1 引 言液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）性能稳定、寿命长且成本低，已被广泛应用于各个领域，如智能家居、医疗器械以及工业设备等。LCD与有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）是当前市场上最主要的显示技术［1］，OLED因其宽色域、超薄柔性、广视角及高对比度等方面的优势，市场份额在不断上升。传统LCD显示的背光源是采用蓝光LED激发荧光粉发出白光，其色纯度和色域都有较大局限性，越来越难以满足高质量显示的需求［2］。因此，提升色域是LCD在与OLED的竞争中要解决的首要问题。随着半导体技术的进步，新兴量子点材料［3-4］具有宽吸收光谱、窄发射半峰宽、颜色可调及可溶液加工等优点，逐渐进入了大众视野。量子点的窄发射特性使其可实现更鲜艳的颜色，这正是LCD所需要的。毫无疑问，LCD与量子点相结合是其与OLED的竞争中提高色域的最有力解决方案。目前，显色性能优异的量子点正逐步取代背光模组中的荧光粉，成为LCD显示器提升画质的新助力［5-11］。背光源作为整个背光模组的核心，主要负责为液晶模块提供均匀光照明。近来，具有低功耗、长寿命等优势的LED逐渐取代最初的冷阴极荧光灯（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL）成为背光源的主流。然而，标准的LED在出光面上的光强随出光角度的增大而减小，呈朗伯分布。其在作为背光源时会造成局部区域过明或过暗的问题，影响视觉体验。虽然改变LED的光线分布可在一定程度上提升出光面亮度均匀性，但在没有扩散板的情况下，仍很难做到完全均匀。由此可见，扩散板是LCD的关键部件，影响着最终成像的好坏［12-13］。本文简要概述了扩散板的研究进展，同时着重介绍了多层结构量子点扩散板，对其光学性能与稳定性进行了测试评估，展现了量子点扩散板带来的均匀性和色域提升的重要意义及其在LCD中的应用前景。2 基于Mini-LED背光的LCD显示器常见的背光结构主要有侧入式及直下式两种，而应用Mini-LED的背光往往属于直下式背光，其与量子点色彩增强膜相结合的具体结构如图1所示。背光模组中的Mini-LED灯板位于结构的最下方，其上放置光学功能膜片，包括扩散板、量子点膜及棱镜膜等。工作时，Mini-LED发出的蓝光经过扩散板的匀化及量子点膜的色彩转换后，形成均匀的白光面光源，再经由液晶模组的处理形成可视图像。LCD使用背光模组为液晶模块供光，通过调节液晶层的光线透过率来控制最终显示画面的明暗。为达到更好的显示效果，背光模组需满足高亮度、高均匀性、广色域、可局部调光等要求。10.37188/CJLCD.2022-0318.F001图 1基于 Mini-LED和量子点膜的直下式背光LCD结构示意图Fig.1Schematic diagram of the LCD structure with Mini-LED based direct-lit backlight采用小发光面积（75~300 μm）和排布更加密集（300 μm点间距1 mm）的Mini-LED作为背光源［14-19］，提升了整个背光模组的出光均匀性，且达到了更加精确的区域动态调光［20-21］。Mini-LED的出射光线经过扩散板和量子点膜的匀化后，背光模组的亮度及颜色均匀性得到进一步提升［22-23］。针对LCD无法做到纯黑态，导致明暗对比度低的问题，往往使用Mini-LED分区调光的方式解决。通过控制各区域亮度，使之与图像灰度值相匹配，即可实现低功耗与高动态对比度显示［24］。3 液晶显示用扩散板研究进展及量子点扩散板应用概述3.1　液晶显示用扩散板众所周知，光线在不同折射率介质的接触面处会发生折反射。因此，通过扩散板的表面微结构或扩散粒子等使之发生散射，可提升出光均匀性。液晶显示器用扩散板的两个重要指标是透光率和雾度，分别影响着出光亮度与均匀性［22］。