上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示三基色材料及其光電特性研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示是一種采用近紅外激光作為泵浦光源，通過掃描和聚焦系統(tǒng)后照射到含高效率的稀土摻雜材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光屏上，上轉(zhuǎn)換材料吸收近紅外光的能量后，輻射出紅、綠、藍(lán)三基色光，從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示的顯示技術(shù)。上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示由于其具有體積小、效率高、色彩鮮艷、亮度高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，尤其可實(shí)現(xiàn)真三維立體顯示，有著很好的應(yīng)用前景。 上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示要求發(fā)光材料具有疏松、粒度小等特點(diǎn)，有利于高分辨率顯示應(yīng)用。上轉(zhuǎn)換光譜要求除了主峰外，盡量沒有次峰

2、，便于采用多層膜濾除次峰，以提高顯示圖像的色純度。 本文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的研究結(jié)果如下。 1．用噴射微波燃燒合成法制備了上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示中的三基色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，它們分別是發(fā)紅光的YF<,3>：Er,Yb，發(fā)綠光的NaYF<,4>：Er,Yb，和發(fā)藍(lán)光的KY<,3>F<,10>：Yb,Tm。用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)兩種方法進(jìn)行分析測(cè)定了三種材料的結(jié)構(gòu)表征。X射線衍射圖中衍射峰的位置與JCPDS卡

3、片一致，證明合成出了完全純相的晶體。用XRD測(cè)得三種材料的晶粒的大小分別約為30nm、30nm、50nm，用TEM測(cè)得三種材料的晶粒的尺寸大小是20—30nm、25-30nm、50nm，兩種方法測(cè)試出的晶粒尺寸基本一致。合成的樣品達(dá)到了超細(xì)粉體的要求，有利于高分辨率顯示應(yīng)用。 2．分別在1064nm和980nm的激光激發(fā)下，得到了三種材料的上轉(zhuǎn)換光譜，并分析了在兩種波長(zhǎng)激光激發(fā)下的發(fā)光機(jī)理。得出1064nm激光激發(fā)時(shí)在不同激發(fā)電

4、壓下YF<,3>：：Er,Yb、NaYF<,4>：Er，Yb的發(fā)射光譜圖，得到了兩個(gè)上轉(zhuǎn)換熒光帶的熒光強(qiáng)度I與泵浦激光功率P分別取對(duì)數(shù)后的曲線圖，并給出了各曲線擬合后的斜率。結(jié)合速率方程進(jìn)行分析，得出在YF<,3>：Er,Yb中紅光的發(fā)射主要取決于Er<'3+>離子<'4>S<,3/2>態(tài)到<'4>F<,9/2>態(tài)的多聲子過程弛豫過程，在NaYF<,4>：Er,Yb中紅光的發(fā)射主要取決于Er<'3+>離子<'4>I<,13/2>態(tài)到<'

5、4>F<,9/2>態(tài)的躍遷過程。 3.針對(duì)上轉(zhuǎn)換材料發(fā)射出的三基色光均存在減弱色純度的次峰，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的多層膜濾除，從而進(jìn)一步提高色純度。所設(shè)計(jì)的多層濾光膜在需高透的區(qū)域透射率在98％以上，在需高反的區(qū)域反射率在98％以上。研究了透射率與入射角之間的關(guān)系，在0～30°范圍內(nèi)都有很好的特性。考慮在多層薄膜制備中，存在由設(shè)備和工藝引起的材料折射率以及膜層厚度的微小偏差，由此導(dǎo)致多層薄光學(xué)特性的偏差，選取折射率與膜層厚度的乘積n·d有