LED发光器件宏微结构调控量子点涂层制备机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51775199
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李宗涛
  • 依托单位：
    华南理工大学
  • 学科分类：
    E0509.加工制造
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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。

项目成果

期刊论文数量（54）
专著数量（0）
科研奖励数量（6）
会议论文数量（13）
专利数量（35）
Unraveling the Origin of Low Optical Efficiency for Quantum Dot White Light-Emitting Diodes from the Perspective of Aggregation-Induced Scattering Effect
从聚集诱导散射效应揭示量子点白光发光二极管光效率低的根源
  • DOI：
    10.1109/ted.2021.3060698
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Li Z.-T.;Li J.-X.;Deng Z.-H.;Liang J.-Y.;Li J.-S.
  • 通讯作者：
    Li J.-S.
Polar-Solvent-Free Synthesis of Highly Photoluminescent and Stable CsPbBr 3 Nanocrystals with Controlled Shape and Size by Ultrasonication
无极性溶剂超声法合成高光致发光且稳定的形状和尺寸可控的 CsPbBr 3 纳米晶体
  • DOI：
    10.1021/acs.chemmater.8b03298
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chemistry of Materials
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Rao L.;Tang Y.;Song C.;Xu K.;Vickers E.T.;Bonabi Naghadeh S.;Ding X.;Li Z.;Zhang J.Z.
  • 通讯作者：
    Zhang J.Z.
Numerical study on the scattering property of porous polymer structures via supercritical CO2 microcellular foaming
超临界CO2微孔发泡多孔聚合物结构散射特性的数值研究
  • DOI：
    10.1364/ao.391449
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Optics
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Yu Shudong;Yu Jiadong;Chen Junchi;Ding Xinrui;Li Jiasheng;Rao Longshi;Tang Yong;Li Zongtao
  • 通讯作者：
    Li Zongtao
Luminous efficacy enhancement for LED lamps using highly reflective quantum dot-based photoluminescent films
使用高反射量子点光致发光薄膜增强 LED 灯的发光效率
  • DOI：
    10.1364/oe.431345
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Yu B.;Lu Z.;Liang G.;Yuan Y.;Wang H.;He J.;Yang S.
  • 通讯作者：
    Yang S.
Precise Optical Modeling of Phosphor-Converted LEDs With Arbitrary Concentration and Thickness Using Bidirectional Scattering Distribution Function
使用双向散射分布函数对任意浓度和厚度的荧光粉转换 LED 进行精确光学建模
  • DOI：
    10.1109/jphot.2018.2866864
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Li Jia-Sheng;Tang Yong;Li Zong-Tao;Chen Jia-Xiao;Ding Xin-Rui;Yu Bin-Hai
  • 通讯作者：
    Yu Bin-Hai

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其他文献

Heisenberg型的群上的Radon变换
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  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
    王福侠;裴宇杰;杨晓亮;李宗涛;俞小鼎
  • 通讯作者：
    俞小鼎

其他文献

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李宗涛的其他基金

Mini/Micro-LED显示器件表面功能结构冷冻磨切加工机理及光学性能研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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