高光效量子点光转化LED器件的制备及应用研究

发布时间：2020-04-15 07:53

【摘要】：本课题针对量子点光转化LED器件(QCLED)发光效率低,封装结构优化适用范围小等现有技术难题,首先对最常见的量子点光转化涂层(QCC)的基础参数进行了实验学习,主要基于重吸收问题,提出了适用于大多数QCLEDs的QCC配置方案;基于该方案,结合量子点散射能力差、热稳定性差等另外几大关键性问题,分别通过在QCC中掺入散射粒子和应用远程半球壳量子点膜的方式,实现了点胶型QCLED器件与远程型QCLED器件发光效率的提升;此外,课题进一步对应用QCLED的灯具系统进行了灯具结构研究设计,利用静电纺丝技术制备具有高散反射特性的聚合物薄膜,将其嵌入灯具系统中以提升灯具发光效率。主要研究内容包括:(1)量子点光转化涂层重吸收及光转化特性研究以光转化损失作为标准,重吸收特性作为主要研究对象,通过蒸发固化工艺制备了一系列QCCs,系统地研究了不同量子点浓度、光转化涂层厚度、注入电流大小对CdSe/ZnS QCC的影响;总结出了涂层基础参数对QCC重吸收能力影响的基本规律,得出高光转化能力、低重吸收损耗QCC的制备经验;(2)高光效量子点光转化LED的制备和性能研究以重吸收特性规律为基本指导,结合量子点散射能力弱、涂层散热能力差等特点,进一步对点胶型QCLED和远程型QCLED的发光效率提升做研究;分析纳米ZnO粒子掺入浓度对点胶型QCLED性能的影响,并制备出在最优纳米ZnO粒子掺入浓度下的高发光效率点胶型QCLED;对比传统平面远程QD膜与新型半球壳QD膜发光效率、颜色均匀性、散热能力的区别,制备出高发光效率远程型QCLED;(3)高光效量子点光转化灯具的制备和性能研究从灯具结构设计入手,研究了静电纺丝工艺所制备的聚丙烯晴(PAN)高聚物纳米纤维膜的散射、反射特性;对白光LED、远程量子点膜正贴、远程量子点膜反贴三种类型量子点灯具系统中杯壁、基板采用静电纺丝纳米纤维膜时的灯具发光效率进行了系统研究,最终制备出高发光效率QCLED灯具。
【图文】：

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通用照明及背光显示主要依赖白光 LED 技术[10]。目前，白光 LED 主要可由式实现：一是直接采用红绿蓝三基色 LED 芯片组合实现白色混光，如图 1-；二是利用短波长 LED 芯片激发下转换发光材料实现白色混光，如图 1-1（基色芯片合成白光技术虽然可以实现较好的显色性与较高的流明效率，但的工作电压差异将会导致器件驱动复杂程度的提高，成本也会大大提高，三同也会导致器件色温不稳定。而短波长芯片激发下转换材料发光技术具有成工艺简单、可靠性高、颜色可调、结构紧凑等优点，在学术及工业上均被证际意义的白光技术方案。短波长 LED 芯片激发下转换发光材料的技术方案紫外 LED 芯片激发多色下转换材料发出三基色合成白光、蓝光 LED 芯片激换材料发出黄绿光合成白光。由于紫外芯片的制备仍存在诸多技术难题，芯可靠性差、成本高等劣势突出，目前业界大范围采用了蓝光 LED 芯片激发材料来实现白光 LED 的技术方案。

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决方式[12]。目前，，高质量 YAG:Ce 荧光粉可通过高温固相反应法、溶胶-凝胶解法、共沉淀法等方法成熟地大规模合成，如图 1-2（b）所示，其效率与理化效率已十分接近。传统的下转换荧光粉通常分散于硅胶等透明基材后封装中，作为光转化涂层使用，如图 1-2（c）所示。荧光粉为微米尺度颗粒，其作用会影响各波长光线内部损耗及出射轨迹。为进一步提高白光 LED 光效均匀性及显色指数等关键性能，传统荧光粉涂层的研究已非常深入，主要包学特性[13,14]，建模仿真方法[12,15]，结构设计[16]及可靠性[17]等。大量荧光粉涂大地推动了白光 LED 的发展，然而现有荧光粉均含有稀土元素[18]，使 PC政策禁令限制，成本无法进一步降低，同时稀土荧光粉发光光谱的半峰宽度h at Half Maximum，FWHM）较宽（50~100nm），显色指数和色纯度都无法，难以适应新一代高品质 LED 光源的性能需求。因此，寻找一种发光性能下转换发光材料，进一步提高光源发光品质显得尤为必要。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8

【参考文献】