量子点显示材料及器件2016

1、宽色域高稳定纳米量子点柔性显示材料曹元成， 博士，教授化学与环境工程学院，江汉大学,Tel：027-8449 0085； E-mail：,光电化学材料教育部重点实验室,目,录,个人简介,01,显示器件,02,QLED显示器件,03,面临的挑战,04,光电化学材料教育部重点实验室,江汉大学教育部重点实验室，博士，教授， 2015年武汉市“黄鹤英才计划”入选者 2014湖北省 “楚天学子” 2007-2014年分别在 Nottingham Trent University 、Newcastle University工作，主要从事功能材料的研究 研究方向（一）：高分子聚合物电解质等储能电池材料； 研

2、究方向（二）：量子点柔性显示材料与器件；,1. 个人简介：,光电化学材料教育部重点实验室,显示器是属于电脑的I/O设备，即输入输出设备。它可以分为CRT、LCD等多种。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。,1.简介,光电化学材料教育部重点实验室,CRT显示器学名为阴极射线显像管，是一种使用阴极射线管(Cathode Ray Tube)的显示器。 主要有五部分组成:电子枪(Electron Gun)，偏转线圈(Deflection coils)，荫罩(Shadow mask)，高压石墨电极和荧光粉涂层(Phosphor)及玻璃外壳。 它是应用最广泛的显示

3、器之一，CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点，而且价格更便宜。,光电化学材料教育部重点实验室,等离子显示器PDP（Plasma Display Panel）是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示设备。 成像原理：在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室（真空玻璃管）向其中注入惰性气体或水银蒸气，加电压之后，使气体产生等离子效应，放出紫外线，激发玻璃上的红、绿、蓝3色荧光粉而发出肉眼能看到的可见光，以此成像，利用激发时间的长短来产生不同的亮度。由于它是每个独立的发光体在同一时间一次点亮的，所

4、以特别清晰鲜明。等离子显示屏的使用寿命约56万个小时，会随着使用的时间，其亮度会衰退。,光电化学材料教育部重点实验室,光电化学材料教育部重点实验室,液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)，为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。 工作原理:给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如果给它配合偏振光片，它就具有阻止光线通过的作用，如果再配合彩色滤光片，改变加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光

5、量的多少，也可以形象地说改变液晶两端的电压就能改变它的透光度。,（CCFL冷阴极背光灯）,光电化学材料教育部重点实验室,优点,缺点,光电化学材料教育部重点实验室,5.LED显示器,发光二极管LED（Light Emitting Diode）是一种可以将电能转变成光能的半导体器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合产生光。,光电化学材料教育部重点实验室,其实LED依旧是一种LCD液晶电视，即LED为背光源的液晶电视,CCFL冷阴极背光灯，即为LCD电视,LED发光二极管背光源，即为LED电视,光电化学材料教育部重点实验室,LED做背光,相比CCFL有

6、许多的优点：,手机背光通常会用到4-5颗LED,笔记本电脑LED背光平均需要45颗LED；一台LED电视平均需要500颗LED。LED背光在中小尺寸显示屏中已经有一定的渗透。,光电化学材料教育部重点实验室,有机电致发光显示器件OLED（Organic Light Emitting Diode）OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。,器件结构主要分为五层：阳极、空穴层、发光层、电子层、阴极,下一代显示技术最有利的竞争者,利用电子和空穴在有机薄膜中复合发光而制备的显示器件,光电化学材料教育部重点实验室,OLED主要优势： 自主发

7、光 ，色彩好 ，对比度高 ，超薄，耗电量小 ，响应速度快 ，适用温度范围广等,光电化学材料教育部重点实验室,量子点（Quantum dots，QDs）是半导体纳米晶体，是一种粒径不足10纳米的颗粒。通常说来，量子点是由锌、镉、硒和硫原子组合而成。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。,HR-TEM image,core/shell structure,光电化学材料教育部重点实验室,QLED显示器,量子点发光二极管显示器件QLED(Quantum Dot LED) ，主要是采用蓝色LED光源照射量子

8、点的方式来激发红光及绿光。理论色域能比OLED高出50%以上，同时亮度也要更高，而且更省电，由于技术的简化，量子LED显示屏采用了稳定可靠的无机半导体材料，这降低了生产成本。 量子点(Quantum Dots)是一些肉眼无法看到的、极其微小的半导体纳米晶体，是一种粒径不足10纳米的颗粒。 量子点有一个与众不同的特性:每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。,光电化学材料教育部重点实验室,QLED的优势：,光电化学材料教育部重点实验室,QDs 显示器工作原理（1）,QDEF可取代LCD内部扩散膜的功能

9、，以及将蓝光转换为绿光以及红光。（图片取自Nanosys）,传统的白光LED显示器光谱（A）和QDs显示器光谱（B）的比较。,量子点薄膜(QDEF)中的量子点在蓝色LED背光的照射下将生成红光(R)和绿光(G)，并同部分透过薄膜的蓝光(B)一起混合得到白光，从而提升整个LCD背光的发光效果，将LCD色域提升30%。,QDs 显示器工作原理（2）,光电化学材料教育部重点实验室,光电化学材料教育部重点实验室,QDs三原色LED,QDs 显示器制备: 印章法,QDs 显示器制备: 层叠法,图6： The effects of increasing temperature on the relativ

10、e PL intensity ofdifferent sized CdTe quantum dots: (a) 3.5 nm, (b) 3.1 nm, (c) 2.8 nm, and (d)denatured ovalbumin-QDs (3.5 nm).,图5：Spectra of temperature-dependent CdTe quantum dots (3.5 nm). (a)Absorption spectrum at 280 K and photoluminescence spectra (b k) at: 278 K,283 K, 288 K, 293 K, 298 K, 303 K, 308 K, 313 K, 318 K, 323 K. (ex= 400 nm).,Talanta 74 (2008) 724729,Temperature,红移： 胶体性质聚集,光电化学材料教育部重点实验室,FRET：能力共转移,光电化学材料教育部重点实验室,光漂白,光电化学材料教育部重点实验室,手机屏幕覆膜效果图,石墨烯