超高色域图案化量子点彩膜的研究

平板显示中影响色域的两个关键因素为背光源发光光谱特性和彩色滤光片的透过光谱特性。在TFT-LCD的高色域领域,为了实现BT2020标准,我们开发了量子点光刻胶替代彩色滤光片的方法。首先合成新型的量子点光刻胶,将其作为色彩转换膜制备在彩色滤光片下方,通过背光激发量子点自发光,可得到色纯度更高的红绿光。研究表明,自主开发的量子点光刻胶可以有效地进行色转换,可耐受光刻工艺,在高温烘烤和碱性显影下,可保持一定转换效率,且能实现pattern化,避免目前用白光直接搭配彩膜的漏光问题,有效地提高色域。     

用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片

为了提高宽色域液晶显示器的光效率,本文提出了一种反射式彩色滤光片。首先计算了反射式彩色滤光片的光效率增强效果,然后设计了基于低中高折射率介质的多层堆叠结构([ABCCBA]⁸)的彩色滤光片,在使用带有黄色荧光粉的白光二极管(YAG-LED)和量子点(QD)背光单元时,光效率分别从17.4%提升到32.9%,从18.5%提高到58.9%,同时该结构的色域提高到了120.7%NTSC和131.2%NTSC。考虑背光模组中散射膜的作用,计算了入射光角度在20°以内时,带有YAG-LED和QD背光的LCD光效率依然分别大于32%和56%,色域基本不变。这些结果在宽色域液晶显示器中具有重要的潜在应用前景。     

基于不同色转换方式下占空比与色差的关系

LCD背光的色彩转换包括蓝光激发YAG黄粉、蓝光激发β-SiAlON+KSF红粉、蓝光激发红绿量子点材料等3种方式。在数字调光模式下,3种色彩转换方案在不同电流占空比条件下的亮度变化趋势基本呈线性关系,但色坐标变化趋势差异明显。随着电流的变化,蓝光激发β-SiAlON+KSF红粉转换方案样品在3种样品中色坐标变化差异值最大,且红色变化比绿色明显。蓝光激发红绿量子点转换方案的色坐标变化介于其他两种方案之间,且绿色变化比红色明显。经分析,色坐标变化差异与红绿粉的量子激发效率差异有关。通过缩短KSF粉余辉时间及驱动电流调光周期可以消除“红爆”现象。     

基于金属-电介质-金属结构的滤波器提升LCD色域的研究

为了拓宽LCD的色域,提出了在背光系统中添加基于TiO2-Ag-TiO2-Ag-Glass膜层结构的滤波器来优化背光源光谱。所提出的滤波器在可见光范围内可以仅通过红、绿和蓝3种颜色的光,而反射其他颜色的光。利用TechWiz 1D软件模拟了滤波器对于LCD色域的影响。当所提出的滤波器分别与黄色荧光粉(pc-WLED)、新红粉(KSF-LED)以及量子点(QD)背光源相结合时,LCD的色域分别从72%提升至102.6%NTSC,从92.3%提升至113.8%NTSC,从104.3%提升至119.9%NTSC。当入射光的角度从0°增加到40°时,3种背光源的色域变化都很小。模拟结果表明基于金属-电介质-金属(MDM)膜层结构的滤波器拥有小的角度依赖性,因此对实现宽色域LCD,是一种非常有效的方法。但其光利用率很低,3种背光源的光效率分别为26.5%、35.4%以及40.7%。     

激光量子点背光显示模组光强度对色域影响的研究

采用调节光源亮度和调整量子点膜排列方式的方法对亮度和色域的相关性进行了研究。结果表明激光光源的亮度与量子点膜显示器的色域存在非线性关系,通过优化激光光源的亮度可提高激光量子点膜背光显示器的显示色域。同时,提出了采取量子点膜不同的组合和放置顺序的方法,以减小光强对色域影响的灵敏度。     

