荧光碳点背光源显示器件关键材料的制备及性能研究

Quantum dots (QDs) display technology shows competitive advantages in the dimensions such as color gamuts, color precision and color purity and is recognized as one of the display revolutionary technology. Carbon QDs enhancement film (QDEF) is one of the important components in QDs display devices. The dispersion, fluorescent properties and stability are the key factors that affect the device quality. This project proposes a sol-gel dispersant approach to obtain the well dispersed Carbon dots composite materials. The fluorescent stability, oxygen and water resistance and thermal resistance of the resultants will be investigated and their relationship with the microstructures will be studied. In addition, the quantum yields (QYs) and fluorescent properties of QDEF in the display modulus will be studied and the external factors that affect the QDs display device quality will be described as well. This study in the proposal could remove the obstacles of the QDs backlight display technology and is promising in promotion this advanced technology in practical applications, and obviously could lead to a wide range of the social and economic benefits.

量子点背光源显示技术在色域覆盖率、色彩精确性、纯净度等各个维度具有竞争性优势，被视为影响全球显示行业的革命技术之一。荧光碳点增光膜是碳量子点背光源显示技术的关键。量子点在聚合物基体中的分散性、荧光特性及稳定性是影响量子点背光源显示器性能的几个关键因素。本项目拟通过材料的微观结构设计，采用凝胶分散剂对荧光碳点进行纳米级别分散，制备高度空间分散性的荧光碳点凝胶材料，探究荧光碳点的微纳环境与量子点增光膜材料的水氧阻隔性、耐温性、热稳定性及荧光特性之间的关系。另外，拟通过荧光碳点增光膜材料在显示模块中的发光效率与光谱特性研究，进一步阐明影响量子点增光膜的量子产率与发光稳定性的外在因素。该项目的实施能有效解决基于荧光碳点的背光源显示材料在实际应用中的关键障碍，从而有效推动荧光碳点背光源显示技术的实际应用，在市场规模巨大的显示技术领域，其社会经济效益是显而易见的。

我们采用凝胶分散、固化荧光碳点，提升了碳量子点的发光效率；采用凝胶固化荧光碳点并干燥处理，实现了荧光碳点由溶液胶体到固态粉体的制备技术；利用该技术对目前产物进行了电化学方面的扩张研究，并探讨了碳材料在聚合物材料储能领域的应用。以淀粉衍生物作为分散剂制备粉末状量子点/淀粉复合材料，淀粉作为量子点的分散矩阵，大大提高了量子点在粉末状态下的稳定性，消除了量子点的聚集。以水溶性聚氨酯丙烯酸酯为基料，通过紫外光固化制备了碳量子点发光薄膜，薄膜的整体综合性能优良，具有良好的透明度、机械性能，以及较高的荧光效率和良好的光稳定性，证明碳量子点发光聚合物薄膜是未来柔性显示器件材料的良好选择。以钴金属有机框架化合物为模板，制备了氮掺杂的含金属钴的块状多孔碳材料，并在碳材料表面原位生长氮掺杂碳纳米管。此外，我们针对未来柔性显示器件需要的能源模块，探索制备碳基柔性储能单元，该碳材料具有良好的电化学储能特性，较高的比表面积提高了材料的载硫量，材料中钴纳米颗粒和氮元素的协同作用能够有效抑制穿梭效应，提高了柔性电源模块的电化学性能。在此过程中，发表SCI/EI论文8篇，申请发明专利2项，授权发明专利1项。