量子点技能是当时液晶显现范畴最抢手的技能之一，量子点的窄发射特性使其能取得更鲜艳的颜色和更广的色域，契合液晶显现器（LCD）未来展开方向。传统涣散板可柔化光线，使出光面亮度均匀散布，在此基础上参加量子点的涣散板还具有颜色从头界说和改进颜色出现才能的特性。量子点涣散板作为传统涣散板与新式量子点技能的结合运用，是LCD在与OLED的竞赛中的有力兵器。

　　近来，福州大学、闽都立异试验室、TCL电子有限公司的联合研制团队在《液晶与显现》（ESCI、Scopus，中文中心期刊）2023年第3期“量子点液晶显现运用技能”专栏宣布了题为“液晶显现用量子点涣散板的研讨进展”的总述文章。

　　文章扼要概述了液晶显现中涣散板的研讨进展，一起侧重介绍了自主制备的多层结构量子点涣散板，对其光学功用与安稳性进行了测验评价，展示了量子点涣散板带来的均匀性和色域进步的重要意义及其在LCD中的运用远景。

　　当时， LCD的背光结构首要分为侧入式及直下式两种，而直下式背光一般选用Mini-LED与量子点颜色增强膜相结合的办法，详细结构如图1所示。背光模组为液晶模块供光，通过调理液晶层的光线透过率来操控各分区显现画面的明暗。规范的LED的在出光面上呈朗伯散布，其在作为背光源时会构成画面明暗不均的问题，影响视觉聚集。尽管通过改动LED的光线散布可进步出光面亮度均匀性，但在没有涣散板的情况下，仍很难做到彻底均匀。涣散板的透光率和雾度影响着出光亮度与均匀性，关乎着终究成像的好坏。为到达更好的显现效果，背光模组需满意高亮度、高均匀性、广色域、可部分调光等要求。

　　众所周知，光线在通过折射率不同的介质时会发生折反射。因而，通过涣散板的外表微结构或散射粒子等使之发生散射，可进步出光均匀性。依据光散射原理的不同，涣散板首要分为外表微结构型涣散板与粒子散射型涣散板两种。

　　外表微结构型涣散板的外表具有周期性微结构，如微透镜阵列、自在曲面微结构、棱柱结构等。这些微结构引起的折射率差异使光线向不同方向折射，然后改动光散布，取得高照度均匀性。2021年，MA等人选用模板辅佐热聚合法制备了一种仿生涣散膜，制备进程如图2所示。该涣散膜的锥形纳米波纹层次结构使其具有优异的防污功用，一起能在宽波长范围内满意高透光率、高雾度的要求。

　　此外，由斑驳曝光构成的全息涣散片也是外表微结构涣散板的一种，其具有显现效果细腻、透光率高及散射光视点可控的长处。传统全息涣散片微结构高度概率密度呈高斯散布，视场角受限，若进步光散射角又将导致亮度预定。为处理此问题，2021年，Yang等人运用光刻胶作为全息记载介质，磨砂玻璃作为粗糙外表。如图3所示，制备了具有散射斑场外表微结构的全息涣散片。这种涣散片具有高能量功率的平顶式散射光强散布，可进步亮度均匀性及显现亮度，适用于LCD背光范畴。

　　粒子散射型涣散板具有结构简略及涣散光线均匀等长处，一般以PC、PMMA、PS等聚合物作为基材，光涣散剂品种刀口上舔血有机/无机物颗粒、聚合物微球及核壳结构微球等。涣散剂品种与用量都影响涣散板的功用，浓度过高的涣散粒子能进步涣散板对光线的散射功用，但也将致使透光率下降，影响光效。除了纯散射颗粒外，光线在通过核壳结构微球时的散射次数添加，这能拓展涣散板的视场角。因而，核壳结构微球也适于作为涣散剂运用，在这方面也有许多研讨，如SiO₂/CeO₂/poly（VTMS）微球、ZrO₂@PMMA@ polysiloxane微球等。2020年，Son等人提出了一种具有梯度折射率的单核双壳SiO₂/TiO₂/PMMA纳米颗粒。如图4（左）所示，比照纯SiO₂粒子，这种单核双壳纳米颗粒的光散射功用更为优异。值得注意的是，大多数核壳结构的中心资料不透明，使涣散板的透光率受影响。中空粒子则在完成高透光率与轻量化具有优势。如图4（右）所示，与中空粒子相似的，发泡型混合涣散膜通过在膜内构成气泡，代替添加光程微球的效果，气泡的中空结构，削减了光能预定。

