整来进行色域的提升。
目前，提升背光纯度的方式为采用蓝色led和红绿荧光材料的背光，或采用量子点qd背光技术。然而这两种色域提升方法最大的弊端在于最终发出的红绿蓝三原色光并不纯净。因为其在提升色域的过程当中并未对红绿蓝三原色光进行提纯，存在黄橙光，所以发出的红绿蓝三原色光并不纯净。因此，需要一种能够避免黄橙光且提高色域的方法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种聚合物荧光纳米粒，用于液晶显示装置，包括聚合物纳米颗粒和负载在所述聚合物纳米颗粒上的罗丹明类染料和疏水平衡物，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起。该聚合物荧光纳米粒可以吸收黄橙光并发射红光，可以用于液晶显示装置中，减少黄橙光杂光的干扰，提升色域，同时发射红光保证亮度不变；同时，罗丹明类染料负载在聚合物荧光纳米粒上可以避免罗丹明类染料发生团聚，提高吸收效率和荧光效率。
第一方面，本发明提供了一种聚合物荧光纳米粒，包括聚合物纳米颗粒和负载在所述聚合物纳米颗粒上的罗丹明类染料和疏水平衡物，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起，所述疏水平衡物包括高氯酸盐、四苯硼钠、四(4-氟苯基)硼化钠水合物和三苯甲基四(五氟苯基)硼酸盐中的至少一种。
在本发明中，所述罗丹明类染料的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱可以看出其吸收峰集中在黄橙光范围内，发射峰在红光区域。因此，所述聚合物荧光纳米粒上的罗丹明类染料可以吸收黄橙光(570nm-610nm)并发射出红光(610nm-700nm)。
在本发明中，所述聚合物纳米颗粒具有三维网状空间结构，近似为球形，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物之间通过静电引力结合在一起并位于所述聚合物纳米颗粒的网状结构内部和表面，即负载在所述聚合物纳米颗粒上，可以避免罗丹明类染料发生团聚而造成荧光猝灭影响荧光效率，有利于罗丹明类染料的分散，提高吸收效率和荧光效率，并且有助于提高其稳定性，更好的用于薄膜的制备中。
在本发明中，所述罗丹明类染料为碱性染料，是在水溶液中能解离生成阳离子的染料，而疏水平衡物在水溶液中解离生成阴离子，所述罗丹明染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起，并负载在所述聚合物纳米颗粒上，使得聚合物荧光纳米粒整体正负电荷平衡，保证聚合物荧光纳米粒整体稳定性。
可选的，所述聚合物纳米颗粒包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚己内酯中的至少一种。
可选的，所述罗丹明类染料具有如式(ⅰ)所示的结构，
其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7独立地选自c1-c25的烷基、c1-c25的卤代烷基和c6-c25的芳香基中的至少一种，所述烷基为直链或带有支链的链状烷基，所述卤代烷基为直链或带有支链的卤代烷基。
可选的，所述芳香基包括单环芳香基和多环芳香基中的至少一种。
可选的，所述芳香基的结构为
进一步可选的，所述烷基为直链或带有支链的链状烷基，所述卤代烷基为直链或带有支链的卤代烷基。
可选的，所述芳香基的结构为
进一步可选的，所述烷基为直链或带有支链的链状烷基，所述卤代烷基为直链或带有支链的卤代烷基。
可选的，所述聚合物纳米颗粒的重均分子质量为10000-40000。
可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-80nm。进一步可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-70nm、25nm-55nm或30nm-50nm。
可选的，所述聚合物荧光纳米粒中所述聚合物纳米颗粒与所述罗丹明类染料的分子数比为1：(1000-3000)。
可选的，所述聚合物荧光纳米粒的粒径为20nm-100nm。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的聚合物荧光纳米粒的制备方法，包括：
分别配置含所述聚合物纳米颗粒的溶液、含所述罗丹明类染料的溶液和含所述疏水平衡物的溶液并混合在一起形成混合溶液，经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒。
可选的，所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液的浓度为1mg/ml-5mg/ml。进一步可选的，所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液的浓度为1.2mg/ml-4.7mg/ml、1.8mg/ml-4.1mg/ml或2.0mg/ml-3.8mg/ml。