为提升透光性，扩散板的基材的折射率越低越好，通常采用聚苯乙烯（Polystyrene，PS）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）及聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate， PMMA）等［25］材料制备。然而，透光性和雾度在一定程度上是相互矛盾的，高透光率意味着散射效应减弱，雾度下降。实际应用时，为达到显示的高均匀性往往需要牺牲亮度。因此，开发高性能扩散板的关键是通过改进制备方法与研发新材料实现雾度与透光性的平衡。根据光散射原理的不同，扩散板主要可分为两种：表面微结构型扩散板与添加扩散剂的粒子散射型扩散板［26-27］。3.1.1　表面微结构型扩散板表面微结构型扩散板的表面具有周期性微结构，如微透镜阵列［28-29］、自由曲面微结构［30-33］、棱柱结构［34-37］等。这些微结构引起的折射率差异使光线向不同方向折射，从而改变光分布，获得高照度均匀性［38-40］。工业上，常使用挤出成型的方法制备扩散板，再使用带印花的辊筒压出表面的微结构。这种方法可自由控制扩散板尺寸，便于连续生产。然而，制备厚度超薄的扩散膜时，表面微结构难以压印，因而一般采用光刻、刻蚀等方法加工。2021年，Ma等人［41］从玫瑰花瓣与蝉翼中获得灵感，将微圆顶结构和锥形纳米波纹层次结构结合，采用模板辅助热聚合法制备了一种仿生扩散膜。具有锥形纳米波纹微碗状结构的氧化铝模板通过阳极氧化和蚀刻制备，再使用氧化铝模板下压旋涂在PMMA基板的甲基丙烯酸甲酯（Methyl Methacrylate，MMA）预聚物，固化后即可成形，具体过程如图2所示。锥形纳米波纹层次结构可以显著减少表面和固体颗粒之间的吸引力，使其具备优秀的防污性能。另外，该扩散膜能在很宽的波长范围内满足高透光率、高雾度的要求。10.37188/CJLCD.2022-0318.F002图2聚合物上微碗状结构和锥形纳米波纹层次结构的制造过程示意图［41］Fig.2Schematic diagram of the fabrication procedure of microdome and nanonipple hierarchical structure on polymer［41］此外，由斑点曝光形成的全息扩散片也是表面微结构扩散板的一种［42-44］，其具有显示效果细腻、透光率高及散射光角度可控的优点［45］。传统全息扩散片微结构高度概率密度呈高斯分布，在不同位置观看时亮度会随之变化，若提高了扩散片的光散射角，又将导致亮度损失。为解决此问题，2021年，Yang［45-46］等人使用光刻胶作为全息记录介质，磨砂玻璃作为粗糙表面。如图3所示，在单/双光束激光照射下，经过磨砂玻璃的散射光照射到介质表面被记录，再通过软光刻技术将记录的图案转移到聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane， PDMS）上制作模具，注入材料固化后即可得到具有散射斑场表面微结构的全息扩散片。这种扩散片具有高能量效率的平顶式散射光强分布，可提高亮度均匀性及显示亮度，适用于LCD背光领域。10.37188/CJLCD.2022-0318.F003图3（a） 曝光记录实验示意图；（b）软光刻技术［45］。Fig.3（a） Experimental diagram of speckle recording； （b） Soft lithography［45］.3.1.2　粒子散射型扩散板粒子散射型扩散板具有结构简单及扩散光线均匀等优点，主要是将PC、PMMA［47］、PS等聚合物作为基材，与光扩散剂、增韧剂、抗老化剂等功能性添加剂［23，26］混合后，通过挤出成型或注塑成型等工艺进行制备，可根据背光模组尺寸的实际需要自由裁切尺寸。光扩散剂的可选范围涵盖有机/无机物颗粒，如SiO2、TiO2、聚合物微球［48］及核壳结构微球［49-51］等。为满足光线散射条件，光扩散剂的折射率须与基材不同。扩散剂种类与用量都影响着扩散板扩散性能，增加扩散粒子能提升扩散板对光线的散射性能，但浓度过高也将使部分光线反向散射，导致透光率下降，影响光效［13，52］。