量子点-聚合物在背光显示领域的应用与发展

量子点-聚合物复合材料因高发光效率（PLQY）、窄光谱宽度（FWHM）和可调颜色，在显示和照明领域极具潜力。但量子点稳定性差且难以大规模生产，需通过聚合物封装解决。聚合物凭借易加工、化学稳定、兼容性好等特性，成为保护量子点的理想材料。美能显示作为专注于研发显示行业精密高效检测设备的企业，将聚焦于量子点-聚合物材料在背光显示领域的应用与发展，推动其在宽色域背光显示领域的应用。

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背光显示技术

目前市场上使用的背光显示技术主要是光致发光（PL）型。光致发光技术常见于液晶显示器（LCD）中，其中采用蓝色发光二极管（LED）和下转换发光材料（如荧光粉或量子点）作为背光源。在显示设备的众多组件中，发光材料是决定显示性能的核心因素。

为了提供卓越的显示质量，发光材料必须具备几个关键特性：高发光效率、高色纯度、良好的稳定性。

光致发光液晶显示器结构示意图

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量子点背光显示的重要指标及相关参数

（1）色域与半峰宽：色域反映显示设备（如电视、电脑显示器、打印机等）的色彩显示能力，色域越大、色彩越丰富。半峰宽用于衡量发光材料光谱宽度，受多种关键因素影响，窄半峰宽有助于提升显示色域和色彩还原度。

（2）亮度与光致发光量子产率：背光源亮度对显示性能至关重要，尤其是在高动态范围（HDR）内容呈现、对比度以及强光环境下的色彩表现等方面。高亮度可增强可见性和色彩表现。光致发光量子产率（PLQY）是描述材料光致发光效率的一个关键参数，其值越高，显示亮度越高，热效应越小。

（3）使用寿命与稳定性：背光源使用寿命影响显示设备整体寿命和用户体验，受多种因素制约。量子点稳定性关乎显示质量，高稳定性量子点可避免光衰减和颜色变化。

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量子点背光源显示材料发展

（1）II-VI族量子点材料：从传统含镉量子点向无镉替代材料发展。含镉量子点性能优良，但存在毒性和污染问题；锌基量子点环保但量子效率和亮度较低；铜铟硫量子点虽无毒，但光谱带宽、稳定性差；合金量子点在性能和环保间取得平衡，但合成技术要求高、成本高。

II-VI族量子点材料表

II-VI族量子点图

（2）III-V族量子点材料：具有无毒和优异光学性能。磷化铟量子点是研究热点，可满足环保要求，但易产生表面缺陷；砷化铟量子点也是一种直接带隙半导体材料，其发射波长可通过调节量子点的尺寸来实现，覆盖从可见光到红外的整个范围。在背光显示中，砷化铟量子点更多地用于高端显示设备以扩展光谱（特别是在深红和近红外区域）。

Ⅲ-Ⅴ族量子点图

（3）钙钛矿量子点材料：钙钛矿（LHP）量子点展现出巨大的潜力，并被广泛认为是背光应用领域的一颗明星材料，但其稳定性问题，尤其是对水分、氧气、光照和温度的敏感性，仍是限制其广泛应用的主要障碍。如图所示，为解决这一问题，研究人员正通过表面改性、优化合成工艺以及封装技术等手段来提高钙钛矿量子点的环境稳定性。

钙钛矿量子点图

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量子点-聚合物材料合成及应用

（1）先合成后封装：是常见合成方法，能保证量子点质量和稳定性，但合成、纯化和封装过程复杂，存在界面问题，量子点易团聚，封装可能不完全。

（2）原位合成：量子点在聚合物基质中直接生成，可避免团聚和分散不均问题，增强量子点与聚合物相互作用，提高材料稳定性和光电性能，减少后处理步骤和成本。

（3）量子点封装于聚合物：量子点与其他材料形成复合材料，如量子点-玻璃复合材料可提高量子点热稳定性和水稳定性；量子点核-壳复合材料能有效抑制表面缺陷，提升量子点性能，在显示等领域应用前景广泛。

用于背光显示器的量子点聚合物材料表

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结论与展望

量子点-聚合物材料在背光源显示领域应用潜力巨大，可提升显示性能、降低成本。美能显示未来将集中关注柔性显示应用的探索以及显示材料的低成本大规模生产，有望推动显示技术进一步发展。

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

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