CN112259533A - 一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 - Google Patents
一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112259533A CN112259533A CN202011150117.XA CN202011150117A CN112259533A CN 112259533 A CN112259533 A CN 112259533A CN 202011150117 A CN202011150117 A CN 202011150117A CN 112259533 A CN112259533 A CN 112259533A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum dot
- blue
- white balance
- red
- green
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 53
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 4
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910005543 GaSe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017680 MgTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910020698 PbZrO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910003373 AgInS2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000037308 hair color Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- WPPDXAHGCGPUPK-UHFFFAOYSA-N red 2 Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=CC=CC=C11)=C(C=2C=3C4=CC=C5C6=CC=C7C8=C(C=9C=CC=CC=9)C9=CC=CC=C9C(C=9C=CC=CC=9)=C8C8=CC=C(C6=C87)C(C=35)=CC=2)C4=C1C1=CC=CC=C1 WPPDXAHGCGPUPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
- H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,采用激发光源为可见光蓝光波段内的LED作为背光源,其发出的蓝光经过像素化的量子点色彩转换膜的吸收、色转换与散射,在空间混光实现出光白平衡;其中,量子点色彩转换膜的每个像素均由含红、绿、蓝三基色的子像素组成,且每个子像素底部均有至少一颗蓝光LED背光源与之形成空间位置的对应关系,使量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素的面积比满足以下面积比关系式,以实现出光白平衡:S R η R :S G η R :S B η R =P R :P G :P B 。该方法有利于准确、可靠地实现量子点色彩转换白平衡。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示领域,具体涉及一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法。
背景技术
在现有平板显示技术中,通过加性混色原理来实现各种色彩,而调整每个子像素的的输出强度可以进一步呈现逼真的色彩。而显示器通常通过对红、绿、蓝子像素进行调整来实现白光,也就是所谓的白平衡。因此,利用RGB滤色技术实现彩色再现,是平板显示不可缺少的关键技术。传统的吸收式滤色片就是其中的一种。然而,吸收型滤色片通常由光谱较宽的光刻胶(PR)组成,容易发生发射光谱重叠和色串扰。可以通过吸收不需要的波长来设计所需的光谱传输,但要以高能量损耗、低效率和窄色域为代价。然而,在传统的吸收式滤色片中,当其子像素面积相等时,由于蓝光泄漏,需要通过TFT控制液晶面板的透过率来实现白平衡或者改变子像素的面积。但当器件用于光致发光色彩转换层,TFT方法就不再适用,且TFT方法电路复杂。同样,传统的OLED三色显示器可以通过改变像素窗口大小来实现白平衡。常见的OLED像素排列有几种,包括Pentile排列、Diamond排列、Delta排列和BOE屏幕排列。量子点色彩转换膜是一种替换传统吸收式滤光片的新型产品。近年来,量子点色彩转换膜已成为LCD、OLED、Mini-LED和Micro-LED显示器的研究热点。而对于白平衡的实现,目前还没有研究过。综上,现有的技术都无法为量子点色彩转换的白平衡提出一种可靠的实现方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,该方法有利于准确、可靠地实现量子点色彩转换白平衡。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,采用激发光源为可见光蓝光波段内的LED作为背光源,其发出的蓝光经过像素化的量子点色彩转换膜的吸收、色转换与散射,在空间混光实现出光白平衡;其中,所述量子点色彩转换膜的每个像素均由含红、绿、蓝三基色的子像素组成,且每个子像素底部均有至少一颗蓝光LED背光源与之形成空间位置的对应关系,使所述量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素的面积比满足以下面积比关系式,以实现出光白平衡:
