Author Affiliations
Abstract
1 School of Resources and Environment, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 Yangtze Delta Region Institute (Huzhou), University of Electronic Science and Technology of China, Huzhou 313001, China
3 Shanghai Tianma Microelectronics, Shanghai 201201, China
In this work, we present the investigation of the quantum dot color filter (QDCF) micro-light emitting diode (micro-LED) display. Green and red quantum dot photoresist (QDPR) materials are patterned into a pixelated array and precisely bonded with an all-blue micro-light emitting diode (micro-LED) substrate, forming a red, green, and blue (RGB) full color display through color conversion. A few factors that influence the achievable color gamut are further investigated. The resulting 1.1-inch 228-pixels per inch (ppi) display demo shows the good performance. The findings in this paper pave a way to the future industrialization of the micro-LED display.
Quantum dot color filter (QDCF), color conversion, Photonic Sensors
2024, 14(1): 240123
1 北京理工大学 材料学院，北京 100081
2 TCL电子有限公司 研发中心，广东 深圳 518000
液晶显示是目前广泛应用的显示技术，然而常用的LED背光荧光粉的宽光谱特点限制了其色彩显示能力和总流明效率的进一步提升。量子点具有窄发射光谱和高荧光效率等优势，为提高液晶显示色彩品质和感知亮度提供了新技术路线。本文介绍了量子点液晶显示（QD-LCD）应用的结构设计和材料体系，探讨了量子点应用存在的材料稳定性、背光设计难度和制备成本等问题。针对液晶显示应用的低成本、低毒性和易集成需求，讨论了钙钛矿量子点的应用前景，特别是进一步扩展量子点适用性的解决方案，如彩膜透过率光谱交叉、偏振片的能量损失等问题。
液晶显示 背光 量子点 钙钛矿量子点 彩膜 LCD backlights quantum dots perovskite quantum dots color filter 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, China
2 Shandong Provincial Key Laboratory of Network Based Intelligent Computing, University of Jinan, Jinan 250022, China
An ultrathin angle-insensitive color filter enabling high color saturation and a wide color gamut is proposed by relying on a magnesium hydride-hydrogenated amorphous silicon (MgH2-a-Si:H) lossy dielectric layer. Based on effective medium theory, the MgH2-a-Si:H layer with an ultrathin thickness can be equivalent to a quasi-homogeneous dielectric layer with an effective complex refractive index, which can be tuned by altering the thickness of MgH2 to obtain the targeted value of the imaginary part, corresponding to the realization of high color saturation. It is verified that the proposed color filter offers highly enhanced color saturation in conjunction with a wide color gamut by introducing a few-nanometer thick MgH2 layer. As the MgH2-a-Si:H layer retains the advantages of high refractive index and tiny thickness, the proposed color filter exhibits large angular tolerance up to . In addition, MgH2 with an unstable property can interconvert with Mg under a dehydrogenation/hydrogenation reaction, which empowers the proposed color filter with dynamically tunable output color. The proposed scheme shows great promise in color printing and ultracompact display devices with high color saturation, wide gamut, large angular tolerance, and dynamic tunability.