具体的，可以但不限于为所述聚合物纳米颗粒溶于乙腈溶剂中得到所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液。
在本发明中，可以通过所述聚合物纳米颗粒溶液的浓度来控制所述聚合物纳米颗粒的粒径。
可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-80nm。进一步可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-70nm、25nm-55nm或30nm-50nm。
可选的，所述混合溶液中所述罗丹明类染料的浓度是所述聚合物纳米颗粒浓度的10％-30％。进一步可选的，所述混合溶液中所述罗丹明类染料的浓度是所述聚合物纳米颗粒浓度的12％-27％、15％-25％或16％-22％。
在本发明中，可以通过所述混合溶液中罗丹明类染料的浓度控制聚合物荧光纳米粒中聚合物纳米颗粒和罗丹明类染料的分子数量比。
可选的，所述聚合物荧光纳米粒中所述聚合物纳米颗粒与所述罗丹明类染料的分子数比为1：(1000-3000)。
在本发明中，所述混合溶液中疏水平衡物的浓度根据所述罗丹明类染料的浓度进行选择，以保证聚合物荧光纳米粒的正负电荷平衡。
可选的，所述经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒，包括：
将所述混合溶液中迅速加入ph7-8的缓冲液中，即可得到所述聚合物荧光纳米粒，所述缓冲液的体积为所述混合溶液体积的3-8倍。
可选的，所述经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒，包括：
将所述混合溶液滴加至水溶液中，即可得到所述聚合物荧光纳米粒。
可选的，所述聚合物荧光纳米粒的粒径为20nm-100nm。
第三方面，本发明提供了一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括扩散片和偏光片中的至少一种，所述扩散片和所述偏光片的材质包括第一方面所述的聚合物荧光纳米粒。
可选的，当所述扩散片为单层结构，所述扩散片的材质包括所述聚合物荧光纳米粒。具体的，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒均匀分散在亚克力树脂中，经涂布形成所述扩散片。进一步可选的，所述扩散片中还包括散射粒子，使得光源通过时更好的进行散射。可选的，当所述扩散片为多层结构时，所述扩散片中至少有一层的材质包括所述聚合物荧光纳米粒。
可选的，所述偏光片包括聚合物荧光纳米粒层，所述聚合物荧光纳米粒层的材质包括所述聚合物荧光纳米粒。具体的，可以但不限于，当所述偏光片包括剥离保护膜以及依次设置在所述剥离保护膜上的粘着层、第一保护层、偏光层、第二保护层和表面保护膜时，所述聚合物荧光纳米粒可以设置在所述第一保护层和所述偏光层之间、所述偏光层和所述第二保护层之间、或所述第二保护层和所述表面保护膜之间，具体的，根据实际需要进行选择。可选的，所述聚合物荧光纳米粒层的厚度为500nm-1500nm。
本发明的有益效果：本发明提供了一种聚合物荧光纳米粒，用于液晶显示装置，包括聚合物纳米颗粒和负载在所述聚合物纳米颗粒上的罗丹明类染料和疏水平衡物，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起；所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物负载在所述聚合物纳米颗粒的内部和表面，可以避免罗丹明类染料发生团聚，提高吸收效率和荧光效率，疏水平衡物可以保证聚合物荧光纳米粒的电荷平衡；该聚合物荧光纳米粒的制备工艺简单，适合工业化生产；制得的聚合物荧光纳米粒可以吸收黄橙光并发射红光，减少黄橙光杂光的干扰，提升色域，同时发射红光保证亮度不变，在液晶显示装置中具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施提供的一种液晶显示装置结构示意图；
图2为本发明实施提供的一种液晶显示装置中扩散片的结构示意图；
图3为本发明实施提供的另一种液晶显示装置结果示意图；
图4为本发明实施提供的另一种液晶显示装置中偏光片的结构示意图，其中图4中(a)为第一种偏光片的结构示意图，图4中(b)为第二种偏光片的结构示意图，图4中(c)为第三种偏光片的结构示意图，图4中(d)为第四种偏光片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作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。