SRηR:SGηG:SBηB=PR:PG:PB
式中,SR、SG、SB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种子像素的面积大小;ηR、ηG、ηB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率;PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率。
进一步地,量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率ηR、ηG、ηB,由下式定义:
式中,转换效率η为量子点色彩转换膜在背光源的激发下,量子点色彩转换膜发射的光子数Photons发射与背光源发出且被转换膜吸收的光子数Photons吸收之比;PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率,由以下表达式定义:
式中,AR、AG、AB分别表示白平衡时光谱对应的红色峰值强度、绿色峰值强度、蓝色峰值强度;λ为光源光谱的波长,其区间范围和积分上下限为其发光波长波段;R(λ)、G(λ)、B(λ)分别表示不考虑峰值强度的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化发光光谱;当量子点色彩转换膜受蓝光LED背光源激发达到白平衡时,其光谱函数为:
同时,相应的量子点以及光源光谱对应的色坐标(x,y)为:
进一步地,在已知红、绿量子点和蓝光LED背光源参数的情况下,通过设定和制备不同面积大小的量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素,实现出光白平衡,其流程包括如下步骤:
S1:分别测得红、绿量子点以及蓝光LED背光源的发射光谱,得到红、绿、蓝三种颜色的半峰宽、中心波长和转换效率η;进行归一化,构建出红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化光谱R(λ)、G(λ)、B(λ);
S2:在CIE1931系统下,设定需达到的白平衡目标色坐标,即设定达到白平衡时的目标色坐标为(xwhite,ywhite);
S3:将得到的红、绿、蓝三种颜色的半峰宽和中心波长,以及目标白平衡参数(xwhite,ywhite)代入色坐标(x,y)表达式,得到白平衡时的光谱函数进一步计算得到红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度值AB及其三者之间相对比值AR:AG:AB;
S4:将计算得到的红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度AB代入PR、PG、PB的表达式中,求出白平衡光谱下红、绿、蓝三种颜色的发光功率;
S5:将步骤S1得到的三种颜色的转换效率η以及步骤S4得到的发光功率P代入子像素面积比关系式,求得红、绿、蓝三种颜色子像素的面积比SR:SG:SB,根据面积比和蓝光LED背光源尺寸,先确定某一个颜色的子像素面积作为基准,进而计算出另外两个颜色子像素的面积。
进一步地,所述蓝光LED背光源也可以采用Mini LED或Micro LED组成的点阵阵列或线阵阵列,每个LED上均有均匀膜厚的量子点色彩转换子像素单元与之对应,且子像素之间具有阻光黑矩阵;所述光源光谱、量子点材料的发射光谱波长λ属于可见光波段,波长范围在380nm到780nm之间。
进一步地,所述色坐标表达式是仅与光谱有关的函数,当已知中心波长和半峰宽时,色坐标仅由发光峰的峰值强度唯一确定,即当白平衡色坐标值(xwhite,ywhite)确定时,红、绿、蓝三色光的峰值强度AR、AG、AB也唯一确定。
进一步地,达成所述白平衡时,光致发光的发射光谱由红、绿、蓝三个独立发光峰组成,当三个峰的半峰宽和中心波长已知时,调节三个峰的峰值大小,即得到白平衡的色坐标与光致发光的发射光谱图的一一对应关系;所述步骤S2中,设定的白平衡目标色坐标求得的AR:AG:AB的值是唯一的,即量子点光致发光的发射光谱图唯一,最后得到的子像素面积也唯一确定。
进一步地,所述量子点材料采用BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中至少一种;所述量子点粒径为1nm到20nm。
进一步地,所述步骤S4中,求解发光功率P的波长间隔取值为0.1nm~10nm之间,其取值越小,输出光谱的误差越小,精度越高,得到的发光功率越精确。
进一步地,所述LED发光截面宽度不超过量子点色彩转换膜的子像素发光宽度与相邻黑矩阵宽度之和。
进一步地,所述方法不仅适用于三基色量子点色彩转换膜,也适用N基色量子点色彩转换膜,N≥3,当达到白平衡时,N基色子像素的面积比满足:
S1η1:S2η2:S3η3:......:SNηN=P1:P2:P3:......:PN。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本发明提供了一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,通过蓝色光源激发红色、绿色量子点来实现出射红、绿、蓝三色光,再通过改变子像素面积大小,调整出光效果来实现白平衡;本方法能够根据红、绿量子点以及蓝光LED背光源光谱的发射光谱,推导出在白平衡情况下,基于量子点色彩转换的子像素面积、发光功率及转换效率的关系,进而准确和高效地计算出达到白平衡时,红、绿、蓝三种颜色子像素的面积比。因此,本发明对实现基于量子点色彩转换的白平衡提供了一种技术依据,在现代平板显示技术应用中具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例的方法实现流程图。
