用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片

鹿文昕; 赵云鹭; 殷轼雯; 周子涵; 马红梅; 孙玉宝

doi:10.37188/CJLCD.2023-0266

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用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片

器件物理及器件制备 | 更新时间：2024-07-28

- 用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片
- Reflective high-efficiency color filters for wide color gamut LCD
- 液晶与显示 2023年38卷第12期页码：1653-1663
- 作者机构：
  
  河北工业大学应用物理系，天津 300401
- 作者简介：
  
  [ "鹿文昕（1999—），男，河北保定人，硕士研究生，2021年于河北工业大学获得学士学位，主要从事宽色域液晶显示器件等方面的研究。E-mail：1972665536@ qq.com" ]
  [ "孙玉宝（1975—），男，河北沧州人，博士，教授，2010年于河北工业大学获得博士学位，主要从事液晶器件物理和液晶新型应用等方面的研究。E-mail： sun_yubao@163.com" ]
- 基金信息：
  
  河北省自然科学基金(F202202017)
- DOI：10.37188/CJLCD.2023-0266
  中图分类号： TN141.9;O484.4
- 收稿日期：2023-08-14，
  
  修回日期：2023-09-22，
  
  纸质出版日期：2023-12-05
- 稿件说明：
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鹿文昕, 赵云鹭, 殷轼雯, 等. 用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片[J]. 液晶与显示, 2023,38(12):1653-1663.

LU Wen-xin, ZHAO Yun-lu, YIN Shi-wen, et al. Reflective high-efficiency color filters for wide color gamut LCD[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(12): 1653-1663.
鹿文昕, 赵云鹭, 殷轼雯, 等. 用于宽色域液晶显示器的反射型高光效率彩色滤光片[J]. 液晶与显示, 2023,38(12):1653-1663. DOI： 10.37188/CJLCD.2023-0266.

LU Wen-xin, ZHAO Yun-lu, YIN Shi-wen, et al. Reflective high-efficiency color filters for wide color gamut LCD[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(12): 1653-1663. DOI： 10.37188/CJLCD.2023-0266.

摘要

为了提高宽色域液晶显示器的光效率，本文提出了一种反射式彩色滤光片。首先计算了反射式彩色滤光片的光效率增强效果，然后设计了基于低中高折射率介质的多层堆叠结构（［ABCCBA］

）的彩色滤光片，在使用带有黄色荧光粉的白光二极管（YAG-LED）和量子点（QD）背光单元时，光效率分别从17.4%提升到32.9%，从18.5%提高到58.9%，同时该结构的色域提高到了120.7% NTSC和131.2% NTSC。考虑背光模组中散射膜的作用，计算了入射光角度在20°以内时，带有YAG-LED和QD背光的LCD光效率依然分别大于32%和56%，色域基本不变。这些结果在宽色域液晶显示器中具有重要的潜在应用前景。

Abstract

In order to improve the light efficiency of wide color gamut liquid crystal displays （LCD）， this paper proposed a reflective color filter. First， the enhancement effect of the light efficiency of the reflective color filter was calculated. Then， a multi-layer stack structure （［ABCCBA］

） of the color filter was designed based on low， medium， and high refractive index materials. Using white light emission diode backlight unit with yellow phosphor （YAG-LED） and quantum dot （QD） backlight unit， the light efficiency was increased from 17.4% to 32.9% and from 18.5% to 58.9%， respectively. At the same time， the color gamut of this structure also improved to 120.7% NTSC and 131.2% NTSC. Considering the role of the scattering film in the backlight module， the light efficiency of LCD with YAG-LED and QD backlight unit is still greater than 32% and 56% respectively when the incident light angle is within 20°. The color gamut remains essentially unchanged. These results hold significant potential for applications in wide color gamut LCD.

关键词

Keywords

references

SMITH A R . Color gamut transform pairs ［J］. ACM SIGGRAPH Computer Graphics ， 1978 ， 12 （ 3 ）： 12 - 19 . doi: 10.1145/965139.807361 http://dx.doi.org/10.1145/965139.807361

REHÁK R ， BODROGI P ， SCHANDA J . On the use of the sRGB colour space ［J］. Displays ， 1999 ， 20 （ 4 ）： 165 - 170 . doi: 10.1016/s0141-9382(99)00019-0 http://dx.doi.org/10.1016/s0141-9382(99)00019-0

林继栋，陈大钦 . 钙钛矿量子点玻璃背光应用［J］. 液晶与显示， 2023 ， 38 （ 3 ）： 342 - 355 ． doi: 10.37188/CJLCD.2022-0223 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2022-0223

LIN J D ， CHEN D Q . Application of perovskite quantum dot glass backlight ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2023 ， 38 （ 3 ）： 342 - 355 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJLCD.2022-0223 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2022-0223

MORIYA N ， SUGAWARA M ， HARADA R ， et al . New color filter for light-emitting diode back light ［J］. Japanese Journal of Applied Physics ， 2003 ， 42 （ 4R ）： 1637 - 1641 . doi: 10.1143/jjap.42.1637 http://dx.doi.org/10.1143/jjap.42.1637

ZHAN H M ， XU Z ， TIAN C ， et al . Achieving standard wide color gamut by tuning LED backlight and color filter spectrum in LCD ［J］. Journal of the Society for Information Display ， 2014 ， 22 （ 11 ）： 545 - 551 . doi: 10.1002/jsid.274 http://dx.doi.org/10.1002/jsid.274

DAI X L ， ZHANG Z X ， JIN Y Z ， et al . Solution-processed， high-performance light-emitting diodes based on quantum dots ［J］. Nature ， 2014 ， 515 （ 7525 ）： 96 - 99 . doi: 10.1038/nature13829 http://dx.doi.org/10.1038/nature13829

IPPEN C ， GRECO T ， KIM Y ， et al . Color tuning of indium phosphide quantum dots for cadmium-free quantum dot light-emitting devices with high efficiency and color saturation ［J］. Journal of the Society for Information Display ， 2015 ， 23 （ 7 ）： 285 - 293 . doi: 10.1002/jsid.308 http://dx.doi.org/10.1002/jsid.308

BABAYAN Y ， BARTON J E ， GREYSON E C ， et al . Templated and hierarchical assembly of CdSe/ZnS quantum dots ［J］. Advanced Materials ， 2004 ， 16 （ 15 ）： 1341 - 1345 . doi: 10.1002/adma.200400764 http://dx.doi.org/10.1002/adma.200400764

ZHANG J X ， CHEN D J ， XU K Y ， et al . Ultra-stable CsPbBr 3 nanocrystals encapsulated in mesoporous silica KIT-6 for LED applications ［J］. Journal of Luminescence ， 2023 ， 260 ： 119856 . doi: 10.1016/j.jlumin.2023.119856 http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119856

HARDMAN R . A toxicologic review of quantum dots： toxicity depends on physicochemical and environmental factors ［J］. Environmental Health Perspectives ， 2006 ， 114 （ 2 ）： 165 - 172 . doi: 10.1289/ehp.8284 http://dx.doi.org/10.1289/ehp.8284

HAN J H ， KIM D ， LEE T W ， et al . Color purifying optical nanothin film for three primary colors in optoelectronics ［J］. ACS Photonics ， 2018 ， 5 （ 8 ）： 3322 - 3330 . doi: 10.1021/acsphotonics.8b00540 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.8b00540

SUN Y ， ZHANG C ， YANG Y L ， et al . Improving the color gamut of a liquid-crystal display by using a bandpass filter ［J］. Current Optics and Photonics ， 2019 ， 3 （ 6 ）： 590 - 596 .

ZHANG C ， NIU R ， LI W J ， et al . Narrow-band high-transmittance birefringent filter and its application in wide color gamut display ［J］. Chinese Physics B ， 2021 ， 30 （ 5 ）： 054207 . doi: 10.1088/1674-1056/abd471 http://dx.doi.org/10.1088/1674-1056/abd471

ZHANG C ， NIU R ， SHA P F ， et al . Inner helical waveplate with angle-insensitive retardation ［J］. Optics Express ， 2021 ， 29 （ 18 ）： 28924 - 28934 . doi: 10.1364/oe.435975 http://dx.doi.org/10.1364/oe.435975

LIN F C ， HUANG Y P ， WEI C M ， et al . Color filter-less LCDs in achieving high contrast and low power consumption by stencil field-sequential-color method ［J］. Journal of Display Technology ， 2010 ， 6 （ 3 ）： 98 - 106 . doi: 10.1109/JDT.2009.2025395 http://dx.doi.org/10.1109/JDT.2009.2025395

LIN F C ， SHIEH H P ， HUANG Y P D . Color breakup reduction by 180 Hz stencil-FSC method in large-sized color filter-less LCDs ［J］. Journal of Display Technology ， 2010 ， 6 （ 3 ）： 107 - 112 . doi: 10.1109/jdt.2009.2027034 http://dx.doi.org/10.1109/jdt.2009.2027034

LIN F C ， ZHANG Y N ， LANGENDIJK E H A . Color breakup suppression by local primary desaturation in field-sequential color LCDs ［J］. Journal of Display Technology ， 2011 ， 7 （ 2 ）： 55 - 61 . doi: 10.1109/jdt.2010.2090493 http://dx.doi.org/10.1109/jdt.2010.2090493

ZHANG Y ， TAN Q F ， YAN Y B ， et al . Talbot grating for color separation in color liquid crystal display ［C］// Proceedings of SPIE 6832， Holography and Diffractive Optics Ⅲ . Beijing， China ： SPIE ， 2007 ： 68320P . doi: 10.1117/12.756747 http://dx.doi.org/10.1117/12.756747

LIN J ， LUO S W ， ZUO D L ， et al . Multilayer structure for highly transmissive angle-tolerant color filter ［J］. Optics Communications ， 2018 ， 427 ： 158 - 162 . doi: 10.1016/j.optcom.2018.06.033 http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2018.06.033

KÄLÄNTÄR K . A directional backlight with narrow angular luminance distribution for widening the viewing angle for an LCD with a front-surface light-scattering film ［J］. Journal of the Society for Information Display ， 2012 ， 20 （ 3 ）： 133 - 142 . doi: 10.1889/jsid20.3.133 http://dx.doi.org/10.1889/jsid20.3.133

CHEN H W ， ZHU R D ， HE J ， et al . Going beyond the limit of an LCD’s color gamut ［J］. Light： Science & Applications ， 2017 ， 6 （ 9 ）： e17043 . doi: 10.1038/lsa.2017.43 http://dx.doi.org/10.1038/lsa.2017.43

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