color filter effective medium theory lossy dielectric layer color saturation angle insensitivity Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 033602
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室，广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学光电工程学院广西光电信息处理重点实验室，广西 桂林 541004
设计了一种新型的全介质圆环-纳米棒结构颜色滤波器。全介质圆环-纳米棒阵列结构与入射光的相互作用激发米氏共振，其在可见光波段展现出较强的反射特性，从而实现不同颜色的宽色域。采用时域有限差分法对纳米棒、纳米环、硅圆环-纳米棒三种不同结构滤波器的反射光谱及其颜色显示规律进行比较。同时研究纳米棒直径、圆环直径、高度和周期等主要参数对反射光谱及颜色特性的影响。结果表明：所设计的全介质圆环-纳米棒结构的滤波器在特定光波段的反射特性得到极大的提升；经优化后的颜色滤波器在可见光范围内的反射率达到70%以上，通过改变纳米棒直径可实现宽色域颜色滤波特性，其色域面积高达0.115。该研究为下一代颜色滤波器的设计提供理论依据。
光学器件 全介质 颜色滤波器 米氏共振 高反射率 宽色域 时域有限差分法 光学学报
2022, 42(19): 1923001
1 东南大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210096
2 中国人民解放军陆军装备部驻无锡地区军事代表室，江苏 无锡 214000
硅基探测器具有稳定可靠、暗电流低、响应度高、价格低廉等优点，被广泛应用于光电探测等领域。针对硅基探测器在紫外波段探测能力有限的问题，设计了一款可增强硅基探测器在紫外波段探测能力的聚光结构。首先，利用ZnCdS∶Mn/ZnS量子点的荧光特性将吸收的紫外光转化为可见光。然后，配合短波通截止滤色膜使探测器在260~400 nm波段的外量子效率均大于20%，响应时间限制在ms量级，暗电流限制在pA量级。实验结果表明，使用量子点层的聚光结构能明显改善硅基探测器在紫外波段的探测能力，通过改变量子点的尺寸还可以在紫外波段实现探测范围可调的硅基探测器。
探测器 外量子效率 掺杂量子点 短波通截止滤色膜 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1704001
华中科技大学，光学与电子信息学院&武汉光电国家研究中心，武汉 430074
多层膜结构色滤光片不仅结构简单适合大规模生产，而且所呈现的颜色纯度高、亮度大、不易褪色，因此在光学显示、彩色印刷、美学装饰以及新型光伏等领域有着潜在的应用价值。本文将总结基于多层膜结构设计的彩色滤光片在近年来的研究进展，包括产生不同颜色的两种典型结构及背后的物理机制，多层膜结构色滤光片的制备方法(包括磁控溅射、电子束蒸发、电化学沉积等)以及在彩色太阳能电池、彩色印刷以及新型显示等领域的应用现状，并对多层膜结构色滤光片的发展前景进行展望。
结构色滤光片 Fabry Pérot腔 一维光子晶体 彩色太阳能电池 彩色印刷 structural color filter Fabry Pérot cavity one dimensional photonic crystal colored solar cell color printing
随着彩膜产线几年的运营, 预烘烤工艺升华物带来严重的设备和玻璃基板污染, 容易造成曝光工序失败, 导致成本浪费。为解决该问题, 本文针对8.5世代线红、绿、蓝三条生产线, 进行了预烘烤工艺升华物成分分析和改善。经分析, 升华物来源于光刻胶中单体和光引发剂, 通过将分子量在190~300之间的小分子结构的单体和光引发剂替换成分子量在380~600之间的大分子结构, 得到改善型光刻胶, 成功将红、绿、蓝3种光刻胶热升华物降低了91.8%,98.5%,931%。改善型光刻胶制成的产品光学、信赖性均满足要求, 导入量产后, 预烘烤升华物导致的玻璃基板曝光工序失败率由3 500×10-6降低为1 600×10-6。在此研究过程中, 提出了一种红绿蓝光刻胶材料预烘烤升华物量化评价指标, 可应用于后续光刻胶的开发和选用, 对产线长期稳定运营具有参考借鉴意义。
彩膜 预烘烤 升华物 光刻胶 color filter pre-bake sublimation photoresist
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
RGBW滤光阵列常被用于提升探测器在低照度下的成像质量,但相应的彩色重构方法依然是结合拜尔阵列特点设计的,未充分利用亮度信息的优势,故重构结果较差。针对这一缺陷,首先,使用引导滤波挖掘亮度信息和彩色信息的关联性。然后,根据残差的平滑性,设计了适用于SONY-RGBW滤光阵列空域特点的采样率逐步提升的多步残差插值算法。接着,为改进算法边缘适应性,结合在正交方向上的插值结果,引入迭代过程并改进逐像素的评价因子。最后,利用亮度信息的高频成分增强彩色图像。在Kodak数据集和实际场景采集图像上的实验结果表明,所提方法能够降低颜色混叠,重构出清晰的图像细节,且有/无参考图像的客观评价指标优于现有RGBW滤光阵列彩色重构方法。
探测器 SONY-RGBW滤光阵列 残差插值 引导滤波 二维离散小波变换 彩色重构 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2004001
1 中国科学院 上海技术物理研究所，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 200031
3 中国科学院大学，北京 100049
双色滤光片在其任意一个几何位置上，均能够有效透过两个精确控制的光谱通道，它可以提升光学探测装置对目标的识别能力。本文选用单晶Ge作为基片，Ge和ZnSe分别作为高低折射率膜层材料，研制了一种包含3.2~3.8 μm(通道1)和4.9~5.4 μm(通道2)两个通道的红外双色滤光片。在高真空中以热蒸发的方式镀制了滤光片的光学膜层，采用单波长的极值百分比光学监控(POEM)方法控制膜层的光学厚度。在100 K低温下，通道1的平均透射率为94.2%，顶部波纹幅度为5.7%；通道2的平均透射率为96.5%，顶部波纹幅度为0.6%。在两个通道之间(4.0~4.7 μm)的截止区域内，平均透射率小于0.16%。该红外双色滤光片具有良好的光学稳定性，有利于高速运动目标的识别。
光学薄膜 双色滤光片 红外 低温光谱 optical thin film dual-color filter infrared cryogenic spectrum