在这方面，Wu等人探究了粒子散射型扩散板在添加不同的光扩散粒子时扩散板的光学性能，发现在添加不同扩散粒子时，扩散板在色散、紫外近红外屏蔽以及光散射等方面存在差异，所得结果可为扩散板制备时光扩散剂的选择提供参考［26］。光线在经过核壳结构微球时具有多次散射效应，可显著提高光散射角［54］，有利于扩宽扩散板的视场角。因此，核壳结构微球也适于作为扩散剂使用，如SiO2/CeO2/poly（VTMS）微球［12］、ZrO2@PMMA@polysiloxane微球［55］等。2020年，Son等人提出了一种具有折射率梯度的单核双壳SiO2/TiO2/PMMA纳米颗粒。TiO2壳层具有UV屏蔽特性，折射率高于SiO2核心与最外层的PMMA。如图4（a）所示，相较于纯SiO2粒子，光在穿透单核双壳SiO2/TiO2/PMMA纳米颗粒时，光路更为复杂，并且能显著改善可见光区的光散射性能。为验证SiO2/TiO2/PMMA纳米颗粒的实际性能，他们将纳米颗粒均匀混合在丙烯酸基树脂溶液中，使用辊筒制备了光学透明胶膜，制备过程如图4（b）所示。单核双壳纳米颗粒优异的光散射性能为光学透明胶膜提供了宽视角，并在法线方向上保持了膜的高透光性［53］。10.37188/CJLCD.2022-0318.F004图 4（a）纯SiO2与SiO2/TiO2/PMMA双层纳米颗粒的漫反射光谱；（b）通过辊对辊涂层制备光学透明胶膜的示意图［53］。Fig.4（a） Diffuse reflectance spectra of the pure SiO2 and SiO2/TiO2/PMMA nanoparticles；（b） Schematic of the fabrication of the optically transparent adhesive film by roll-to-roll coating［53］. Reprinted with permission from ref.［53］. Copyright（2020） American Chemical Society.值得注意的是，大多数核壳结构的核心材料是不透明材料，这将降低扩散板的透光率。中空粒子具有密度低、热绝缘及比表面积大等特性，其作为扩散板的填料时，可实现高透光率与轻量化［56-57］。Zhong等人通过原位一步法水热工艺合成了三维花状空心结构的微球，对比其他基于聚硅氧烷的光学扩散板，其在低填充浓度条件下，提高了散射角与透光率［49］。以上研究展示了在加入实体微球的条件下，可使光线发生折反射从而实现光扩散效果。气体发泡型扩散板也可归类于体散射扩散板的行列。如图5所示，与中空粒子类似，发泡型混合扩散膜通过在膜内形成气泡，替代微球起到改变光路使入射光均匀扩散的作用，微孔可增加光程从而增强量子点对激发光的吸收，提升色转换率［58］。由于这种发泡板无需扩散粒子，体内气泡更接近空气，避免了介质吸收，可以在一定程度上减少光能损失［59］。另外，多孔膜具有良好的散射能力，可以有效地提高发光二极管器件的光提取效率，增强发光性能［60］。10.37188/CJLCD.2022-0318.F005图 5发泡混合薄膜示意图［58］Fig.5Schematic overview of the foamed hybrid films［58］除了常见的固化成型外，表面涂层也是一种低成本的光扩散膜制备方法［55，61-62］。通过将扩散微粒双面涂覆在PET上，即可获得光扩散膜。另外，Lin等人利用逐层（Layer By Layer，LBL）组装方法，在透明基体表面通过界面氢键聚合物络合来制备光学扩散膜。如图6所示，由逐级界面络合形成的具有层次结构的微粒作为扩散板强光散射单元，产生光扩散效应。所制备的薄膜在整个可见光谱区域都具有高雾度和高透光率［63］。10.37188/CJLCD.2022-0318.F006图6LBL组装制备的聚合物光学扩散膜示意图［63］Fig.6Schematic diagram of the polymer optical diffuser film prepared by LBL assembly［63］.Reprinted with permission from ref.