全北大学研究团队开发显示用量子点光致发光色彩可变技术

近日，根据韩媒韩国讲师新闻报道，韩国全北大学宣布称，李承熙教授研究团队(工科研究生院纳米融合工程系、高分子纳米工程系、JBNU-KIST产学研融合系)的研究教授金民秀利用有机和无机复合纳米散射体成功开发出可实现显示量子点光致发光色转换效率最大化的技术。

量子点(Quantum dots) 作为新一代显示材料，因其能够实现高色域显示和更加多样化的颜色表现而备受瞩目。当前，商业化的量子点显示将这些量子点做成sheet形态在聚合物基质上，插入到液晶显示的背光(backlight)前，或者最近在Blue OLED之上，以喷墨印刷技术形成Red、Green像素，将每个像素点实现从蓝色光到红色及绿色光变换的方式，应用于高端电视领域。此时，量子点接受特定颜色，用另一种颜色进行色彩转换，称为光致发光(Photoluminescence)，当这种光致发光效率作为显示屏应用时，是非常关键的要素。

为提高这种光致发光效率，研究者们一直尝试通过不同的量子点合成方式。而李承熙教授的研究团队则在高分子基质内，成功构建了有机-无机复合纳米散射体，开发出了一种新技术，即使使用相同的量子点，也能显著提高色彩转换效率。这种纳米散射体结合了聚合物分散液晶（PDLC），一种在智能窗户应用中展现出巨大潜力的材料，以及具有高UV反射率的二氧化钛（titanium dioxide）纳米粒子的复合体，这种材料常用于UV阻隔剂。

通过光聚合相分离技术，形成了PDLC类型的纳米散射体，促使该色彩转换层内光向及散射特性的优化，使蓝光在没有色色转换的情况下不会泄露，从而继续与内部的量子点相互作用，从而实现色彩转换效率的最大化。

在喷墨印刷方式中，当使用量子点、二氧化钛纳米粒子和聚合物树脂的混合物时，无机粒子很有可能引起喷嘴堵塞或在溶液内产生沉淀等问题。而将具有流动特性的异向有机分子混合在一起，既能形成散射体，又能缓解沉淀等问题，从而能够确保溶液的稳定性或对溶剂工艺非常有利的材料特性。

经过这项研究验证，在保持三天以上不沉淀或结块的最优浓度条件下，所形成的纳米散射体显著提高了参与色彩转换的外部量子效率至58.6%。

金民秀研究教授表示：“这项研究不仅实现了溶剂工艺上的高稳定性，同时也为提升外部量子效率提供了新的方向。因此，我们非常期待该技术在量子点显示领域能够实现更广泛的应用。”

此次研究由金民秀研究教授和李多妍硕士(毕业)、郑河英硕士生参与，得到了韩国研究财团(中坚研究者支援事业)和教育部的第四阶段智慧韩国21工程(BK21-FOUR)的支持。研究结果发表在复合材料和工程领域前1%以内的国际学术杂志《Composites Part B:Engineering》（影响因子IF=13.1）上，文章标题为“Superior photoluminescence of quantum dot displays via organic-inorganic composite scatterers(通过有机-无机复合散射体实现量子点显示优异的光致发光性能)”。