量子点电视技术浅析

本文分析了WLED电视的技术缺点和量子点电视的技术优越性。传统的WLED电视大多采用“蓝光LED＋黄色荧光粉”的发光模式,虽可让人感觉到白光,不过缺乏红光和绿光使得混色较为困难,是导致色域覆盖率偏低和背光转换效率不高的原因。近年来,随着量子点发光技术的成熟及其在液晶背光中的应用,量子点电视应运而生,性能十分优越。与传统WLED电视比较,量子点电视的色域和能效更高,所以其画面色彩更自然亮丽,并且兼顾节能环保。     

液晶显示用量子点扩散板的研究进展

扩散板作为液晶显示器（Liquid Crystal Display,LCD）背光中不可或缺的重要部件，可起到雾化光线的作用。常见的扩散板主要有表面微结构型与粒子散射型两种，主要性能参数是雾度及透光性，加入量子点的扩散板还具备色转换和改善色彩呈现能力的特性。相较于量子点色彩增强膜，量子点扩散板具有制备工艺更简单、成本更低、雾化能力更高等优势，非常适合于Mini-LED背光源。本文对液晶显示用扩散板的研究进展做了简要概述，并着重介绍了多层结构的量子点扩散板的制备工艺及性能。在稳定性方面，所制备量子点扩散板在高温高湿（60℃/90%RH）环境下可长时间储存，在蓝光照射条件下（中心波长450 nm,45℃/85%RH）的T95寿命超过了1 000 h。同时，该量子点扩散板在450 nm蓝光Mini-LED背光照射下的亮度均匀性高于80%，蓝、绿、红光的半峰宽分别小于20 nm、25 nm、25 nm，色域覆盖率达到了DCI-P3标准的99.58%。总之，该量子点扩散板兼具优异的色转换与匀光的功能，且寿命稳定，有望在大中型尺寸液晶显示器中得到大规模应用。     

应用于液晶显示背光的量子点光转换膜研究进展

胶体量子点由于具有宽吸收、窄发射、可溶液加工等优异光学特性，可以赋能液晶显示技术实现高色域的画质效果而获得越来越多的产业应用，目前应用范围较广的产品为量子点光转换膜。典型的量子点光转换膜为上下阻隔膜加中间量子点树脂的三明治结构：上下阻隔膜起到隔绝水、氧，实现保护量子点中间层的作用；量子点树脂层为实现量子点光转换效果的重要载体，一般包含红色和绿色量子点材料，在背光蓝色LED的激发下发射红光和绿光，并与透过的蓝光一起实现R/G/B的三基色白光，可以实现100%NTSC以上色域覆盖。量子点光转换膜从最开始昂贵的高阻隔(10^-3～10^-4 g·m^-2·day^-1)方案逐渐发展为高性价比的较低阻隔(10^-1 g·m^-2·day^-1)技术方案，进而使产品应用得到普及。其产品形态也从最开始的大尺寸电视产品1 397～2 159 mm (55～85 in)，逐步渗透到显示器、笔记本、车载、平板、VR以及可穿戴等中小尺寸显示产品等。因其能够大幅提高产品...     

量子点应用于液晶显示背光的研究

针对现有的量子点薄膜液晶显示背光技术中存在的材料利用率低和光学效率不高的缺点,提出了直接在导光板上制备量子点微结构的方法。新的背光架构由蓝光发光二极管(LED)激发量子点形成高显色性的白光。根据搭建显示背光系统模型,研究光线追踪的仿真模拟和光学参数优化,证明新结构的量子点背光具有高出光效率和低成本的优点。实验与理论结果相一致。     