［63］.Copyright（2020） American Chemical Society.近来，液晶复合膜的光散射性能也引起人们关注［64］。2018年，Ma等人以紫外光固化丙烯酸酯单体/液晶复合材料为基础，首次将聚合物分散液晶（Polymer-Dispersed Liquid Crystals，PDLC）薄膜作为扩散膜使用。薄膜中的液晶液滴呈球形分散在聚合物网络中。他们探究了聚合物液晶复合膜在不同合成条件下的光学性能［22，65-67］，证明聚合物液晶复合膜的透射率和雾度是可调的，与聚合物形态及尺寸有关。施加外加电场后可调整薄膜的透光性，改变薄膜的视场角。然而，PDLC的聚合物微结构形状往往很难控制。相比之下，聚合物微球填充液晶薄膜（Polymer Microsphere-Filled Liquid Crystals，PFLCs）更具优势，其颗粒特性可以在制备前通过化学方法固定，以确定微观结构的形态与尺寸，从而控制光学性能［68］。2022年，Kumari等人［69］使用氨基酸基的瓶状聚合物制备了一种PFLCs薄膜，其外观与散射特性如图7所示。液晶分子具有取向可控的特性，在没有施加电场的情况下，PFLCs膜中的液晶分子在膜层中随机排列，入射光经过聚合物微球呈现散射状态。施加电场后，液晶分子在电场方向上重定向，因而入射光线可直接透过膜层，呈现透明态。这种散射状态受电场控制的特性，使聚合物液晶薄膜可作为一种散射状态可控的扩散膜使用，为扩散膜在LCD中的应用提供了新思路。聚合物液晶薄膜透光率受电场控制的特性，为状态可切换扩散膜的应用提供了新思路。10.37188/CJLCD.2022-0318.F007图 7（a）制备的PFLC样品模型；施加电场后样品的关闭状态（b）和开启状态（c）［69］。Fig.7（a） Prototype of prepared PFLC samples； （b） Off-state and （c） on-state of the fabricated sample after applying electric field［69］.Reprinted with permission from ref.［69］.Copyright（2022） American Chemical Society.3.2　量子点扩散板在LCD中的应用光致发光量子点材料已在液晶显示背光源中被广泛应用。量子点的尺寸决定着它的荧光效应，在短波长光线的激发下，可发出颜色不同的光线。随着粒径的增大，激发光谱逐步红移。此外，钙钛矿量子点还可通过调整卤素（Cl、Br、I）比例的方式实现全光谱调光［70-72］。背光工作时，色转换得到红绿光与激发源的蓝光混合形成白光［73-77］。量子点色彩增强后的LCD色域可明显提升，获得更完美的画面还原。当前，量子点光致发光技术在LCD背光中的应用已很成熟，并且针对多种背光结构开发出了不同的嵌入方案，如QD on chip、QD on edge、QD on surface及QD on plate等［78-79］。然而，稳定性问题仍是量子点应用于LCD的“拦路虎”之一。量子点的比表面积大，这使得其对外部环境如温度、水、紫外光及氧气等相当敏感［5］，在环境中极易发生荧光猝灭。为此，市场上常见的量子点膜必须使用昂贵阻隔膜进行封装，以隔绝量子点与外界环境的接触。阻隔膜成本占量子点膜总成本的50%以上。另外，量子点膜中的量子点无法均匀地分散在聚合物基材中，易发生团聚现象，从而影响其透光性［80］。对于大中型尺寸电视，量子点及封装材料用量需求较大，此时成本则必须作为重要考量因素。为摆脱阻隔膜高成本的影响，部分研究者从量子点合成着手，通过量子点配体修饰或采用核壳结构来增强其稳定性［5，82］。从隔绝外部环境的思路入手，将量子点封装入聚合物或玻璃陶瓷中的方式也是进一步提升量子点环境稳定性的有效方式［5，83-89］。