图2为本发明实施例中用于量子点色彩转换膜的白平衡的结构模型图。
图3为本发明实施例中基于量子点色彩转换的白平衡实现方法的白平衡光谱。
图中,1为阻光黑矩阵,2为红色子像素,3为绿色子像素,4为蓝色子像素,5为集光反射罩,6为Mini LED。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,采用激发光源为可见光蓝光波段内的LED作为背光源,其发出的蓝光经过像素化的量子点色彩转换膜的吸收、色转换与散射,在空间混光实现出光白平衡;其中,所述量子点色彩转换膜的每个像素均由含红、绿、蓝三基色的子像素组成,且每个子像素底部均有至少一颗蓝光LED背光源与之形成空间位置的对应关系,使所述量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素的面积比满足以下面积比关系式,以实现出光白平衡:
SRηR:SGηG:SBηB=PR:PG:PB
式中,SR、SG、SB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种子像素的面积大小;ηR、ηG、ηB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率;PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率。
量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率ηR、ηG、ηB,由下式定义:
式中,转换效率η为量子点色彩转换膜在背光源的激发下,量子点色彩转换膜发射的光子数Photons发射与背光源发出且被转换膜吸收的光子数Photons吸收之比。对应于ηR、ηG、ηB,ηR、ηG分别表示为红色量子点、绿色量子点色彩转换膜发射的光子数与背光源发出的总光子数中被红色量子点、绿色量子点色彩转换膜吸收的光子数之比,至于ηB,由于蓝色子像素的位置是空的,所以蓝色LED背光源的光可以直接通过,ηB=100%。
PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率,由以下表达式定义:
式中,AR、AG、AB分别表示白平衡时光谱对应的红色峰值强度、绿色峰值强度、蓝色峰值强度;λ为光源光谱的波长,其区间范围和积分上下限为其发光波长波段,例如红色为λR1到λR2;R(λ)、G(λ)、B(λ)分别表示不考虑峰值强度的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化发光光谱;当量子点色彩转换膜受蓝光LED背光源激发达到白平衡时,其光谱函数为:
同时,相应的量子点以及光源光谱对应的色坐标(x,y)为:
本发明方法在已知红、绿量子点和蓝光LED背光源参数的情况下,通过设定和制备不同面积大小的量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素,实现出光白平衡,其流程包括如下步骤:
S1:分别测得红、绿量子点以及蓝光LED背光源的发射光谱,得到红、绿、蓝三种颜色的半峰宽、中心波长和转换效率η;进行归一化,构建出红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化光谱R(λ)、G(λ)、B(λ)。
S2:在CIE1931系统下,设定需达到的白平衡目标色坐标,即设定达到白平衡时的目标色坐标为(xwhite,ywhite)。
S3:将得到的红、绿、蓝三种颜色的半峰宽和中心波长,以及目标白平衡参数(xwhite,ywhite)代入色坐标(x,y)表达式,得到白平衡时的光谱函数进一步计算得到红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度值AB及其三者之间相对比值AR:AG:AB。
S4:将计算得到的红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度AB代入PR、PG、PB的表达式中,求出白平衡光谱下红、绿、蓝三种颜色的发光功率PR、PG、PB。
S5:将步骤S1得到的三种颜色的转换效率η以及步骤S4得到的发光功率P代入子像素面积比关系式,求得红、绿、蓝三种颜色子像素的面积比SR:SG:SB,根据面积比和蓝光LED背光源尺寸,先确定某一个颜色的子像素面积作为基准,进而计算出另外两个颜色子像素的面积。
在本实施例中,所述蓝光LED背光源也可以采用Mini LED或Micro LED组成的点阵阵列或线阵阵列,每个LED上均有均匀膜厚的量子点色彩转换子像素单元与之对应,且子像素之间具有阻光黑矩阵。这里的量子点色彩转换子像素单元是指量子点色彩转换膜中组成像素的子像素,即量子点色彩转换膜的红色子像素、量子点色彩转换膜的绿色子像素、量子点色彩转换膜的蓝色子像素。所述光源光谱、量子点材料的发射光谱波长λ属于可见光波段,波长范围在380nm到780nm之间。
在本实施例中,所述色坐标表达式是仅与光谱有关的函数,当已知中心波长和半峰宽时,色坐标仅由发光峰的峰值强度唯一确定,即当白平衡色坐标值(xwhite,ywhite)确定时,红、绿、蓝三色光的峰值强度AR、AG、AB也唯一确定。