入射角调谐的三基色导模共振滤光片

介绍一种入射角调谐红绿蓝三基色导模共振滤光片(GMRF)的实现方法。利用严格耦合波理论(RCWA)分析入射角对导模共振滤光片反射光谱的影响,用TM偏振波在斜入射下得到两个不同位置的共振峰,通过调节入射角,使两个共振峰分别落在可见光波段和红外波段,并通过调整角度实现对可将光波段滤波波长的调谐。通过对参数的优化、调整,设计并制作了周期为544 nm的红、绿、蓝三基色导模共振彩色滤光片,结果显示该结构在26.8°、39.6°、46.0°入射角得到了良好的红、绿、蓝三基色,效率均在80%左右,半峰全宽约为5 nm。当其作为蓝、绿两色滤光片工作时,与传统亚波长导模共振结构相比,其周期相对较长,从而大大降低光栅制作难度。实验结果实现导模共振结构在彩色滤光片方面的应用,并对大周期导模共振器件的制作提供了积极的指导。     

14—16μm红外带通滤光片及其主要工艺技术

14～16μm红外带通滤光片成功地应用于我国自行研制的二十余颗卫星上。本文介绍了该滤光片的膜系和光学特性,比较详细地介绍了主要工艺技术:即滤光片转动机构和换片机构的温度平衡,加温方式与膜层吸收的关系,基片温度的控制,膜系测控,以及它们对滤光片光学特性的影响。     

智能型植物工厂光谱监测中的光学膜设计

介绍了一种设施农业中用于光谱监测的光学膜设计,主要利用截止滤波器的组合得到了三种设施农业用光学膜——红光膜、蓝光膜及红蓝滤光膜,红、蓝光中心波长分别在 460nm和660nm,透光带宽约50nm。红、蓝光透光波段根据植物对光谱的需求设定,在实际应用中可根据需要设定其透光的中心波长及带宽。该滤光片可用于制作设施农业及农业研究中的光谱监测单元,该光谱监测单元是将特定的光学膜片置于晶硅光伏芯片上,通过测定光伏芯片的发电量来监测光学膜片预设波段的光强度。     

利用PbS量子点波长转换膜实现近红外电致发光

采用聚合物poly(N-vinylcarbazole) (PVK)掺 杂小分子蓝色荧光材料 N,N′-bis(naphthalen-1-y)-N,N′-bis(phenyl) benzidine (NPB)作为蓝色发光层, 将PbS量子点与环氧树脂的混合 物涂覆在ITO导电玻璃背面作为波长转换膜,制备了结构为PbS QDs/Glass/ITO/PVK:NPB /Al的近红外波 长转换有机电致发光器件(OLED)。蓝色发光层中,NPB发出峰值位于445nm的蓝光。通过控制前驱体S/Pb比例调节PbS量 子点的粒径,正向电场下获得900～1600nm范 围可调节峰值的近红外光发射。经过优化波长转换膜中PbS量 子点比例,增强了波长转换膜对蓝光的吸收,当PbS量子点比例为10%左右时器件发射强 度最高。     

钙钛矿量子点玻璃背光应用

随着人们生活水平和社会经济的提升，对具有优良显色性和色彩再现力的液晶显示器的需求急剧增加。然而，商业使用的传统稀土掺杂的荧光粉转光层由于发射半峰宽太宽已经无法满足宽色域显示的需求，因此迫切需要开发一种新材料以实现宽色域显示。钙钛矿量子点玻璃因其优异的光学性能与卓越的稳定性被认为是背光显示器中传统荧光粉转光层的理想替代品，在显示行业具有广泛的应用前景。本文综述了钙钛矿量子点玻璃背光结构的应用方式，并对近年来钙钛矿量子点玻璃在背光应用的研究现状与发展中所面临的挑战进行了概括，最后对其进行了展望。     

CdTe/CdS、CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点制备及荧光特性

核壳半导体量子点材料因其在修复单量子点表面缺陷方面的特殊性能,极大地提高了量子点的光学性能而受到人们的研究。改进了CdTe核心的制作方法,使用小型三口瓶替代传统的小烧瓶作为反应容器,制备碲氢化钠,合成了不同核心尺寸、不同壳层厚度与不同壳层材料的10种CdTe/CdS、CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点。对10种核壳结构半导体量子点材料进行紫外可见吸收光谱及荧光光谱测试,并分析其荧光特性。量子点在紫外可见波段的吸收光谱表明随着量子点尺寸的增大,吸收峰发生红移。通过实验结果与分析可推断出CdTe/CdS量子点荧光寿命和强度的不同是由于核心和壳层尺寸的不同量子点在I型和II型中相互转换;CdTe/ZnS的壳层厚度增加时,由于ZnS的壳层降低了核心外表的悬空键和表面缺陷态的数量,使电子空穴对复合机率加大,使得荧光峰位产生了红移。     

CCD彩色滤光片的制备与集成技术研究

介绍了彩色CCD的器件结构和成像原理,采用彩色光刻胶光刻法实现了彩色滤光片的制备,并通过分析彩色滤光片缓冲层、滤光片厚度和固化工艺等对滤光片性能的影响,获得了彩色滤光片的片上集成技术,并将其集成在512×512帧转移CCD器件上,完成了性能评价与成像验证.测试结果表明:制备的彩色滤光片主线透过率大于80％,光谱串扰小于15％,色纯度大于75％,集成该滤光片的彩色CCD成像色彩空间与sRGB相当,能够满足大多数CCD相机彩色成像的要求.     

面向量子点电致发光二极管的蓝光InP和ZnSe量子点研究现状

作为传统显示器强有力的竞争者之一,量子点发光二极管（QLED）在显示领域备受关注。然而,高性能蓝光QLED器件的发光材料中通常含有镉或铅,这两类重金属有毒元素对人体健康和生态环境不利,也阻碍了QLED器件的规模化商用进程。因此,高质量无镉无铅型蓝光量子点材料的研发成为推动新型显示产业发展的动力和业界迫切追求的目标。历经数十年发展,InP和ZnSe等无镉无铅量子点材料的蓝光发射性能已取得较大进步,随着合成策略及蓝光材料的进一步优化改进,环境友好型蓝光量子点发光二极管器件性能有望追上传统红、绿光量子点器件的步伐。本文分别从合成优化手段、表面包覆策略、核壳结构类型、发光性能参数等方面进行汇总,系统综述了当前无镉无铅型蓝光InP和ZnSe量子点材料的研究进展,指出了QLED蓝光材料未来的发展方向。     

用全息分色法制作彩色全息图

通过使用三张编码全息片和三种滤光片,用白光将彩色正片的红、绿、兰三色信息记录在一张或两张全息片上。用单色激光同时再现出记录的三种颜色信息的光强分布,并将它们记录在同一张全息片上作成彩色全息图。本方法的显著优点是消除了影响彩色全息图质量的激光斑纹及提高了彩色全息图制作中的光功率利用率。     

三基色滤光片的设计

为了得到纯正的三基色,以实现大色域显示功能,采用光学薄膜技术的传递矩阵方法进行了模拟计算,分别得到红、绿、蓝三色的F-P滤光片,并将其叠加在一起,得到将显示光源中杂色滤除、留下三基色的滤光片。结果表明,三基色滤光片很好地满足了设计要求,如果应用于显示技术,可以很好地提高显示器的彩色显示功能。     

基于包-全法的红外滤光片光学参数测量方法

为了研究准确性更高的复杂多层膜光学参数测量方法,测量实际镀制红外带通滤光片的光学参数,对红外滤光片研制过程的设计优化与工艺的改进具有重要的指导作用。首先,在研究传统薄膜光学参数光谱测量方法的基础上,提出了包-全法,并研究了该方法的基本思想、物理模型以及优化算法;其次,设计制备了2 000~8 000 nm谱段内膜料单层膜和高透射率、宽截止中波带通红外滤光片,通过对比测量单层膜光学参数反演计算光谱与实测光谱的差异,验证了包-全法测量膜料单层膜光学参数的准确度及有效性,依据测量结果确定了膜料色散关系,甄别了膜层工艺的优劣;最后,采用包-全法与全光谱拟合反演法对红外滤光片的光学参数作了对比测量验证。结果证明:该方法能够准确测量红外滤光片的光学参数,测量结果可用于指导修正设计与工艺之间的匹配性,进而研制了性能更好的红外滤光片。