本发明提供了一种聚合物荧光纳米粒，包括聚合物纳米颗粒和负载在所述聚合物纳米颗粒上的罗丹明类染料和疏水平衡物，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起，所述疏水平衡物包括高氯酸盐、四苯硼钠、四(4-氟苯基)硼化钠水合物和三苯甲基四(五氟苯基)硼酸盐中的至少一种。
在本发明中，所述罗丹明类染料的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱可以看出其吸收峰集中在黄橙光范围内，发射峰在红光区域。因此，所述聚合物荧光纳米粒上的罗丹明类染料可以吸收黄橙光(570nm-610nm)并发射出红光(610nm-700nm)。
在本发明中，所述罗丹明类染料在所述聚合物表面，可以避免罗丹明类染料发生团聚而造成荧光猝灭影响荧光效率，有利于罗丹明类染料的分散，提高吸收效率和荧光效率，并且有助于提高其稳定性，更好的用于薄膜的制备中。
在本发明中，所述聚合物纳米颗粒具有三维网状空间结构，近似为球形，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物之间通过静电引力结合在一起并位于所述聚合物纳米颗粒的网状结构内部和表面，即负载在所述聚合物纳米颗粒上，可以避免罗丹明类染料发生团聚而造成荧光猝灭影响荧光效率，有利于罗丹明类染料的分散，提高吸收效率和荧光效率，并且有助于提高其稳定性，更好的用于薄膜的制备中。
在本发明中，所述罗丹明类染料为碱性染料，是在水溶液中能解离生成阳离子的染料，而疏水平衡物在水溶液中解离生成阴离子，所述罗丹明染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起，并负载在所述聚合物纳米颗粒上，使得聚合物荧光纳米粒整体正负电荷平衡，保证聚合物荧光纳米粒整体稳定性。
在本发明实施方式中，所述罗丹明类染料具有如式(ⅰ)所示的结构，
其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7独立地选自c1-c25的烷基、c1-c25的卤代烷基和c6-c25的芳香基中的至少一种，所述烷基为直链或带有支链的链状烷基，所述卤代烷基为直链或带有支链的卤代烷基。可选的，所述芳香基包括单环芳香基和多环芳香基中的至少一种。可选的，所述芳香基的结构为
在本发明实施方式中，所述聚合物包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚己内酯中的至少一种。
在本发明实施方式中，所述聚合物纳米颗粒的重均分子质量为10000-40000。
在本发明实施方式中，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-80nm。进一步可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-70nm、25nm-55nm或30nm-50nm。
在本发明实施方式中，所述聚合物荧光纳米粒中所述聚合物纳米颗粒与所述罗丹明类染料的分子数比为1：(1000-3000)。
在本发明实施方式中，所述聚合物荧光纳米粒的粒径为20nm-100nm。
本发明提供的聚合物荧光纳米粒包括聚合物纳米颗粒和负载在所述聚合物纳米颗粒上的罗丹明类染料和疏水平衡物，所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物通过静电引力结合在一起；所述罗丹明类染料和所述疏水平衡物负载在所述聚合物纳米颗粒的内部和表面，可以避免罗丹明类染料发生团聚，提高吸收效率和荧光效率，疏水平衡物可以保证聚合物荧光纳米粒的电荷平衡；该聚合物荧光纳米粒可以吸收黄橙光并发射红光，可以用于液晶显示装置中，减少黄橙光杂光的干扰，提升色域，同时发射红光保证亮度不变。
本发明还提供了上述聚合物荧光纳米粒的制备方法，包括：
分别配置含所述聚合物纳米颗粒的溶液、含所述罗丹明类染料的溶液和含所述疏水平衡物的溶液并混合在一起形成混合溶液，经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒。
在本发明实施方式中，所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液的浓度为1mg/ml-5mg/ml。进一步可选的，所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液的浓度为1.2mg/ml-4.7mg/ml、1.8mg/ml-4.1mg/ml或2.0mg/ml-3.8mg/ml。具体的，可以但不限于为所述聚合物纳米颗粒溶于乙腈溶剂中得到所述含所述聚合物纳米颗粒的溶液。
在本发明中，可以通过所述聚合物纳米颗粒溶液的浓度来控制所述聚合物纳米颗粒的粒径。可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-80nm。进一步可选的，所述聚合物纳米颗粒的粒径为20nm-70nm、25nm-55nm或30nm-50nm。