在本实施例中,达成所述白平衡时,光致发光的发射光谱由红、绿、蓝三个独立发光峰组成,当三个峰的半峰宽和中心波长已知时,调节三个峰的峰值大小,即得到白平衡的色坐标与光致发光的发射光谱图的一一对应关系;所述步骤S2中,设定的白平衡目标色坐标求得的AR:AG:AB的值是唯一的,即量子点光致发光的发射光谱图唯一,最后得到的子像素面积也唯一确定。
在本实施例中,所述量子点(包括红色量子点和绿色量子点)材料采用BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中至少一种;所述量子点粒径为1nm到20nm。
在本实施例中,所述步骤S4中,求解发光功率P的波长间隔取值为0.1nm~10nm之间,其取值越小,输出光谱的误差越小,精度越高,得到的发光功率越精确。
在本实施例中,所述LED发光截面宽度不超过量子点色彩转换膜的子像素发光宽度与相邻黑矩阵宽度之和。作为非必要可选地,可在每个LED上可设置集光反射罩,该集光罩的下底面开口尺寸大于LED发光面积,上端面开口尺寸应大于子像素开口尺寸且不覆盖相邻子像素,用于防止该LED光源对其他子像素的激发形成串扰。
所述方法不仅适用于三基色量子点色彩转换膜,也适用N基色量子点色彩转换膜,N≥3,当达到白平衡时,N基色子像素的面积比满足:
S1η1:S2η2:S3η3:......:SNηN=P1:P2:P3:......:PN。
图1所示为本发明实施例中基于量子点色彩转换的白平衡实现方法的流程框图,其流程是:测得红、绿量子点、蓝光LED背光源光谱的发射光谱,得到红、绿、蓝三种颜色的半峰宽、中心波长和转换效率η;进行归一化,构建归一化的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的三色发光光谱R(λ)、G(λ)、B(λ);设定目标白平衡参数(xwhite,ywhite);将目标白平衡参数代入色坐标表达式可以得到白平衡时的光谱AR、AG、AB及其比值;将AR、AG、AB代入求出白平衡光谱下的红、绿、蓝三种颜色的发光功率PR、PG、PB;将得到的三色的转换效率η、发光功率P带入表达式求得红、绿、蓝三种颜色子像素面积的比值SR:SG:SB;根据面积比和蓝光LED背光源尺寸,先确定某一个颜色的子像素面积作为基准,进而计算出另外两个颜色子像素的面积。
图2所示为本发明实施例中所设计的用于量子点色彩转换膜的白平衡的结构模型图,采用激发光源为可见光蓝光波段内的Mini LED 6作为背光光源,其发出的蓝光经过像素化的量子点色彩转换膜的吸收、色转换与散射,最后在空间混光实现出射光白平衡。其中,该量子点色彩转换膜的每个像素均由含红2、绿3、蓝4三基色的子像素组成,并且每个子像素底部均有至少一颗背光Mini LED 6与之形成空间位置的对应关系,Mini LED 6发光截面宽度应不超过量子点色彩转换膜的子像素发光宽度与相邻黑矩阵1宽度之和;作为非必要可选地,可在每个LED上可设置集光反射罩5,该集光罩5的下底面开口尺寸大于Mini LED6发光面积,上端面开口尺寸应大于子像素开口尺寸且不覆盖相邻子像素,用于防止该MiniLED 6光源对其他子像素的激发形成串扰。
具体实施过程如下:
第一步,测得红、绿量子点、蓝光LED背光源光谱的发射光谱,得到红、绿、蓝三种颜色的半峰宽、中心波长和转换效率η;
红色量子点的中心波长为628纳米,半峰宽为21.4纳米,转换效率为18.0%;绿色量子点的中心波长为540.5纳米,半峰宽为27.9纳米,转换效率为24.3%;蓝光LED背光源的中心波长为450纳米,半峰宽为21.2纳米,转换效率为100%。
第二步,进行归一化,构建归一化的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的三色发光光谱。
为了得到白平衡时的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的三色发光光谱的峰值强度,将红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的三色发光光谱系数都归一化,即设为1。
第三步,设定目标白平衡参数(xwhite,ywhite)。
设定基于量子点色彩转换的白平衡色坐标(0.313,0.329),即xwhite=0.313,ywhite=0.329。
将目标白平衡色坐标带入表达式可以得到白平衡光谱数据,表达式为:
式中,是CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值;λ为光源光谱的波长,其区间范围和积分上下限为其发光波长波段,例如红色为380nm到780nm;R(λ)、G(λ)、B(λ)分别表示不考虑峰值强度的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化的发光光谱;AR、AG、AB分别表示白平衡时光谱对应的红色峰值强度、绿色峰值强度、蓝色峰值强度,得到AR:AG:AB=1.04:1:1。
第五步,将AR、AG、AB代入PR、PG、PB的表达式中,求出白平衡光谱下的红、绿、蓝三种颜色的发光功率PR、PG、PB。
将AR、AG、AB代入到发光功率的表达式中,表达式为:
式中,PR、PG、PB分别是量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率,即PR:PG:PB=1.05:1.32:1。
第六步,将得到的三色的转换效率η、发光功率P带入表达式求得红、绿、蓝三种颜色子像素面积的比值SR:SG:SB。
该量子点色彩转换膜上的红绿蓝子像素的面积比满足下述表达式时可实现出光白平衡:
SRηR:SGηG:SBηB=PR:PG:PB
式中,SR、SG、SB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种子像素的面积大小;ηR、ηG、ηB分别是量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率,可以由下式定义:
