1 引言自1973年夏普公司推出全球首款液晶显示产品以来［1］，液晶显示技术（Liquid crystal display，LCD）得到快速发展。随着技术的日趋成熟，该技术已在笔记本、手机、电视等显示产品中得到广泛应用，目前液晶面板年均出货量已经超过10亿片［2］。经过20年的发展，中国成为液晶显示第一大国，产能超过世界份额的70%。纵观液晶技术的发展历程，高色彩品质、高亮度、低成本和低能耗一直是显示技术发展所追求的目标。液晶背光的色彩品质是决定上述性能的主要因素之一，因此研究者们持续开发背光中使用的新材料和技术。为了提高亮度，BEF （Brightness Enhancement Film）和DBEF （Dual Brightness Enhancement Film）光学膜成功得到应用。LCD目前使用的背光光源为蓝光LED （Light emitting diodes）激发宽光谱YAG∶Ce2+黄色荧光粉技术（One phosphor LED，1p-LED），只能覆盖约75% Adobe RGB色域［3］，不能满足高色域显示需求。为了提升色彩品质，研究者们提出双色窄发射荧光粉（Two phosphors LED，2p-LED）［4］和三色RGB-LED［5］的背光设计。前者峰宽依旧较宽，后者绿光LED较宽的光谱和较低的外量子效率影响了RGB-LED的性能［6］，因此这两种技术均不能满足高色彩品质的需求。量子点（Quantum dots，QDs）作为最具代表的纳米发光材料，具有发光效率高、颜色可调、发光峰窄等优点，能大幅提高显示器的色彩品质并提升总流明效率（Total luminance efficiency，TLE）［7-9］。因此，从材料合成（Nanosys，QD Vision，Nanoco）到器件或膜材制备（3M，Pacific Lightning）再到电视或面板生产（Samsung，LG， Sony，Amason，TCL，BOE）［10］，国内外很多公司都投入大量的财力物力推动量子点的产业化并已取得了很多进展。2012年三星公司推出基于Cd系量子点光学膜的电视机原型［11］。2013年Sony和QD vision联合推出了第一款基于Cd系量子点发光玻璃管的商业产品［12］。经过10年的发展，尽管量子点液晶显示（QD-LCD）技术的电视已经占据了市场的10%，其大规模的应用仍受材料成本高和重金属毒性的限制。本文介绍了QD-LCD显示技术的特点、光学结构、材料体系的发展现状。针对QD-LCD技术的局限，探讨了量子点彩膜（QD color filter，QDCF）和偏振背光应用等问题。2 LCD的基本结构和人眼的色彩感知2.1　LCD的基本结构图1为LCD面板的基本结构，分为两个部分：背光模组和液晶面板。侧入式的白光经过导光板、反射膜和扩散膜的作用变成均匀的面光源，再使用光学膜如BEF和DBEF等增强最终面板的亮度。液晶面板的作用为像素化和分光，其原理为背光模组发出的自然光经过底偏振片变成线偏振光，线偏振光通过液晶的双折射作用改变偏振方向，随后经过像素化彩膜改变颜色，最后通过顶偏振片的检偏作用实现像素点亮度的变化。LCD技术的进步主要来自两个方面：（1）背光品质和效率的提高；（2）彩膜的结构和光谱性质的改进。后者研发周期长，且因为靠彩膜吸收实现三基色，总流明效率提升幅度有限，但最近出现的量子点彩膜技术有望取得进一步突破［13］。综合来看，改进背光的质量，特别是发展发光效率高、三基色发光峰窄的背光技术是目前最经济有效的方法。10.37188/CJLCD.2022-0368.F001图1LCD基本结构Fig.1Basic structure of LCD2.2　人眼的色彩感知人眼是感知色彩和亮度的器官，有两种负责感知光线的视觉细胞，其中视杆细胞只负责感知亮度，3种不同颜色的视锥细胞既可以感知亮度，也可以感知颜色，这几种信号经过大脑的处理形成明暗变化的彩色视觉图像［14］。图2（a）展示了人眼对亮度的感知随波长的变化情况，其在555 nm处出现峰值，这表明人眼对绿光强度最为敏感，因此背光的光谱越往550 nm处集中屏幕亮度越高，其极限效率为683 lm/W［15］。图2（b）为颜色三刺激值曲线［16］，可以将给定光谱转化为色坐标，因此三基色光谱相互之间分的越开（光谱越窄）在色域图上覆盖的色域面积也越大。对比图2（a）和图2（b）的曲线可知，屏幕亮度和色域覆盖无法同时提高，设计者往往需要在二者之间寻找平衡。