2021年，Chen等人［81］通过注塑成型的方法将量子点嵌入PC基材中，制备了一种量子点导光板（Quantum Dot Light Guide Plate，QD-LGP），满足QD on plate的结构。该导光板能同时起到扩散、导光及色转换的作用。其发光特性与传统导光板略有不同，从边缘入射的蓝光光线将同时被量子点吸收和散射，在传播过程中不断被转换消耗，直至消失殆尽，效果如图8所示。这种光线损耗意味着在制备时，不同位置的量子点浓度需要被精准把控。针对亮度不均匀的问题，他们开发了多侧入光的量子点导光板的背光模组，有效提高了亮度均匀性并实现了宽色域显示。但这种多侧入光的方式，在显示面积变大后，仍存在亮度均匀性差的问题［90］。因此，对于大尺寸显示器，采用量子点扩散板的直下式入光方式仍是更好的解决方案。10.37188/CJLCD.2022-0318.F008图8QD-LGP的光发射和强度衰减示意图［81］Fig.8Illustration of light emission and intensity decay of QD-LGP ［81］量子点扩散板属于粒子散射型扩散板，具备散射光线的特性。通常量子点扩散板以PMMA及PS等聚合物作为基体，通过熔融挤出工艺制备，量子点均匀地分散其中。与量子点膜相比，量子点扩散板省去了昂贵的阻隔膜，聚合物基体有助于减少量子点团聚现象，进一步提升量子点的稳定性。量子点扩散板背光结构如图9所示，从上至下包括棱镜膜、量子点扩散板、蓝光Mini-LED阵列等。对比图1与图9可知，量子点扩散板产生亮度均匀白光的基本工作原理与量子点膜类似［78］，都具有优秀的色彩表现力。量子点扩散板将量子点膜与扩散板合二为一，兼具色转换及散射特性，简化了背光结构。因此，在大中型尺寸电视的制造中，量子点扩散板相较于量子点膜结构更具优势。当前用于扩散板中的量子点多为II-VI族半导体量子点，近来钙钛矿量子点由于合成简单、宽色域、光谱可调等优点，在显示领域的研究受到追捧［89，91］。但其稳定性同样是限制它应用的难题之一。目前，已证明通过配体修饰［92-94］、离子掺杂［95-96］、包覆［97-100］等手段可有效改善其稳定性。其中，包覆的方案可以很好地解决稳定性的问题。由于玻璃和聚合物的结构致密，常将钙钛矿量子点嵌入其中使之与环境隔离，提高量子点稳定性，并且由于聚合物具有良好透光性，对量子点光学性能影响较小。2022年，Zhou等人通过乙烯-醋酸乙烯酯（Ethylene Vinyl Acetate，EVA）薄膜涂覆策略制备了CsPbX3复合膜，改善了量子点的水氧稳定性并具有优良的背光性能［101］。Chen等人选用具有较好热稳定性的Mn基钙钛矿量子点，并将其封装在PS中制成薄膜来提高量子点对环境因素的耐受性［102］。Lin的课题组通过控制成核/生长过程，在硼硅酸盐玻璃中沉淀了CsPbBr3量子点，制备了CsPbBr3@glass@PDMS薄膜，得益于玻璃与聚合物的双重保护，复合膜经受高温高湿的老化实验后，仍具有优异的背光色彩表现［103-104］。Chen等人采用原位超声喷涂法制备了CsPbBr3@PMMA复合膜，该膜具有宽色域、高色准度及稳定的环境存储性能，可应用于LCD背光显示［87］。另外，Yang等人在CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃中掺入MgO，制备了高色域的背光转换膜。通过控制MgO的含量，可实现在522~533 nm的窄范围波长可调。MgO的加入增强了钙钛矿量子点的光学特性与稳定性［105］。总之，针对钙钛矿水氧稳定性弱的问题，已开展了大量研究。在不断的性能优化下，钙钛矿量子点在背光显示中展现出巨大应用前景。与聚合物结合后，钙钛矿量子点在扩散板中的应用值得被进一步探索。10.37188/CJLCD.2022-0318.F009图 9量子点扩散板背光结构示意图Fig.9Schematic diagram of the backlight structure of quantum dot diffuser plate based backlight module量子点扩散板结合Mini-LED的区域调光技术后，即可获得高对比度和精准的色彩还原。