量子点图像显示关键技术的研究与实现

《量子点图像显示关键技术的研究与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、量子点图像显示关键技术的研究与实现摘要：量子点发光分为光致和电致两种方式，在显示领域具有独特的优势和广泛应用前景。文章研究了量子点LCD和QD-LED两种新型显示技术和实现方法，提出了量子点电视的相关技术标准，给出了熊猫55�剂孔拥�LCD样机实测色域相关数据，通过对比量子点LCD与OLED，QD-LED与OLED及LCD这几种显示方式的主要性能展现了量子点显示技术的优越性。中国8/vie　　关键词：量子点；QD-LED；广色域；�致发光；光致发光；图像显示文献标识码：A　　中图分类号：TN873：1009-2

2、374（2017）05-0022-04DOI：10.13535/j.ki.11-4406/n.2017.05.011　　1概述　　通过在GaN基蓝光LED（波长450～470nm）上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层可以产生白光。当LED芯片加电后发出的蓝光通过荧光涂层后会有一部分蓝光被高效地转换成具有较宽光谱（光谱中心约为580nm）的黄光。该黄光再混合LED自身的蓝光后色泽呈现出较窄色域的白光。目前，大部分白光LED都是采用这种方式制成的。随后又成功研制出基于有机物的电致发光显示器件（OLED）。OLED在装置寿命、

3、效率以及亮度等性能上经过重大改良后已经步入市场，但存在亮度较低、寿命较短以及封装材料昂贵的等缺点。　　2002年，美国麻省理工大学Coe等人，首次把有机材料和高效发光的无机纳米晶体相结合构建成一种新型发光器件。量子点材料具有发光光谱可调、半峰全宽窄、发光效率高、性能稳定等诸多优点。　　2量子点及量子点显示　　量子点是一种半导体纳米晶体，在空间三个维度的尺存通常小于20nm，内部量子限域效应十分明显，电子和空穴被量子限域，具有分立的能级结构，使得量子点具有独特的光学性质。受到光或电的激发后，量子点便会发光，量子点

4、产生光的颜色由它的组成材料和形状大小决定。这一特性使其能够改变发光的颜色。以CdSe/ZnS量子点为例，当发光核的尺寸从2.5nm增加到6.3nm时，对应发射峰的波长会从480nm改变到640nm，光谱颜色也会由蓝色逐渐变为深红色。典型的量子点发光频谱波长范围如图1所示。目前，由锌、镉、硒和硫等原子组合而成的量子点材料技术已经进入应用阶段。　　量子点的优点简单归纳如下：（1）发光的频谱覆盖范围宽，从可见光波段延伸至红外波段；（2）光学性能比有机材料稳定；（3）发光的半峰全宽（F）可小于20nm；（4）量子效率可

5、达到90%；（5）与传输层有机材料混合后可以制作QD-LED。　　目前，量子点在显示技术领域的实现方式大体可分为电致发光（EL）和光致发光（PL）两大类，主要包括以下三个应用方面：（1）基于光致发光特性的量子点背光源（QBLU）；（2）基于光致发光特性的量子点分色滤光器（QDCF）；（3）基于电致发光特性的量子点发光二极管显示（QD-LED）。　　以上三个方面的应用在显示性能上各具优点。特别是QD-LED，可以直接做成显示器件，制造出极薄、极轻的显示屏，其性能将超越OLED显示屏。　　3量子点LCD显示　　QB

6、LU技术在实际应用中是将蓝光LED芯片结合量子点材料后产生白色背光，由此制成的液晶显示器被称为量子点LCD。在LCD显示器中使用量子点PL技术可以明显提高图像的彩色性能，该技术一般被称作第一代量子点显示技术。如表1所示，量子点LCD与OLED显示器相比，在图像色彩性能以及产品成熟度等方面具有优势。　　3.1量子点背光源技术　　量子点QBLU技术基于PL特性产生白光背光源。在外界光源激发下，量子点层电子吸收激发光的光子能量复合发光。这种量子点PL白光大致有以下两种实现方案：（1）直接白光机制：指发光层中只有一种发

7、光量子点，经紫外LED芯片发出的紫外光激发后发出多种颜色的光，直接复合产生白光。该机制中量子点的发光效率较低，尚未实现最终应用；（2）颜色转换机制：一般是指用蓝光激发红、绿量子点后制备成白光。颜色转换产生白光是由LED芯片发出的蓝光部分被量子点吸收转变成绿光和红光，再利用RGB三基色配色原理与剩余蓝光复合形成白光。　　如图2所示，目前在液晶显示背光模组中通过颜色转换方式使用QBLU技术常见的方法有以下三种：（1）On-Chip方式：直接将量子点材料放在蓝色LED芯片上；（2）On-Edge方式：将量子点密封在细

8、玻璃管中并安装在背光模组导光板边缘的背光入口处；（3）On-Surface方式：将中间夹有量子点材料的片状薄膜加在导光板或扩散板与液晶面板之间。　　通过对色转换效率、光提取效率、波长利用效率等特性指标进行评价，业界普遍认为On-Surface方式最佳。图3是美国3M公司的QDEF结构示意图。从该图中可以看到，为了增加阻隔水汽和氧气功能，QDEF双面都贴合了透明、超薄、柔性的阻隔膜。此外