10.37188/CJLCD.2022-0368.F002图2（a）人眼亮度感光曲线；（b）颜色三刺激值［16］。Fig.2（a） Luminance sensitivity curve of human eye； （b） Color tristimulus value［16］.3 QD-LCD的技术优势3.1　色域和效率优势相较于传统背光源，QD-LCD最明显的优势是其窄发射的三基色光谱。图3（a）为传统的1p-LED、2p-LED和RGB-LED的光谱，YAG∶Ce2+的半峰宽约为130 nm（1p-LED），2p-LED中绿色荧光粉β-SiAlON∶Eu2+的半峰宽约为55 nm，红色荧光粉CaAlSiN3∶Eu半峰宽约为80 nm，RGB-LED中的绿光芯片的半峰宽为43 nm［17］。图3（b）展示了3种最有前景的量子点的光谱图，其中绿色CdSe量子点的半峰宽为25 nm，红色为25 nm［18］；绿色InP量子点的半峰宽为33 nm，红色为33 nm［11］；绿色钙钛矿量子点的半峰宽为18 nm，红色为33 nm。尽管学术界和产业界也在不断设计窄带发射的荧光粉，如Sr2MgAl22O36∶Mn2+绿色荧光粉在518 nm波长下的半峰宽达到26 nm［19］， RbLi（Li3SiO4）2∶Eu2+绿色荧光粉在530 nm发光峰位置下的半峰宽为42 nm ［20］。然而这些荧光粉的发光效率尚不够高，限制了色彩和亮度的同时提升。半峰宽变窄对显示性能的提升十分明显，根据吴诗聪教授等人的模拟结果（图3（c））［17］，半峰宽越窄色域覆盖面积越大，同时总流明效率越高，但总流明效率和色域覆盖之间存在不可调和的矛盾。10.37188/CJLCD.2022-0368.F003图3（a） 1p-LED、2p-LED和RGB-LED的光谱［17］；（b） GaN LED和红绿CdSe量子点，InP量子点和钙钛矿量子点的光谱［11，18］；（c）总流明效率和色域覆盖与量子点发射光谱之间的关系［17］；（d）两种不同彩膜的透过率曲线［21］；（e）4种不同光源的总流明效率和色域覆盖使用两种不同彩膜的模拟情况［22］；（f） QD-LCD和1p-LED显示器在不同环境光强度下的色域覆盖情况［22］。Fig.3（a） Spectra of 1p LED， 2p LED and RGB LED［17］； （b） Spectra of GaN LED and red and green CdSe QDs， red and green CdSe InP QDs and red and green CdSe perovskite QDs［11，18］； （c） Relationship between total lumen efficiency， color gamut coverage and emission spectrum of quantum dots［17］； （d） Transmission curves of two different color filters［21］； （e） Simulation of total lumen efficiency and color gamut coverage of four different light sources using two different color films in fig.4d［22］； （f） Color gamut coverage of QD-LCD and 1p LED displays under different ambient light intensities［22］.近年来，对传统背光源的提升也取得了很多进展。例如，通过降低彩膜透过率的光谱交叉（图3（d））［21］，可以提升液晶背光的色域覆盖能力，然而这一方案会使总流明效率大幅降低（图3（e））。从图3（e）可以看出，彩膜光谱交叉的降低对宽光谱光源色域覆盖提升更明显。如图3（f）所示，当环境光逐渐增加时，QD-LCD色域面积的下降幅度更小［22］，说明彩膜的提高对量子点背光的色域面积提升幅度有限。因此量子点背光可以降低彩膜材料的设计难度［22］，同时提升显示器在强环境光条件下的色彩显示能力。3.2　感知亮度优势半峰宽变窄不仅可以增加色域覆盖面积，也可以降低功耗。这得益于Helmholtz-Kohlrausch效应（HK效应）［23］，因为色彩越鲜艳，人感觉到的亮度越强。图4表示了HK效应对感知亮度的具体影响。图4（a）为感知亮度的等强度曲线，每一条曲线上的感知亮度相同，可以看到色域面积越大，达到相同感知亮度的实际亮度越低［21］。Mike Wood等人计算了等亮度条件下饱和单色光对比白光的HK效应响应幅度，从图4（b）可以看出红色、蓝色、紫色和黄色单色光对比等亮度条件下的白光有着1.5~2.5倍的HK效应提升［24］。10.37188/CJLCD.2022-0368.F004图4（a）感知亮度的等强度曲线［21］；（b）饱和单色光的HK效应幅度［24］。Fig.4（a） Isoquality curves of the perceived quality metric［21］； （b） Magnitude of HK effect with fully saturated monochromatic lights［24］.4 QD-LCD的结构和发展情况4.1　片上封装结构根据量子点负载方式的不同，QD-LCD的背光可以分为3种，图5（a）～（c）分别表示片上封装、侧边封装和面上封装负载方式的具体结构。片上封装结构中，量子点被环氧树脂直接封装在芯片表面（如图5（d）），量子点用量少，工艺简单，非常适合与现有工艺集成。但该方案对量子点在高温强光下的稳定性要求非常高，且量子点在高温下会出现显著的荧光效率下降和波长偏移，因此其早期发展受到限制［22］。10.37188/CJLCD.2022-0368.F005图5QD-LCD的（a）片上封装，（b）侧边封装，（c）面上封装负载模式；（d）量子点片上封装结构；（e）侧边封装灯条界面结构［22，25］。Fig.5Structures of QD-LCD in （a）on-chip， （b）on-edge and （c）on-surface mode； （d） Packaging structure of QDSs on-chip； （e） Interface structure of QDs on-edge packaging light bar［22，25］.在研究人员的不懈努力下，量子点高温下的荧光效率下降已大幅减弱，且其高温下的光稳定性正在逐步提升。图6展示了量子点片上封装研究中取得的一些进展。如图6（a）数据表明，与荧光粉β-SiAlON∶Eu2+相比，绿光CdSe量子点高温下的荧光效率下降并不显著，红光CdSe量子点的高温荧光效率也比较接近常用的KSF荧光粉［26］。这表明，量子点的高温荧光特性已经满足应用标准（图6（b））［27］，然而随着温度升高，量子点存在明显的波长和半峰宽改变，这是量子点的本征特征，目前没有解决方案［28-29］。10.37188/CJLCD.2022-0368.F006图6（a） QD Vision Inc.合成的CdSe红绿量子点与商用荧光粉的荧光热淬灭性能对比［26］；（b） CdSe片上封装运行条件下的老化曲线［27］；（c） CdSe量子点和钙钛矿量子点的峰值和半峰宽随着温度升高而变化的情况［28，30］；（d） PQD@SiNxOy的荧光温度依赖特性［31］。Fig.6（a） Comparison of fluorescence thermal quenching performance between CdSe red and green QDs synthesized by QD Vision Inc. and commercial phosphors［26］； （b） Aging curve of CdSe on-chip package under operating conditions［27］； （c） Changing of peak and FWHM of CdSe QDs and PQDs with temperature rising［28，30］； （d） Fluorescence temperature dependence of PQD@SiNxOy［31］.除了CdSe量子点，最近出现的钙钛矿量子点（Perovskite QDs，PQDs）在片上封装模式中的应用更具潜力。图6（c）对比了钙钛矿量子点和CdSe量子点随着温度升高时的光谱变化。可以发现，随着温度升高钙钛矿量子点的发光峰位置偏移比较小［30］，且已有研究表明，氟掺杂［32］或SiNxOy无机壳层包覆可以显著降低钙钛矿量子点在高温下的荧光效率下降（图6（d））［31］。此外与CdSe量子点相比，钙钛矿量子点的Föster能量转移现象较弱［30］，团聚状态下的荧光淬灭现象并不显著，也有利于片上封装，如能进一步提升钙钛矿量子点的高温强光稳定性，片上封装仍是具有产业化前景的重要技术路线。4.2　侧边封装结构侧边封装结构中，封装有量子点的玻璃毛细管被置于导光板的边缘。因远离芯片，该结构对量子点的高温强光稳定性要求要低很多，同时因为量子点的用量较少，成本得以控制。Nanosys公司于2016年详细研究了灯条结构参数对背光的均匀性和效率的影响［25］。但因该结构中背光灯条的设计和量子点玻璃管的安装较为复杂（图5（e））［22］，无法在超薄背光中缩小体积，且侧入式背光在超大面积显示器中存在背光均匀性问题，因此该结构的适用范围有限。4.3　面上封装结构4.3.1　CdSe量子点面上封装结构面上封装结构中，量子点以量子点光学膜的形式负载在导光板上方［22］。在这种结构中，量子点远离蓝光LED，对量子点的高温强光稳定性要求最低，而且这种结构非常容易与现有涂布工艺和LCD面板结合，因此研发和生产难度最小，目前大部分量子点厂商都推出了相应的产品。量子点光学膜的结构如图7（a）所示，其膜的两侧贴合阻隔膜形成水氧阻隔层。目前量子点光学膜的水氧光热稳定性已经达到应用标准（图7（b））［33-34］。10.37188/CJLCD.2022-0368.F007图7（a）量子点光学膜的微观结构；（b）量子点光学膜的老化曲线［33］。Fig.7（a） Micro-structure and （b） aging test of QD composite film［33］早在2012年3M就已经推出了相应的量子点光学膜产品，年销售量现已超过1 000万片［35］。目前韩国和欧美地区主要销售InP量子点的量子点光学膜产品，国内则专注于Cd基量子点光学膜的推广，产品含Cd一定程度上限制了量子点光学膜在国内的流通。解决重金属含量超标的主要有两种方法：（1）将绿光CdSe量子点和红光InP量子点组合使用［18］；（2）降低膜中的量子点浓度同时使用光学膜提高蓝光的转换率。例如Frank G.Shi等人使用双色滤波膜片使蓝光在导光板和量子点膜中多次反射，从而提高蓝光的转换率［36］。但这种方法会提高工艺复杂度和产品成本，不利于量子点光学膜的推广使用。4.3.2　钙钛矿量子点面上封装结构钙钛矿量子点具有缺陷容忍度高和低温合成的优点（图8（a）～（b）），这使得钙钛矿不需要壳层结构也能实现高效率发光［38-40］，也可在室温原位制备量子点光学膜，这降低了钙钛矿量子点的生产成本［37，41］。光学性质方面，钙钛矿量子点发光效率和半峰宽等性质与CdSe相似，优于InP量子点［42］。由于钙钛矿量子点特殊的能带组成，其表现出比传统量子点更强的吸收特性。Zeger Hens等人的测试结果表明，钙钛矿量子点的摩尔吸收系数是CdSe量子点的7倍，是InP量子点的10倍［43-45］。高的吸光系数可以减少膜中量子点的用量，在降低成本的同时还可以降低膜中重金属物质的含量。10.37188/CJLCD.2022-0368.F008图8（a）传统量子点和钙钛矿量子点的能带结构和缺陷位置示意图；（b）传统量子点的热注入方法和钙钛矿量子点的原位制备方法；（c）钙钛矿量子点光学膜的涂布制备工艺及相应产品照片；（d）钙钛矿量子点光学膜在存储条件下和使用条件下的加速老化曲线［37］。Fig.8（a） Schematic diagram of energy band structure and defect location of conventional QDs and PQDs； （b） Hot injection method of conventional QDs and in-situ fabrication method of PQDs； （c） In-situ coating process of PQDs composite films and the corresponding product photos； （d） Aging test of PQDs composite film under storage and working conditions［37］.基于本实验室发明的钙钛矿量子点的原位制备技术，致晶科技公司实现了钙钛矿量子点光学膜的批量制备［46-48］（图8（c）），光学膜稳定性已达到应用标准［47］（图8（d））。目前该公司的产品已经通过专业机构的认证，其重金属物质Pb的含量约为39×10-6，远远好于欧盟的RoHS（Restriction of Hazardous Substances）和中国《电子信息产品污染控制办理办法》的标准，满足商业化流通的条件［37］。除了毒性，钙钛矿量子点光学膜生产过程中的污染物排放也较小。按照已知工艺，生产1 m2 CdSe量子点光学膜需要排放约250 mL有机溶剂，而使用原位制备工艺的钙钛矿量子点光学膜的生产仅排放35 mL有机废物，因此钙钛矿量子点光学膜的整体环境危害性远小于CdSe和InP 量子点光学膜。4.4　直下式背光和mini LED显示4.4.1　背光结构直下式背光可以避免侧入式背光光强不足和背光均匀性问题，主要用在超大尺寸显示面板中，其由LED阵列、光扩散板和液晶面板组成，如图9（a）所示。直下式背光中的LED尺寸大于200 μm，可使用片上封装或扩散板封装量子点提高显示器的色彩品质。10.37188/CJLCD.2022-0368.F009图9（a）直下式/mini LED背光结构；（b） CdSe量子点导光板或光扩散板的制备方法；（c）钙钛矿量子点导光板或光扩散板制备方法［37］。Fig.9（a）Structure of direct-lit/mini LED； （b） Preparation method of CdSe QDs； （c） Preparation method of PQDs light guide plate or light diffusion plate［37］.侧入式背光还存在屏幕对比度低和无法应用于柔性显示等问题，近年来出现的分区背光技术可以改善上述问题。通过减小直下式背光中LED的尺寸（100～200 μm）和增加LED阵列的密度，mini LED显示技术可以明显提升显示器动态范围和对比度等性能，降低功耗。mini LED与芯片封装方式不兼容，使得量子点扩散板成为mini LED技术的最佳搭配。然而mini LED也存在一些技术障碍亟待解决，如分区背光和液晶面板像素之间的不匹配和分区背光之间的光泄露会造成光晕从而影响显示质量［49］。4.4.2　量子点光扩散板量子点光扩散板是直下式背光和mini LED显示技术的重要组成部分。传统量子点光扩散板的复合过程如图9（a）所示，合成好的量子点先使用溶胀法封装进入聚乙烯颗粒中，然后再与其他塑料颗粒混合挤出形成光扩散板［50］。钙钛矿量子点光扩散板的制备如图9（b）所示，借助钙钛矿量子点的原位制备技术，直接将钙钛矿前驱体和塑料颗粒共混挤出即可得到钙钛矿塑料光扩散板［51］。钙钛矿量子点光扩散板生产过程简单，不需要溶剂，也不涉及量子点合成过程，因此降低了生产成本和污染物排放。但目前量子点扩散板方案还在起步阶段，未来还需要进一步验证。4.5　QD-LCD的不足虽然量子点可以大幅提升LCD显示器色彩品质和总流明效率，但上述结构也存在不足。如图10（a）～（c）所示，彩膜光谱和量子点光谱存在明显交叉，其中蓝色彩膜和绿色彩膜的问题较为严重。彩膜光谱和量子点光谱的交叉限制了量子点窄光谱性能的释放［52］。图10（d）为吴诗聪教授等人的模拟结果，他们发现使用现有彩膜技术对量子点的光谱性能的提升仅能达到REC.2020色域的95%左右，且整体流明效率也存在极限（约30 lm/W）［53］。为了进一步提升显示器的色彩品质和总流明效率，学术界提出了一些新的技术方案。10.37188/CJLCD.2022-0368.F010图10量子点背光在穿过（a）蓝色滤光膜、（b）绿色滤光膜、（c）红色滤光膜的光谱交叉情况［52］；（d）不同半峰宽的量子点背光的总流明效率和色域覆盖情况［53］。Fig.10Spectral cross of QDs backlight passing through （a） blue filter film， （b） green filter film and （c） red filter film［52］； （d） Total lumen efficiency and gamut coverage of QDs backlights with different FWHM［53］.5 QD-LCD的提升方法5.1　背光结构优化光谱重叠可以通过背光膜组中加入额外的光学结构来减弱。如吴诗聪等人在背光模组中引入了FRP光学膜片和图案化的1/2波片（图11（a））［53］。图11（b）和（c）分别为FRP在x偏振方向和y偏振方向的透过率光谱，可以看到x轴方向的蓝光可以完全透过，y轴方向的红光和绿光可以完全透过。像素化1/2波片的作用为改变各个像素点的红绿蓝光的偏振方向，当光线经过1/2波片时，光线偏振方向变成蓝光面外偏振，红绿光面内偏振，不经过1/2波片时偏振方向保持原有不变。FRP和像素化1/2波片的使用可以将蓝光和红绿光分开，以减小光线经过彩膜时蓝光和绿光的重叠。该方法可以显著提高显示屏的颜色品质，但FRP和像素化的1/2波片制备工艺较为复杂，距离应用还有一定距离。10.37188/CJLCD.2022-0368.F011图11（a）使用FRP和像素化1/2波片的背光结构和基本原理示意图；（b）x方向偏振入射光和（c） y方向偏振入射光的角度相关透射光谱［53］。Fig.11（a） Schematic diagram and working principle of the proposed backlight with an FRP and a patterned half-wave plate， angular-dependent transmission spectra of （b） x-polarized incident light and （c） y-polarized incident light［53］.5.2　量子点彩膜5.2.1　QDCF-LCD的基本结构和优缺点图12（a）为QDCF-LCD的基本结构，其结构特点为将吸收型彩膜替换为量子点彩膜并置于上偏振片的上侧，这样设计的优点为：（1）液晶驱动电路和固件程序的设计只需要考虑蓝光，简化了设计和制作难度；（2）在量子点彩膜中，光子损失仅来自于量子点的荧光效率和自吸收，提升了屏幕的总流明效率；（3）量子点彩膜的荧光无明显方向性，因此具有较大可视角［11， 22］。10.37188/CJLCD.2022-0368.F012图12（a） QDCF显示器的基本结构；（b）不同厚度的QDCF在GaN LED激发下的绿光和蓝光积分强度比较［52］。Fig.12（a） Basic structure of QDCF display； （b） Comparison of green and blue integrated intensity of QDCF with different thickness excited by GaN LED［52］.但量子点彩膜也存在很多缺点，其有限的吸收系数需要较厚的量子点才能完全截止蓝光，而由于CdSe量子点的Stocks位移很小，过厚的量子点会导致量子点自吸收增强，引起荧光效率的下降。从图12（b）可以看出，量子点彩膜的厚度即使增加到15.3 μm还存在明显的蓝光残留，但继续增加彩膜的厚度会降低绿色荧光的强度［13，52］。另外由于量子点彩膜的荧光没有方向性，向液晶背板传播的光无法被利用，造成能量的浪费和总流明效率的降低。除此之外，环境光中的部分高能量的光也会激发量子点彩膜造成色偏移。5.2.2　QDCF-LCD的改进方向在量子点彩膜表面覆盖一层吸收型彩膜可以改进蓝光泄露和环境光激发问题（图13（a））［22］。由于吸收型彩膜对蓝光的阻挡作用，可有效降低蓝光的泄露，且环境中的短波光也无法进入量子点彩膜激发量子点导致颜色发生偏移。然而由于绿色彩膜和蓝光光谱的交叉问题，环境中的部分短波光以及LED发射的部分蓝光依旧会透过，造成色彩品质下降（图13（b））。要解决这个问题还需要研发截止波长更为合适的彩膜材料。量子点彩膜反向发射的荧光可以使用短波透射滤光片（shortwave pass filter，SPF）来进行阻挡和反射（如图13（c））［54］。从图13（d）可以看到，SPF的蓝光透过率很高而波长大于502 nm的红绿光透过率为0，因而不会影响量子点的激发还会将反射反向发射的红绿光，提高了光子的利用效率。10.37188/CJLCD.2022-0368.F013图13（a）量子点彩膜显示器的基本结构覆盖吸收型彩膜层；（b）量子点吸收与绿色彩膜透过率曲线［22］；（c）量子点彩膜显示器的基本结构添加短波透射滤光片；（d）量子点背光光谱和短波透射滤光片的透过率曲线［54］。