　　4：纯SiO₂与SiO₂/TiO₂/PMMA双层纳米颗粒的漫反射光谱；发泡混合薄膜示意图

　　此外，外表聚合物微粒薄膜、聚合物液晶复合膜等在作为涣散膜的运用方面也有许多研讨， 2022年，Kumari等人制备了一种聚合物微粒填充液晶薄膜（Polymer Microsphere-Filled Liquid Crystals，PFLCs），通过施加外加电场可操控其散射状况，如图5所示。聚合物液晶复合膜的透光率受电场操控的特性，使其状况可切换，为涣散膜的多功用运用供给了新思路。

　　图5：(a) 制备的PFLC样品模型；(b) 施加电场后样品的封闭状况和(c)敞开状况

　　量子点光致发光技能在LCD背光中的运用已很老练，并展开有多种嵌入计划如QD on chip、QD on edge、QD on surface及QD on plate等。市场上量子点液晶电视的色域有了显着进步，取得了更佳的视觉聚集。但是，安稳性问题仍是量子点运用于LCD的“绊脚石”之一。量子点温度、水、紫外光及氧气等条件都适当灵敏，极易在环境中发生荧光猝灭。将量子点封装入聚合物或玻璃陶瓷中是进一步进步量子点的环境安稳性的有用办法。2021年，Chen等人通过注塑成型的办法将量子点嵌入PC基材中，制备了一种量子点导光板（Quantum Dot Light Guide Plate，QD-LGP），满意QD on plate的结构。其发光特性与传统导光板略有不同，从边际入射的蓝光光线将一起被量子点吸收和散射，在传达进程中不断转化耗费，直至消失殆尽，效果如图6所示。这种光线损耗意味着在制备时，不同方位的量子点浓度需要被精准操控。因而，关于大尺度显现器，选用量子点涣散板的直下式入光办法仍是更好的处理计划。

　　量子点涣散板归于粒子散射型涣散板，具有散射光线的特性。一般量子点涣散板以PMMA及PS等聚合物作为基体，通过熔融挤出工艺制备，量子点均匀地涣散其间。与量子点膜比较，量子点涣散板省去了贵重的阻隔阂，聚合物基体有助于削减量子点聚会现象，进一步进步量子点的安稳性。量子点涣散板背光结构如图7所示，从上至下刀口上舔血棱镜膜、量子点涣散板、蓝光Mini-LED阵列等。比照图1与图7可知，量子点涣散板发生亮度均匀白光的根本作业原理与量子点膜相似，都具有优异的颜色表现力。量子点涣散板将量子点膜与涣散板合二为一，兼具色转化及散射特性，简化了背光结构。因而，在大中型尺度电视的制造中，量子点涣散板相较于量子点膜结构更具优势。

　　当时用于涣散板中的量子点多为II–VI族半导体量子点，近来钙钛矿量子点因为组成简略、宽色域、光谱可调等长处，在显现范畴的研讨遭到追捧。但其安稳性相同是约束了它的运用的难题之一。现在，已证明通过配体润饰、离子掺杂、包覆等手法可有用改进其安稳性。针对钙钛矿水氧安稳性弱的问题，已展开了很多研讨。在不断的功用优化下，钙钛矿量子点展示在背光显现中的巨大运用远景。与聚合物结合后，钙钛矿量子点在涣散板中的运用也值得被进一步探究。

　　多层结构量子点涣散板（Multi-Layer Structured Quantum Dot Diffuser Plate，QD-DP）选用多层熔融共挤的办法，所制备的QD-DP形似三明治，中心为混合量子点的PMMA层，红绿量子点在其间均匀散布，具有光散射及色转化功用。上下为纯PMMA层，其杰出的耐水氧性，可对量子点进行有用维护。图8所示为量子点母粒的制造工艺流程。量子点溶液与PMMA母粒混合，在双螺杆造粒机在220℃~245℃的温度下将混合物熔融挤出条状物，经冷却切开后即可得到量子点母粒。得益于核壳结构量子点及PMMA层的维护，量子点母粒能坚持适当好的安稳性。

