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「每日一问」为什么在LCD显示中光致量子点需要外置?_量子_偏光

乖囧猫 2024-11-26 11:23:22 0

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量子点发光模式有两种,一种是量子点作为光转换介质的光致发光,另一种是利用量子点直接作为发光点的电致发光。

量子点受到光照射时,除接管某种波长的光之外,还将发射出比原来所接管光波长更长的光,称之为光致发光。

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量子点接管引发光子能量后,处于价带中的电子跃迁到导带,并很快开释出能量又重新回到价带。
若电子返回时以发射光辐射的形式开释能量,称为发光。

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(图片来自网络侵删)

如图1所示,能级间隙随着量子点晶粒大小而改变,晶粒越大,能级间隙越小;晶粒越小,则能级间隙越大。
而量子点尺寸越小,发光颜色越偏蓝;反之,量子点尺寸越大,发光颜色越偏红。

图1、量子点发光的尺寸效应

电致发光量子点一样平常采取类似有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,简写为OLED)的三明治构造。
也便是在电子和空穴传输层之间夹着一层量子点薄膜,在外加电场浸染下电子和空穴迁移进入量子点膜层,并在此处复合形成激子,激子从引发态回落到基态的过程中放出光子,称为电致发光。

在液晶显示中利用的是光致发光的量子点技能。
如图2所示,其一样平常有以下3种构造:

图2、不同构造的光致量子点背光构造示意图

(1)On-Chip(在芯片上)是直接将量子点材料按放在蓝色LED芯片上,可以最大化量子点效率,且量子点材料花费仅约为On-Surface的万分之一。
这种方法哀求量子点材料在高温环境下保持稳定,且封装技能哀求高。

(2)On-Edge(在边缘上)是将量子点密封在细玻璃管中,并安装在侧入式背光的导光板的LED光入射部。
由于侧入式LED背光相较全体显示屏面积小得多,该方法花费的量子点较少(约为On-Surface用量的百分之一),但对量子点的稳定性哀求较高。

(3)On-Suface(在表面上)是将薄膜之间夹有量子点的膜片贴在背光源与液晶面板之间。
这种方法花费的量子点材料较多,但技能成熟。

下面我们回顾一下液晶显示的事理。
如图3所示是TN型常白模式的事情状态。
当不加电压时,自然光经由上面的偏光板(俗称下偏光板)变成线偏振光进入液晶盒,这时液晶分子从上到下呈扭曲排列,对线偏振光有旋光和双折射效应,到达下面的偏光板(俗称上偏光板)的线偏振光被旋转90后平行于下面的偏光板的透过轴出射,显示白态;当加电压时,自然光经由上面的偏光板变成线偏振光进入液晶盒,这时液晶分子从上到下受电场浸染垂直于电场排列,对线偏振光没有旋光和双折射效应,到达下面的偏光板的线偏振光保持振动方向垂直于下面的偏光板的透过轴被接管,显示暗态。

那么问题来了:上面先容的在液晶显示中利用光致发光的量子点技能的3种构造中,量子点都是在液晶盒的表面(外置),或者说都是在偏光板的表面,那能否将量子点做到液晶盒里面(内置)呢

要回答这一问题,实在只要回答量子点会不会改变光的偏振方向。

如图4所示,假设量子点会改变光的偏振方向,那么液晶的调制作用就会失落效,液晶模式就会失落败,内置也就不可行了(俗称漏光)。

图4、内置量子点改变和不改变偏振状态的液晶光透过示意图

下面我们再来做个小实验解答这一问题。
实验实在很大略,即将量子点膜设置在正交的上偏光板、下偏光板中间进行亮度丈量与打算。

如图5所示,首先丈量无量子点膜的正交偏光板模式下背光亮度与出射光亮度,然后打算背光亮度与出射光亮度之比。
实验结果是比拟值在200以上,解释只有很少光出射正交偏光板消偏良好。

图5、正交偏光板模式下光透过示意图

如图6所示,然后丈量有量子点膜的正交偏光板模式下背光亮度与出射光亮度,再打算背光亮度与出射光亮度之比。
实验结果是比拟值仅为个位数,从而可以知道:量子点改变了偏振光的偏振方向,将原来理应被上偏光板截止的光透了出去。

图6、正交偏光板模式下内置量子点改变和不改变偏振状态的液晶光透过示意图

由此得出结论:量子点改变了光的偏振方向。

既然结论是量子点在液晶显示中不能内置(也便是量子点一定要放不才偏光板之前,或放在上偏光板之后),那么有没有可能冲破这个“魔咒”?这里我们供应两个“伪办法”,一个办法是将上偏光板内置进液晶盒(例如金属光栅)并靠近液晶层,不在玻璃表面而在玻璃里面,量子点混入彩膜中;另一个办法是将量子点换成量子棒(同时具备光转换和光起偏功能),直接将各向都有的自然光调制成偏振光。
目前这两个办法的比拟度非常低,不过技能在进步,只要肯下功夫,一定能够成功。

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