总之，量子点扩散板的制备工艺简单、成本低廉，加之与量子点膜相当的显色性能，是极具潜力的LCD高色域背光方案。此外，量子点发泡板技术在成本控制方面也具有一定优势。如纳晶科技研发的第二代QD PS发泡板，结合了扩散板技术和量子点技术，表现出良好的柔光与广色域特性。目前，基于量子点扩散板的显示产品已实现批量出货，并受到越来越多人的认可。TCL、海信等厂商的量子点电视产品中［79］，采用量子点扩散板的方案已实现批量稳定出货。随着众多厂商的纷纷加入，量子点扩散板在中低端产品的市场份额有望进一步提升。4 多层量子点扩散板的制备与测试4.1　多层量子点扩散板的制备多层结构量子点扩散板（Multi-Layer Structured Quantum Dot Diffuser Plate，QD-DP）采用多层熔融共挤的方法，制备前需要准备量子点母粒，图10所示为量子点母粒的制作工艺流程。量子点溶液与PMMA母粒混合，双螺杆造粒机在220~245 ℃的温度下将混合物熔融挤出条状物，经冷却切割后即可得到量子点母粒。得益于PMMA层的保护，量子点母粒能保持相当好的稳定性。粒状的量子点母粒为进一步制备量子点扩散板提供了便利，能保证熔融过程中量子点在PMMA基质中均匀分布，减小色偏差。在高温熔融的合成工艺下，量子点容易猝灭失活，这对其稳定性是一大考验。为此，这里介绍的量子点扩散板采用的是SiO2包覆的CdSe量子点。这种核壳结构量子点具有良好的耐高温及耐水氧特性，且能够有效改善量子点团聚问题［5］。10.37188/CJLCD.2022-0318.F010图 10量子点母粒制造过程Fig.10Manufacturing process of QDs masterbatches所制备的QD-DP形似三明治，中间为混合量子点的PMMA层，红绿量子点在其中均匀分布，具有光散射及色转换功能。上下为纯PMMA层，其良好的耐水氧性可对量子点进行有效保护。添加的扩散剂与量子点可进一步散射光线，提高出光均匀性。QD-DP的具体制备过程如图11所示。将预制好的量子点母粒（红绿量子点的比例约为1∶3，可根据白平衡要求调节）与PMMA母粒分别混合光扩散剂等功能性添加剂后投入3台不同挤出机中，熔融后的三层材料被同时挤出，通过辊筒将三者模压成一块完整的多层扩散板。多层量子点扩散板中的纯PMMA层与量子点层中均添加了TiO2扩散粒子，用量约占扩散板总重量的3%。QD-DP的成分及尺寸可自由调节，厚度通过滚轴的间距控制，制备工艺具有很高的灵活性。制备多层量子点扩散板的辊轮表面具有微结构，在制备的过程中除了将三层结构模压为一层外，还将微结构压印在多层量子点扩散板的外表面，从而达到进一步雾化光线的作用。同量子点膜结构对比，QD-DP中的PMMA层与阻隔膜效果相当，中间量子点层的量子点浓度比量子点膜更低，这可以避免高量子点浓度引起的团聚和荧光猝灭问题。另外，针对镉的毒性问题，量子点扩散使用的是SiO2包覆的量子点。制备过程中，SiO2外壳可初步隔绝镉与环境的接触。除此之外，量子点扩散板还具有三层叠层结构。上下的PMMA层包夹着中间功能层，提供双重屏障，有效地防止了镉的泄漏。经过高温熔融混合过程后，量子点可被充分分散在功能层中。经测量，QD-DP的镉含量（质量分数）约为25×10-6。这个含量比传统的量子点膜结构（约15×10-5）低得多，镉含量符合欧洲标准的低镉标准（1×10-4）［106］。因此，在环保要求上，量子点扩散板较量子点膜同样具有一定优势。在成本方面，较低量子点浓度可进一步降低制造成本，有利于QD技术向中低端显示产品渗透。10.37188/CJLCD.2022-0318.F011图 11三层熔融共挤出制备多层QD-DP的过程示意图Fig.11Schematic diagram of the process of preparing QD-DP by three-layer melt co-extrusion4.2　性能测试对于量子点背光器件，色转换性能应被首要关注。