式中,转换效率η为量子点色彩转换膜在背光源的激发下,量子点色彩转换膜发射的光子数与背光源发出且被转换膜吸收的光子数之比,得到SR:SG:SB=5.83:5.48:1。
第七步,根据面积比和蓝光LED背光源尺寸,先确定某一个颜色的子像素面积作为基准,进而计算出另外两个颜色子像素的面积。
如图2所示,该量子点色彩转换膜的每个像素均由含红绿蓝三基色的子像素组成,并且每个子像素底部均有至少一颗蓝光LED背光源与之形成空间位置的一一对应关系,先确定量子点色彩转换膜中蓝色子像素面积作为基准,进而计算出红、绿子像素的面积。蓝色子像素面积大小为200μm×30μm,红色子像素面积大小为200μm×175μm,绿色子像素面积大小为200μm×165μm。
在本实施例中,在量子点色彩转换的白平衡色坐标(0.313,0.329)下,得到三个发光峰的相对强度比值,并绘制光谱的函数图像,绘制出的白平衡光谱如图3所示。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,采用激发光源为可见光蓝光波段内的LED作为背光源,即蓝光LED背光源,其发出的蓝光经过像素化的量子点色彩转换膜的吸收、色转换与散射,在空间混光实现出光白平衡;其中,所述量子点色彩转换膜的每个像素均由含红、绿、蓝三基色的子像素组成,且每个子像素底部均有至少一颗蓝光LED背光源与之形成空间位置的对应关系,使所述量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素的面积比满足以下面积比关系式,以实现出光白平衡:
SRηR:SGηG:SBηB=PR:PG:PB
式中,SR、SG、SB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种子像素的面积大小;ηR、ηG、ηB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率;PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色对背光源的转换效率ηR、ηG、ηB,由下式定义:
式中,转换效率η为量子点色彩转换膜在背光源的激发下,量子点色彩转换膜发射的光子数Photons发射与背光源发出且被转换膜吸收的光子数Photons吸收之比;PR、PG、PB分别为量子点色彩转换膜中红、绿、蓝三种颜色的发光功率,由以下表达式定义:
式中,AR、AG、AB分别表示白平衡时光谱对应的红色峰值强度、绿色峰值强度、蓝色峰值强度;λ为光源光谱的波长,其区间范围和积分上下限为其发光波长波段;R(λ)、G(λ)、B(λ)分别表示不考虑峰值强度的红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化发光光谱;当量子点色彩转换膜受蓝光LED背光源激发达到白平衡时,其光谱函数为:
同时,相应的量子点以及光源光谱对应的色坐标(x,y)为:
3.根据权利要求2所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,在已知红、绿量子点和蓝光LED背光源参数的情况下,通过设定和制备不同面积大小的量子点色彩转换膜中红、绿、蓝子像素,实现出光白平衡,其流程包括如下步骤:
S1:分别测得红、绿量子点以及蓝光LED背光源的发射光谱,得到红、绿、蓝三种颜色的半峰宽、中心波长和转换效率η;进行归一化,构建出红色量子点、绿色量子点、蓝色背光的归一化光谱R(λ)、G(λ)、B(λ);
S2:在CIE1931系统下,设定需达到的白平衡目标色坐标,即设定达到白平衡时的目标色坐标为(xwhite,ywhite);
S3:将得到的红、绿、蓝三种颜色的半峰宽和中心波长,以及目标白平衡参数(xwhite,ywhite)代入色坐标(x,y)表达式,得到白平衡时的光谱函数进一步计算得到红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度值AB及其三者之间相对比值AR:AG:AB;
S4:将计算得到的红色峰值强度AR、绿色峰值强度AG、蓝色峰值强度AB代入PR、PG、PB的表达式中,求出白平衡光谱下红、绿、蓝三种颜色的发光功率;
S5:将步骤S1得到的三种颜色的转换效率η以及步骤S4得到的发光功率P代入子像素面积比关系式,求得红、绿、蓝三种颜色子像素的面积比SR:SG:SB,根据面积比和蓝光LED背光源尺寸,先确定某一个颜色的子像素面积作为基准,进而计算出另外两个颜色子像素的面积。
4.根据权利要求1所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述蓝光LED背光源也可以采用Mini LED或Micro LED组成的点阵阵列或线阵阵列,每个LED上均有均匀膜厚的量子点色彩转换子像素单元与之对应,且子像素之间具有阻光黑矩阵;所述光源光谱、量子点材料的发射光谱波长λ属于可见光波段,波长范围在380nm到780nm之间。
5.根据权利要求2所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述色坐标表达式是仅与光谱有关的函数,当已知中心波长和半峰宽时,色坐标仅由发光峰的峰值强度唯一确定,即当白平衡色坐标值(xwhite,ywhite)确定时,红、绿、蓝三色光的峰值强度AR、AG、AB也唯一确定。
7.根据权利要求2所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述量子点材料采用BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中至少一种;所述量子点粒径为1nm到20nm。
