量子点液晶显示背光技术分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 量子点液晶显示背光技术分析 【摘 要】量子点，又称为纳米 晶，是由有限数目的原子组成，3 个维 度上的尺寸均在纳米数量级。日新月异 的显示技术，经历了数代变迁，但每一 代新技术的出现都从未离开过新材料的 发展。量子点背光技术因为在色彩表现 力方面的卓越表现，受到越来越多研究 人员的关注和青睐。下文先简单介绍了 量子点材料，接着探究了量子点液晶显 示背光技术。 中国论文网 /1/view-12948342.htm 【关键词】量子点；液晶显示； 背光技术 一、 导言 21 世纪是一个信息与显示的时代， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 显示技术无处不在，从日常使用的智能 手机、平板电脑等小型显示设备，到家 庭电视、广告显示屏等大型显示设备， 都与显示技术息息相关。作为一种新颖 的半导体纳米材料，量子点具有许多独 特的光学性质，诸如发光效率高、发射 光谱窄、发射光谱可调等，这些性质都 是量子点得以在显示器件中应用的重要 前提。文章就想内容作出简析。 二、 量子点材料简析 量子点（QD）是一种新型的纳 米荧光材料，它是由 II-VII 族或 III-V 族元素组成的。量子点的晶粒直径只有 约 210 nm，仅相当于 1050 个原子 的宽度。其电子和空穴位都被量子限域， 连续的能带结构变成具有分子特性的分 立能级结构，受激发后可以发射荧光。 量子点最大的特点是能级间隙随着晶粒 大小而改变，晶粒越大，则能级间隙越 小，晶粒越小，能级间隙越大。而量子 点越小，发光颜色越偏蓝，反之，量子 点越大，发光颜色越偏红。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 在无辐射薄膜晶体管有源矩阵液 晶显示器（TFT-LCD）应用方面，最具 代表性的技术是 3M 公司提出的将量子 点材料成膜后搭配蓝色 LED 光源的背 光模块结构，并开始应用到液晶显示器 当中。按照 Adobe RGB 的标准，一般 的液晶显示器（LCD）只能提供 70%的 色域，而加入量子点膜的 LCD 则可以 提供 100%的色域。但是目前量子点薄 膜技术主要存在材料利用率不高，成本 高昂，光学效率不高的缺点。根据 3M QDEF 技术的结构，量子点膜被上下两 层阻挡膜阻隔保护，除了 LED 侧引入 的激发光源之外，在 QD 层中又发生了 量子D 化而诱发其他波长的光线，而 膜材料密度成份变化以及其界面层微结 构（粗糙度，界面折射率变化）引起的 传输转换都会造成光的损耗。这使得从 导光板（LGP）出射的光无法全部透过 量子点膜，造成光的浪费。 三 、量子点液晶显示背光技术 （一）量子点背光技术的封装结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 构 根据量子点材料封装方式的不同 可以分为 3 种类型：第一种封装方法 On-surface 是将量子点嵌入两层氧气阻 隔薄膜中，再将量子点薄膜放Z 于 LED 背光和液晶盒之间。这种方法消耗 的量子点材料较多，但技术成熟，近年 来三星、LG 、TCL 等各大厂商均采用 该法。以 3M 和 Nanosys 的 QDEF 技术 为例，其液晶面板最外层覆盖着一层透 明、柔性的超薄屏障层膜，厚度仅有 55m，可以有效防止水、氧气对内部 量子点膜的侵蚀，水氧穿透率小于 1*10-3g/m2/day，其轻薄度、柔韧性、 抗撞击性均优于玻璃材质。通过独特的 夹层结构设计，有效减小了热量和光通 量对量子点的损耗，目前 QDEF 的寿命 为 23 万小时，3M 预计未来能达到 7 万小时；第二种封装方法 On-edge 是将 量子点放在密封玻璃管内，Z 于屏幕 边缘的 LED 条上方，由于侧光式 LED 背光相较整个显示屏面积小得多，该方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 法消耗的量子点较少，约为 On-surface 用量的百分之一，但对量子点的稳定性 要求较高。目前主要是 QD Vision 的 Color IQ 技术采用这种封装方法；第三 种封装方法 On-chip 是将量子点直接封 装到 LED 管内，可以最大化量子点效 率，量子点材料消耗仅约为 On-surface 的万分之一，但是由于这种方法要求量 子点材料在高温环境保持稳定，且封装 技术要求高，目前行业内暂时没有公司 采用这种封装方法。最新的技术方向是 在量子点与蓝光源之间留出部分空间， 以降低量子点工作温度。 （二）量子点背光技术中的无机 复合材料与工艺 量子点发光材料的稳定性是目前 应用中的技术关键。除了从结构层面上 （核壳结构与合金化结构等）提高材料 的稳定性之外，量子点发光材料的稳定 性还可以通过与其它基质材料复合的方 式来优化和改善，量子点发光材料与基 质材料复合在一起可以形成新的稳定结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 构。常用的基质材料分为有机和无机两 大类，有机材料以硅胶树脂、环氧树脂、 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 、聚苯乙 烯（PS）等透明聚合物为主，无机材料 以各种氧化物和无机盐为主，最近的一 些研究表明，采用无机材料作为量子点 的复合基质得到的复合材料具有更好的 稳定性表现，对于“ 芯片封装型 ”以及 “侧管封装型 ”的背光结构来说，量子点 发光材料的稳定性是限制其应用的关键， 因此，关于量子点与无机基质材料复合 的研究报道层出不穷，研究人员都希望 发展新的复合技术来获得可以稳定使用 的复合发光材料。 （三）背光结构的光学仿真模拟 简析 按照新型量子点背光封装方式， 使用光学模拟软件 LightTools 进行仿真 模拟，以 10.1液晶显示器背光模组为 例来验证结果。LightTools 光学设计软 件是一款高精度的三维光学建模工具。 该软件自带光学膜片元件库和光源库， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 其膜片库自带 3M 公司的所有增亮膜 （BEF）和反射式偏光增亮膜（DBEF ） ， 其光源库涵盖了 4 大 LED 公司的近 400 种 LED 光源，可以直接调用来进行液 晶显示的背光设计。它利用蒙特卡罗光 线追迹的技术做光学与机械结构间的仿 真。当光源发射出的光束穿越整个光学 系统，光束可以自动地分裂为反射、折 射、偏振光及散射的分量。通过对这些 光线的统计平均，就可以得到整个光学 系统的光学性能评价。 四 、总结 综上所述，液晶显示作为现今社 会各领域主流的显示技术越来越受到人 们的青睐，随着生活水平的提