使用总板厚为1.8 mm（上下PMMA层厚均为0.6 mm）的QD-DP在450 nm蓝光LED照射下的光致发光效果如图12所示。从背光点亮图中可以看出，Mini-LED发出的光线，经过板内的扩散粒子及量子点的散射后均匀出射。本研究采用九点法测量其出光面亮度，均匀性高于80%。为了验证其荧光特性，使用光谱仪测试了工作时QD-DP的归一化白光光谱，蓝、绿、红光的半峰宽分别小于20 nm、25 nm、25 nm，与量子点的光致发光光谱相符。另外，色域也是量子点器件的关键指标，决定着画面的色彩还原程度。图12中展示了所制备QD-DP在CIE1976坐标系下的色域图，其色域覆盖率达到了DCI-P3标准的99.58%，符合高色域显示的要求。10.37188/CJLCD.2022-0318.F012图 12QD-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。Fig.12Backlight illumination spectrogram， side view， backlight view and color gamut in the CIE 1976 coordinate system for the QD-DP.除了色彩表现力外，扩散板的稳定性同样重要。为此，对所制备的QD-DP样品进行了老化测试，结果如图13所示。在高温高湿（60 ℃/90%）的环境中储存2 500 h后， QD-DP亮度及色坐标波动小于10%，高温高湿的储存环境未对内部的量子点造成明显影响。这归功于三层结构中的PMMA层可隔绝水氧，极大程度地减少了内部的量子点的猝灭。即使在高温高湿的极端环境中长时间存放，QD-DP仍能保持出色的光学性能。10.37188/CJLCD.2022-0318.F013图 13QD-DP的高温高湿储存测试数据Fig.13High temperature and humidity storage test data for the QD-DP此外，在45 ℃/85%RH的条件下对3块QD-DP样品进行蓝光（450 nm）照射老化实验，并测试其色坐标及亮度变化，结果取三者平均值。如图14所示，该QD-DP的有效工作寿命（T95）超过了1 000 h。这一方面是因为量子点被均匀分散在扩散板中，避免了由于LED长时间工作后产生的高温对量子点寿命的影响。另一方面，三层结构中的上下PMMA层加强了对板内量子点的保护，使其荧光寿命有效延长。总之，QD-DP的三层结构可隔绝板内量子点与环境中的水氧接触，降低量子点的猝灭失活概率，从而提高其工作稳定性与使用寿命。另外，QD-DP的性能与量子点膜产品相当，且其生产工艺简单，易于实现大规模生产，在大中型尺寸显示的应用中更具竞争力。10.37188/CJLCD.2022-0318.F014图 14QD-DP在蓝光照射下的光衰特性曲线Fig.14Light attenuation characteristics curve of QD-DP under blue light irradiation5 总 结本文对扩散板的作用机理及研究进展进行了简要概述，扩散板是LCD显示的重要部件之一，内部有散射粒子散射，外表面有微结构起到散射和雾化的作用。量子点扩散板作为粒子散射型扩散板的一种，兼具色转换与匀化光线的作用，可以替代商业化的量子点膜加上传统扩散板的方案。对比量子点膜方案，量子点扩散板具有一体成型的结构，无需昂贵的阻隔膜，可大幅降低成本，由于量子点均匀分散在基质中，量子点浓度要求低，可大幅减少量子点团聚带来的负面影响。另外，本文还制备了一种多层结构的量子点扩散板，得益于上下PMMA层的保护，板内量子点的稳定性得到有效增强。老化实验显示，QD-DP的有效工作寿命T95超过1 000 h。使用450 nm蓝光照射，QD-DP在CIE1976下的色域覆盖率可达DCI-P3标准的99.58%，亮度均匀性高于80%，蓝、绿、红光的半峰宽分别小于20 nm、25 nm、25 nm，符合高色域显示的要求。总之，量子点扩散板制备工艺简单、成本低且具有出众的色彩表现，在大中型尺寸LCD显示产品上具有可观的应用前景。