8.根据权利要求3所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述步骤S4中,求解发光功率P的波长间隔取值为0.1nm~10nm之间,其取值越小,输出光谱的误差越小,精度越高,得到的发光功率越精确。
9.根据权利要求4所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述LED发光截面宽度不超过量子点色彩转换膜的子像素发光宽度与相邻黑矩阵宽度之和。
10.根据权利要求1所述的一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法,其特征在于,所述方法不仅适用于三基色量子点色彩转换膜,也适用N基色量子点色彩转换膜,N≥3,当达到白平衡时,N基色子像素的面积比满足:
S1η1:S2η2:S3η3:......:SNηN=P1:P2:P3:......:PN。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011150117.XA CN112259533B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011150117.XA CN112259533B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112259533A true CN112259533A (zh) | 2021-01-22 |
CN112259533B CN112259533B (zh) | 2022-07-05 |
Family
ID=74261854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011150117.XA Active CN112259533B (zh) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | 一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112259533B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113255200A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 福州大学 | 混合散射粒子的单色量子点色转换层的光学参数计算方法 |
CN113254849A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 福州大学 | 多种散射粒子和量子点共混的色转换层光学参数计算方法 |
CN113449411A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-09-28 | 福州大学 | 面向单色量子点色转换层的蓝光泄露率和光密度计算方法 |
CN113540319A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-10-22 | 福州大学 | 混合多种颜色量子点的光色转换层的光色转换分析方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040207584A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Flat panel display with improved white balance |
CN1941921A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 电子科技大学 | 一种调节色平衡的方法 |
CN101916004A (zh) * | 2006-03-20 | 2010-12-15 | 夏普株式会社 | 显示装置 |
US20160057396A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Vp Assets Limited | Image device with improved chrominance quality |
US20160377263A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display assembly and display device using the same |
CN106441570A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 福州大学 | 一种实现白平衡量子点光源光谱的构建方法 |
-
2020
- 2020-10-23 CN CN202011150117.XA patent/CN112259533B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040207584A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Flat panel display with improved white balance |
CN1941921A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 电子科技大学 | 一种调节色平衡的方法 |
CN101916004A (zh) * | 2006-03-20 | 2010-12-15 | 夏普株式会社 | 显示装置 |