在本发明实施方式中，所述复合溶液中罗丹明类染料的浓度是所述聚合物浓度的10％-30％。进一步可选的，所述复合溶液中罗丹明类染料的浓度是所述聚合物浓度的12％-27％、15％-25％或16％-22％。
在本发明中，可以通过所述混合溶液中罗丹明类染料的浓度控制聚合物荧光纳米粒中聚合物纳米颗粒和罗丹明类染料的分子数量比。可选的，所述聚合物荧光纳米粒中所述聚合物纳米颗粒与所述罗丹明类染料的分子数比为1：(1000-3000)。
在本发明中，所述混合溶液中疏水平衡物的浓度根据所述罗丹明类染料的浓度进行选择，以保证聚合物荧光纳米粒的正负电荷平衡。
在本发明实施方式中，所述经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒，包括：将所述混合溶液中迅速加入ph7-8的缓冲液中，即可得到所述聚合物荧光纳米粒，所述缓冲液的体积为所述混合溶液体积的3-8倍。
在本发明实施方式中，所述经纳米沉淀法制备得到所述聚合物荧光纳米粒，包括：将所述混合溶液滴加至水溶液中，即可得到所述聚合物荧光纳米粒。
在本发明实施方式中，所述聚合物荧光纳米粒的粒径为20nm-100nm。
本发明提供的聚合物荧光纳米粒的制备工艺简单，适合工业化生产。
本发明还提供了一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括扩散片和偏光片中的至少一种，所述扩散片和所述偏光片的材质包括上述的聚合物荧光纳米粒。
在本发明实施方式中提供了一种液晶显示装置，具体的可以但不限于为直下式lcd，请参阅图1，所述直下式lcd包括反射板11、光源led12、扩散板13、扩散片14、增亮膜15、液晶显示控制板16以及外框17。可选的，所述扩散片14为单层结构，所述扩散片14的材质包括上述的聚合物荧光纳米粒。具体的，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒均匀分散在亚克力树脂中，经涂布形成所述扩散片14。可选的，所述扩散片14中还包括散射粒子，使得光源通过时更好的进行散射。可选的，所述扩散片14为多层结构。具体的，可以但不限于为所述扩散片14为三明治结构时，请参阅图2，所述扩散片14包括上层141、中间层142和下层143。所述下层143与所述扩散板13贴附。具体的，可以但不限于为所述上层141为所述聚合物荧光纳米粒、散射粒子均匀分布在亚克力树脂中经涂布形成。具体的，可以但不限于为所述中间层142的材质为高分子树脂。可选的，所述高分子树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酯、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的至少一种。具体的，可以但不限于为所述下层143为所述聚合物荧光纳米粒均匀分布在亚克力树脂中经涂布形成。可选的，所述下层143的厚度为100nm-300nm。
在本发明实施方式中提供了一种液晶显示装置，具体的可以但不限于为直下式lcd，请参阅图3，所述直下式lcd包括反射板21、光源led22、扩散板23、偏光片24、液晶显示控制板25以及外框26。请参阅图4，偏光片24包括剥离保护膜241、粘着层242、第一保护层243、偏光层244、第二保护层245和表面保护膜246，可选的，将本发明提供的聚合物荧光纳米粒均匀分散在亚克力树脂中并涂布形成透明的聚合物荧光纳米粒层247。可选的，所述聚合物荧光纳米粒层247的厚度为500nm-1500nm。将所述聚合物荧光纳米粒层247添加至偏光片24中成为偏光片24中的一层结构。请参阅图4中(a)，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒层247位于所述粘着层242和所述第一保护层243之间。请参阅图4中(b)，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒层247位于所述第一保护层243和所述偏光层244之间。请参阅图4中(c)，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒层247位于所述偏光层244和所述第二保护层245之间。请参阅图4中(a)，可以但不限于为所述聚合物荧光纳米粒层247位于所述第二保护层245和所述表面保护膜246之间。
在本发明中，液晶显示装置中的光源led发出的光经过该扩散片或偏光片后，所述扩散片或偏光片中的聚合物荧光纳米粒可以吸收黄橙光并发射红光，减少杂光的发出，同时提高色域并且保持原有的亮度。本发明提供的聚合物荧光纳米粒在液晶显示装置中具有广泛的应用前景。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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