【摘 要】
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如今,全球已经开始迈入5G时代,如何提高液晶显示器(LCD)的颜色分辨率和饱和度,从而获得更高的视觉精度和舒适性仍然是一个紧迫的挑战。发光二极管(LED)具有功耗低、亮度高、寿命长、节能环保等优异性能,是现代LCD背光的重要组成部分。然而,目前领先的商用白光LED使用环氧树脂或硅酮来分散YAG:Ce3+黄色发光荧光粉,对于高亮度照明或高分辨率显示来说,这种材料的缺点在于导热性能和热稳定性较差,难以
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如今,全球已经开始迈入5G时代,如何提高液晶显示器(LCD)的颜色分辨率和饱和度,从而获得更高的视觉精度和舒适性仍然是一个紧迫的挑战。发光二极管(LED)具有功耗低、亮度高、寿命长、节能环保等优异性能,是现代LCD背光的重要组成部分。然而,目前领先的商用白光LED使用环氧树脂或硅酮来分散YAG:Ce3+黄色发光荧光粉,对于高亮度照明或高分辨率显示来说,这种材料的缺点在于导热性能和热稳定性较差,难以承受高功率状态下LED芯片释放的累积热,从而使自身老化变黄,最终导致LED器件的光衰和色偏问题。因此,必须在RGB显示器中应用具有更高可靠性的滤色材料。近几年来,国内外对于LED用荧光材料的相关研究已经取得了一些突破,单晶、荧光陶瓷、荧光薄膜和荧光玻璃等封装材料逐渐商业化,其中,荧光玻璃(Pi G)具有发光效率高、制备工艺简单、导热性能及化学稳定性能优良等众多优点,为白光LED中使用的滤色片提供了另一种可行的替代方案。然而,如今应用广泛的YAG:Ce3+白光LED的一个限制是色域只达到了NTSC标准的80%,这是因为YAG:Ce3+荧光粉的半高宽(>100nm)过大,并且缺乏红色和绿色发射,这就极大的限制了白光LED在显示领域的应用。为了解决这一瓶颈,有研究将Nd3+引入含有黄色或红绿荧光粉的荧光玻璃中,利用Nd3+的超敏跃迁吸收特性,降低了绿色和红色发射带宽,这种方法可以在保持荧光粉的发光性能的同时将色域扩展到85%以上。然而,红绿光部分的缺失限制了色域的发展,因此,在此基础上进一步扩大色域是我们接下来研究的重点。本论文采用低温二次熔融法制备了以YAG:Ce3+黄色荧光粉为发光中心的碲酸盐荧光玻璃。通过丰富的物相和形貌分析以及关于Ce离子价键的X射线光电子能谱的讨论,证明了这种复合材料可以保持荧光粉的完整形貌和发光特性。通过调节荧光玻璃的厚度、荧光粉含量以及稀土掺杂浓度,对荧光玻璃光色性能进行调控,将最佳参数的荧光玻璃放置于蓝光In Ga N芯片上,获得了发光效率高达119.34lm/W的白光LED。为了在色域方面取得新的进展,我们利用共掺杂稀土离子的彩色滤波作用以及光谱补偿作用,调节了RGB发射,将白光LED的色域由77.33%扩展至92.57%。对色域扩展进一步的探索,我们聚焦到了稀土离子和金属纳米粒子的协同作用上,对二者的协同作用机理进行探究,并通过控制金属纳米粒子的颗粒大小,促进了稀土离子的作用效果,将色域进一步扩大到93.31%。结果表明,荧光玻璃复合材料在稳定性和光色性能方面表现优异,为开发具有高颜色分辨率和高饱和度的发光材料提供了一种新的选择。
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