Quantum-dot packaged light-emitting diode (QD-LED) is a novel device that combined the advantages of LEDs and OLEDs. The most important structure in QD-LEDs is the QD coating which is a composite material made of semiconductor nano-crystals and high-molecular polymers. This material is one of the best light-conversion material in the academic. The inside multi-scale phenomena of optics and thermal is rather complex and lack of research. Beside, considerable challenges related to designing and manufacturing need to be addressed. In this project, firstly, a coupled “Finite Difference Time Domain and Ray-tracing” method is proposed for QD coating modeling. By using this method incorporated with energy-transfer functions we can systematically analyze the optics and thermal properties of the QD coatings, which provides important theoretical information for the coating designing. Secondly, the problem of QD coating (inside particle-distribution & surface morphology) multi-scale synergetic fabrication is solved via centrifugal effect and electrohydrodynamic patterning. Thirdly, the mechanism of the QD coating secondary micromachining is also investigated, and a strategy of machining tolerance-rectification is introduced to realize precise QD coating optical-functional structuring. Finally, the manufactured QD coating is applied to the latest LED backlight components. The purpose of this project is consistent with the development trend of LED industry and academic, which is of great practical and research value.
量子点封装发光二极管是一项介于LED和OLED之间的新型器件,该器件核心结构量子点涂层是溶液半导体纳米晶和高分子聚合物的复合材料,是现有文献报道的最优秀的光转化材料之一,其内部光热跨尺度影响机制的研究尚处于起步阶段,诸多制备机理难题亟待解决。本项目围绕量子点涂层设计及制造过程中的关键问题,提出量子点涂层有限时域差分-光线追迹耦合分析方法,结合能量传递函数实现了涂层结构跨尺度光热联合建模,为准确分析涂层结构进行结构主动功能设计提供理论支撑;运用离心力及电场诱导,精确控制量子点涂层内部粒子聚体形态及表面形貌协同生成,解决涂层内部及表面多层级的宏微结构统一制备难题;开展量子点涂层的二次微机械加工,研究加工过程材料去除机理,建立量子点涂层加工误差矫正机制,实现涂层光学功能结构精确制备,最终将量子点涂层应用于新一代背光源LED器件中。项目符合学术界与产业界发展趋势,具有重要的研究价值和现实意义。
量子点封装发光二极管是一项介于LED和OLED之间的新型器件,该器件核心结构量子点涂层是溶液半导体纳米晶和高分子聚合物的复合材料,是现有文献报道的最优秀的光转化材料之一,其内部光热跨尺度影响机制的研究尚处于起步阶段,诸多制备机理难题亟待解决。本项目围绕量子点涂层设计及制造过程中的关键问题,建立了量子点涂层光学模型,研究了CdSe/ZnS 量子点的量子限域效应,分析了多层壳核结构及表面缺陷能级对其吸收特性的影响;建立了LED 芯片与涂层的耦合模型,研究了芯片发射光线与量子点激发光线的传播轨迹与衰减特性,获取涂层能量损耗分布,基于能量传递函数建立量子点涂层的有限元传热模型,实现了涂层热耦合分析;研究了量子点涂层参杂的粒子在重力场的作用下会发生沉降现象,通过控制外力场强度、方向及作用时间,调控参杂粒子在涂层中特定区域聚集,实现了基于离心力场调控的量子点涂层内部粒子定向聚集制备;设计了聚合物表面形貌电场诱导生成装置,利用空间调制电场,控制调制电压、空气间隙以及模板特征实现液态量子点涂层材料表面微纳形貌一致生成,实现了涂层表面形貌可控制备。设计了用于聚合物复合材料光学功能结构加工的金刚石砂轮微细磨削成型刀具,研究了分析刀具几何形貌与加工形貌的映射关系,探索了加工过程刀具磨损机理;搭建了量子点涂层红外测试系统,获取稳态、瞬态、弱激发及过饱和等载荷下涂层结构的红外图像;将量子点涂层应用到 LCD背光源器件中,开发了与之匹配的二次光学系统,探索了量子点涂层实际应用中的可行性。最终形成一套完整的LED发光器件宏微结构调控量子点涂层制造理论体系,促进新一代背光源LED器件产业技术发展。
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数据更新时间:2023-05-31
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