Fig.13（a） Basic structure of the QDCF display cover with the conventional CF layer； （b） Absorption spectra of quantum dots and transmissivity curve of green colored film［22］； （c） Basic structure of QDCF display combine with SPF； （d） QDs backlight spectrum and transmission curve of short wave projection reflection［54］.5.2.3　多基色量子点彩膜三基色量子点彩膜技术的色域覆盖能力有限，为了可覆盖尽可能多的颜色，研究者们提出了多基色背光的结构设计。图14（a）展示了四基色量子点彩膜的光谱［13］，其由蓝色激光（445 nm）、青色量子点（510.4 nm）、绿色量子点（538.8 nm）和红色量子点（625.8 nm）组成。从图14（b）的色域图上可以看出，四基色背光可以覆盖较大的绿光面积，展现出优异的应用前景，但是多基色量子点彩膜同样面临蓝光泄露和环境光激发等问题，因此其发展前景还有待论证。10.37188/CJLCD.2022-0368.F014图14（a） 4基色彩膜光谱；（b） 4基色量子点彩膜色域覆盖情况［13］。Fig.14（a） Spectra of 4 primary color film； （b） Color gamut coverage of 4 primary color film［13］.5.3　偏振背光液晶面板使用偏振片和液晶对偏振光进行调制以实现明暗变化，因而研究者们提出偏振化背光的设计来减小自然光向偏振光转变过程中的能量损失。在纳米材料中可以通过定向排列纳米棒实现宏观偏振，为此研究者们发展了很多方法来制备定向排列的纳米棒，如静电纺丝、机械拉升、液晶诱导、摩擦等［55-58］。如今，不管在传统量子点方向，还是在钙钛矿量子点领域，人们均可以在聚合物膜中实现较高偏振度的发光［59-60］（图15（a）和（b））。然而使用这些方法得到的偏振度还无法满足实际应用需求，此外我们还面临偏振膜的偏振吸收问题，该现象导致蓝光的优势偏振方向和红绿光并不相同（如图15（c））［22，61］。要解决这个问题可能需要额外的像素化偏振膜或FRP和像素化的1/2波片的组合［53］。无论哪种方法，其工艺复杂性和材料成本都是需要考虑的问题。10.37188/CJLCD.2022-0368.F015图15（a）拉伸后的薄膜截面TEM以及不同方向的薄膜在偏振光照射条件下的图像［59］；（b）原位制备的钙钛矿纳米复合薄膜的拉伸图片［60］；（c）非偏振蓝光激发偏振响应纳米棒复合膜时的偏振态变化。Fig.15（a） TEM images of stretched film section and images of films in different directions under polarized light irradiation［59］； （b） Tensile pictures of in-situ fabricated PQDs nanocomposite films［60］； （c） Schematic diagram for an aligned QR film excited by unpolarized blue light.6 总结与展望本文分析了QD-LCD的技术优势、发展现状和问题挑战，并针对这些挑战总结了相对应的解决或提升方法。量子点因其窄发射和高效率特性可大幅度提升LCD显示器的色彩品质和总流明效率。其中片上封装结构成本低廉，并随着量子点高温和强光稳定性问题的解决应用前景较大；侧边封装的本身结构特性限制了其应用场景；面上封装目前发展迅速，钙钛矿量子点的低成本和高效率为这一领域提供了更多选择。但是彩膜的光谱重叠问题和整体能效问题始终是制约量子点完全释放其性能的障碍，为此研究者们提出了背光结构优化、量子点彩膜和偏振背光等解决方案。优化背光光谱不能从根本上改变传统背光技术高能耗、低对比度和彩膜光谱交叉的问题。随着新兴显示技术的出现，如mini LED、量子点彩膜和micro-LED量子点光转换膜等，这些问题将得到大幅改善，并且量子点材料是这些技术的最佳选择，但量子点光扩散板的稳定性、图案化技术、蓝光泄露和量子点自吸收等问题依然为QD-LCD技术发展的障碍。量子点对于液晶显示技术发展十分重要，为了保持国内液晶显示产业的优势，研究者仍需付出更多的努力。