　　QD-DP的详细制备进程如图9所示。熔融后的资料由三台挤出机一起挤出，并模压成一块完好的多层涣散板。QD-DP的成分及尺度可自在调理，厚度通过滚轴的逐个操控，制备工艺具有很高的灵活性。通过高温熔融混合进程后，量子点可被充沛涣散功用层中。经丈量，QD-DP的镉含量约为25ppm，契合欧洲规范的低镉规范（100 ppm）。因而，在环保要求上，量子点涣散板较量子点膜相同具有必定优势。在本钱方面，较低量子点浓度可进一步降构本钱，有利于QD技能向中低端显现产品浸透。

　　关于量子点背光器材，色转化功用应被首要重视。QD-DP在蓝照耀下的光致发光效果图如图10所示。从背光点亮图中能够看出，Mini-LED宣布的光线，通过板内的涣散粒子及量子点的散射后均匀出射。选用九点法丈量其出光面亮度，均匀性高于80%。为了验证其荧光特性，运用光谱仪测验了作业时QD-DP的归一化白光光谱，蓝/绿/红光的半峰宽别离小于20nm/25nm/25nm，色域覆盖率到达了DCI-P3规范的99.58%，契合高色域显现的要求。

　　图10：QD-DP的背光光谱图、侧视图、背光点亮图及在CIE1976坐标系下的色域图

　　除了颜色表现力外，涣散板的安稳性相同重要。为此，对所制备的QD-DP样品进行了老化测验，成果如图11(a)所示。在高温高湿（60℃/90%）的环境中贮存2500h后， QD-DP亮度及色坐标动摇小于10%，极点环境未对板内量子点构成显着影响。这归功于三层结构中的PMMA层可阻隔水氧，极大程度的削减了内部的量子点猝灭。在45℃/85％的条件下对三块QD-DP样品进行蓝光照耀老化试验，如图11(b)所示，该QD-DP的有用作业寿数（T95）超过了1000小时。这一方面是因为量子点被均匀涣散在涣散板中，避免了因为LED长期作业后发生的高温对量子点寿数的影响。总归，QD-DP的三层结构可阻隔板内量子点与环境中的水氧触摸，下降量子点的猝灭失活概率，然后进步其作业安稳性与运用寿数。别的，QD-DP的功用与量子点膜产品适当，且其出产工艺简略，易于完成大规模出产，在大中型尺度显现的运用中更具竞赛力。

　　图11：（a）QD-DP的高温高湿贮存测验数据 (b) QD-DP在蓝光照耀下的光衰特性曲线.

　　总结量子点涣散板归于粒子散射型涣散板，兼具色转化与匀化光线的效果，能够代替商业化的量子点膜结合传统涣散板的计划。量子点涣散板结合Mini-LED的区域调光技能后，即可取得高比照度和精准的颜色复原。且比照量子点膜计划，量子点涣散板具有一体成型的结构，省去贵重的阻隔阂，可大幅下降本钱。此外，多层结构的量子点涣散板（QD-DP），具有上下PMMA维护层，板内量子点的安稳性可得到有用增强，其色转化功用亦契合高色域显现的要求。

　　总归，量子点涣散板的制备工艺简略、本钱低价，加之与量子点膜适当的显色功用，是极具潜力的LCD高色域背光计划。现在， TCL、海信等厂商的量子点电视产品中，选用量子点涣散板的计划已完成批量安稳出货，并遭到越来越多用户的认可。跟着很多厂商的纷繁参加，量子点涣散板在中低端产品的市场份额有望进一步进步。未来估计QD的安稳性可能会进一步增强，其结构可进一步简化并扩展运用场景。

　　叶道春, 谢洪兴, 李思杰, 季洪雷, 许怀书, 李阳, 孙磊, 陈恩果, 徐胜, 叶芸, 严群, 郭太良.液晶显现用量子点涣散板的研讨进展[J]. 液晶与显现, 2023, 38(3):304-318.