量子點-聚合物復(fù)合材料因高發(fā)光效率（PLQY）、窄光譜寬度（FWHM）和可調(diào)顏色，在顯示和照明領(lǐng)域極具潛力。但量子點穩(wěn)定性差且難以大規(guī)模生產(chǎn)，需通過聚合物封裝解決。聚合物憑借易加工、化學(xué)穩(wěn)定、兼容性好等特性，成為保護量子點的理想材料。美能顯示作為專注于研發(fā)顯示行業(yè)精密高效檢測設(shè)備的企業(yè)，將聚焦于量子點-聚合物材料在背光顯示領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，推動其在寬色域背光顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

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背光顯示技術(shù)

目前市場上使用的背光顯示技術(shù)主要是光致發(fā)光（PL）型。光致發(fā)光技術(shù)常見于液晶顯示器（LCD）中，其中采用藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）和下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料（如熒光粉或量子點）作為背光源。在顯示設(shè)備的眾多組件中，發(fā)光材料是決定顯示性能的核心因素。

為了提供卓越的顯示質(zhì)量，發(fā)光材料必須具備幾個關(guān)鍵特性：高發(fā)光效率、高色純度、良好的穩(wěn)定性。

光致發(fā)光液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖

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量子點背光顯示的重要指標(biāo)及相關(guān)參數(shù)

（1）色域與半峰寬：色域反映顯示設(shè)備（如電視、電腦顯示器、打印機等）的色彩顯示能力，色域越大、色彩越豐富。半峰寬用于衡量發(fā)光材料光譜寬度，受多種關(guān)鍵因素影響，窄半峰寬有助于提升顯示色域和色彩還原度。

（2）亮度與光致發(fā)光量子產(chǎn)率：背光源亮度對顯示性能至關(guān)重要，尤其是在高動態(tài)范圍（HDR）內(nèi)容呈現(xiàn)、對比度以及強光環(huán)境下的色彩表現(xiàn)等方面。高亮度可增強可見性和色彩表現(xiàn)。光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）是描述材料光致發(fā)光效率的一個關(guān)鍵參數(shù)，其值越高，顯示亮度越高，熱效應(yīng)越小。

（3）使用壽命與穩(wěn)定性：背光源使用壽命影響顯示設(shè)備整體壽命和用戶體驗，受多種因素制約。量子點穩(wěn)定性關(guān)乎顯示質(zhì)量，高穩(wěn)定性量子點可避免光衰減和顏色變化。

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量子點背光源顯示材料發(fā)展

（1）II-VI族量子點材料：從傳統(tǒng)含鎘量子點向無鎘替代材料發(fā)展。含鎘量子點性能優(yōu)良，但存在毒性和污染問題；鋅基量子點環(huán)保但量子效率和亮度較低；銅銦硫量子點雖無毒，但光譜帶寬、穩(wěn)定性差；合金量子點在性能和環(huán)保間取得平衡，但合成技術(shù)要求高、成本高。

II-VI族量子點材料表

II-VI族量子點圖

（2）III-V族量子點材料：具有無毒和優(yōu)異光學(xué)性能。磷化銦量子點是研究熱點，可滿足環(huán)保要求，但易產(chǎn)生表面缺陷；砷化銦量子點也是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，其發(fā)射波長可通過調(diào)節(jié)量子點的尺寸來實現(xiàn)，覆蓋從可見光到紅外的整個范圍。在背光顯示中，砷化銦量子點更多地用于高端顯示設(shè)備以擴展光譜（特別是在深紅和近紅外區(qū)域）。

Ⅲ-Ⅴ族量子點圖

（3）鈣鈦礦量子點材料：鈣鈦礦（LHP）量子點展現(xiàn)出巨大的潛力，并被廣泛認(rèn)為是背光應(yīng)用領(lǐng)域的一顆明星材料，但其穩(wěn)定性問題，尤其是對水分、氧氣、光照和溫度的敏感性，仍是限制其廣泛應(yīng)用的主要障礙。如圖所示，為解決這一問題，研究人員正通過表面改性、優(yōu)化合成工藝以及封裝技術(shù)等手段來提高鈣鈦礦量子點的環(huán)境穩(wěn)定性。

鈣鈦礦量子點圖

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量子點-聚合物材料合成及應(yīng)用

（1）先合成后封裝：是常見合成方法，能保證量子點質(zhì)量和穩(wěn)定性，但合成、純化和封裝過程復(fù)雜，存在界面問題，量子點易團聚，封裝可能不完全。

（2）原位合成：量子點在聚合物基質(zhì)中直接生成，可避免團聚和分散不均問題，增強量子點與聚合物相互作用，提高材料穩(wěn)定性和光電性能，減少后處理步驟和成本。

（3）量子點封裝于聚合物：量子點與其他材料形成復(fù)合材料，如量子點-玻璃復(fù)合材料可提高量子點熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性；量子點核-殼復(fù)合材料能有效抑制表面缺陷，提升量子點性能，在顯示等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。

用于背光顯示器的量子點聚合物材料表

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結(jié)論與展望

量子點-聚合物材料在背光源顯示領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，可提升顯示性能、降低成本。美能顯示未來將集中關(guān)注柔性顯示應(yīng)用的探索以及顯示材料的低成本大規(guī)模生產(chǎn)，有望推動顯示技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

原文出處:《Research Progress on Quantum Dot-Embedded Polymer Films and Plates for LCD Backlight Display》

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