US20160057396A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Vp Assets Limited | Image device with improved chrominance quality |
US20160377263A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display assembly and display device using the same |
CN106441570A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 福州大学 | 一种实现白平衡量子点光源光谱的构建方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
黄佳敏,陈恩果,郭太良: "量子点背光源白平衡特性的研究", 《液晶与显示》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113255200A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 福州大学 | 混合散射粒子的单色量子点色转换层的光学参数计算方法 |
CN113254849A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 福州大学 | 多种散射粒子和量子点共混的色转换层光学参数计算方法 |
CN113449411A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-09-28 | 福州大学 | 面向单色量子点色转换层的蓝光泄露率和光密度计算方法 |
CN113540319A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-10-22 | 福州大学 | 混合多种颜色量子点的光色转换层的光色转换分析方法 |
CN113255200B (zh) * | 2021-05-10 | 2022-07-05 | 福州大学 | 混合散射粒子的单色量子点色转换层的光学参数计算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112259533B (zh) | 2022-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112259533B (zh) | 一种基于量子点色彩转换的白平衡实现方法 | |
US9507200B2 (en) | Method of manufacturing image display device and method of selecting color filter | |
CN104145210B (zh) | 光致发光彩色显示器 | |
TWI626479B (zh) | 彩色濾光片及使用該彩色濾光片之顯示面板 | |
JP6155993B2 (ja) | カラーフィルター及び発光装置の組合せの選択方法並びに画像表示装置の製造方法 | |
CN104267520B (zh) | 一种显示装置 | |
JP5799212B2 (ja) | 発光モジュール、バックライト装置および表示装置 | |
CN107250906A (zh) | 光致发光彩色显示器 | |
TWI512341B (zh) | 顯示裝置 | |
CN103605234A (zh) | 一种量子点彩色滤光片及液晶显示装置 | |
CN106707623A (zh) | 一种显示基板及显示装置 | |
CN105892145B (zh) | 一种显示器及其显示模组 | |
US9557459B2 (en) | Display apparatus | |
WO2017121131A1 (zh) | 阵列基板及其制备方法和显示装置 | |
CN109426034A (zh) | 液晶显示装置 | |
CN114488610A (zh) | 显示面板及显示装置 | |
CN106441570B (zh) | 一种实现白平衡量子点光源光谱的构建方法 | |
CN103676220A (zh) | 显示装置及其制造方法 | |
CN111400901B (zh) | 量子点选配方法、光致发光组件制备方法 | |
US20120275045A1 (en) | Blue photoresist and color filter substrate and display device using the same | |
JP2004245996A (ja) | 色補正フィルタ及びバックライトユニット、並びに液晶表示装置 | |
US20130250209A1 (en) | High Color Expression Display Device and Method for Adjusting Displayed Color | |
US11391982B2 (en) | Quantum dot color filter substrate including two sub-pixel areas having same material and method of manufacturing same | |
CN114077085A (zh) | 显示面板、显示装置及电子设备 | |
CN104503130B (zh) | 一种彩膜基板、显示面板及显示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |