量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域, 其中最突出的特点是光谱调谐方便, 只需要改变材料的尺寸, 就可实现发光光谱的调谐。 结合实际应用的需要, 选取CdSe材料作为主要研究对象, 通过改进工艺, 采用希莱克技术隔绝水氧, 使用高温热注入法, 调整原料中镉源和锌源, 硒源和硫源的比例, 获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm, 发光峰分别为625和525 nm, 半高宽分别为30和28 nm, 荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、 色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。 然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究, 采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料, 通过改进封装方式, 对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护, 同时引入PMMA透镜包覆, 从根本上隔绝水氧。 最终得到的量子点白光LED, 红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm, 半高宽别为20, 28和30 nm, 三段光谱发射峰两侧对称性良好, 有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题, 并同时实现了单色性好、 色纯度高、 色彩饱和度高等优点。 在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试, 得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED, 这是非常接近标准白光的色坐标。 其色温为5 094 K, 光效达到94.72 lm·W-1, 显色指数Ra可达78.6, 寿命超过400 h。 最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源, 根据测试获取的白光量子点LED发射光谱, 可以得到sRGB颜色三角形, 即色域, 通过对比NTSC1931标准色域, 得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。 开发的LED背光由240个白光量子点LED制成, 并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板, 这一结果将进一步开发量身定制的量子点, 特别是在高性能显示器应用领域。

量子点材料因具有发光波长可调, 色度纯, 量子效率高等优异特性而受到广泛关注, 在光致发光高色彩显示方面有着巨大的应用潜力。本文综述了量子点背光技术的研究进展, 主要对比了QDs On-Chip、QDs On-Surface及QDs On-Edge 3种量子点背光主流技术的基本原理及结构, 并分析了它们在液晶显示领域的应用, 未来前景及面临的挑战; 然后介绍了几种新型的量子点背光技术, 并对两种量子点背光新技术进行重点说明: 一种是采用低温注塑成型工艺将量子点与高分子材料均匀混合为一体, 用于制备直下式背光的量子点体散射型结构扩散板; 另一种新技术是采用丝网印刷或喷墨打印工艺将量子点转印至导光板表面, 形成应用于侧入式背光的量子点网点微结构导光板。这两种背光都具有制备工艺简单、成本低、生产效率高等特点, 对高色域液晶显示的研究及发展意义深远。

量子点是一种宽吸收、窄发射、荧光量子产率高的新型荧光材料, 是优秀的显示用发光材料, 研究量子点材料在显示技术上的应用有助于实现显示屏幕的高画质和轻薄化。随着人们对高色域显示的追求, 量子点材料不仅会在液晶显示屏上大量应用, 同时也将是有机发光材料的有力替代者, 未来AMQLED将与AMOLED实现归一化发展。文章详细介绍量子点光致发光以及电致发光在显示技术上的多种应用, 阐述量子点背光、量子点彩膜以及AMQLED等不同量子点显示技术的原理, 并分析不同技术的特点及其发展趋势。

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。