[发明专利]多种散射粒子和量子点共混的色转换层光学参数计算方法

权利要求书

1.一种多种散射粒子和量子点共混的色转换层光学参数计算方法，其特征在于：色转换层结构中含有均匀分布的多种散射粒子和多种颜色的量子点；该色转换层结构适用于多种散射粒子和多色量子点均匀共混的量子点背光模组或光源；其色转换层光学参数计算方法包括以下步骤：

步骤S1：设定多色量子点色转换层参数和朗伯面光源的光强参数；

步骤S2：依据光线波长或频率的不同对色转换层进行逻辑通道划分，分别构建纯蓝光逻辑通道和具有不同颜色量子点的色转换逻辑通道；

步骤S3：依据纯蓝光逻辑通道，计算入射蓝光光强随光色转换层厚度及散射粒子和多色量子点浓度变化的关系；

步骤S4：依据色转换层逻辑通道，计算转换光光强随光色转换层厚度及散射粒子和多色量子点浓度变化的关系；

步骤S5：基于步骤S1-步骤S4，对混合多种散射粒子和多种颜色的量子点色转换层的光学参数进行计算；

在步骤S2中，分别从逻辑层面将混有n种散射粒子及m种颜色量子点的色转换层分解为1个含有n种散射粒子的纯蓝光逻辑通道和m个量子点色转换逻辑通道：

所述纯蓝光逻辑通道满足下述2个条件：1)该逻辑通道含有所有散射粒子，但是不含有量子点；2)该通道只存在入射蓝光光线的传播、吸收、散射和透射的现象，不存在不同波长的光线转换关系；

任意一个量子点色转换逻辑通道满足下述3条件：1)该通道中含有对应的单色量子点，但是不含有散射粒子；2)所有进入该量子点色转换逻辑通道内的入射蓝光都会与量子点发生碰撞并实现不同波长光线之间的颜色转换，因此该通道不存在入射蓝光的透射现象；3)该通道内透射出去的光线一定是经过量子点激发后的部分转换光，而未能透射出去的转换光被通道吸收而损耗掉；

步骤S3具体包括以下步骤：

依据纯蓝光逻辑通道，根据光吸收作用计算入射蓝光光强满足的表达式：

式中，I_b、I₀分别表示泄露的蓝光光强以及实际量子点色转换层的初始入射蓝光光强；h表示量子点光色转换层厚度；σ_t表示衰减系数，体现入射蓝光的衰减速率，与实际的材料属性以及入射蓝光波长有关；衰减系数σ_t表示为吸收系数与散射系数的叠加：

式中，表示由吸收作用导致的蓝光衰减系数，分别与对应通道中的量子点有关，表示由对应通道中的散射粒子引起的蓝光衰减系数，因此：

根据纯入射蓝光逻辑通道所入射的蓝光为(1-∑k)I₀，因此泄露的蓝光光强I_b满足如下表达式：

式中，I_b表示泄露的蓝光光强；k_i为比例系数，表示入射到对应量子点色转换逻辑通道中的入射蓝光光强与实际量子点色转换层的初始入射蓝光光强I₀之比；

步骤S4具体包括以下步骤：

基于量子点色转换逻辑通道，建立经过量子点光色转换层转换后的转换光I满足的表达式：对出射的转换光而言存在如下的公式：

I_t＝I_c-I_l

式中，I_t表示出射的转换光光强，I_c表示产生的转换光光强，I_l表示损耗的转换光光强，即出射的转换光光强等于产生的转换光光强减去损耗的转换光光强，将上述公式两边进行求导可得平衡公式：

表示当膜厚h变化时，光强的变化率；

由于膜内当前位置转换光的产生取决于该位置的入射蓝光，设比例系数为k_i，则I_c表示为：

式中，η_i为量子点的光转换效率，表示对应第i个通道处当前位置的量子点将入射蓝光转换为对应颜色转换光的转换效率；

认为转换后的单色光的损耗机理与入射蓝光相同，转换后的转换光的损耗方程与入射蓝光的一致，只改变衰减系数σ_t’，则：

式中，σ_t’表示总的衰减系数，体现了转换光的衰减速率，与实际的材料属性有关，满足如下表达式：

式中，由吸收作用导致的转换光的衰减系数，分别与色转换层中对应通道的量子点有关，表示由对应通道的散射粒子引起的转换光衰减系数；

将I_l和I_c的关系式代入平衡公式，且由于边界条件，当量子点色转换层厚度h＝0时，转换光光强I_i＝0,所以最终得到的转换光光强无常数项；

因此对应的转换光光强I_i满足下述表达式：

步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51：建立光转换效率LCE、蓝光泄漏率BLT和光密度OD随膜厚以及散射粒子浓度和量子点浓度三者之间的函数关系：

A：光转换效率LCE_i：即第i个色转换逻辑通道中对应颜色的转换光强与实际量子点色转换层的初始入射蓝光光强的比值，满足如下表达式：

式中，LCE_i表示第i个量子点光色转换逻辑通道的光转换效率；I_i表示第i个量子点色转换层出射的转换光光强；

B：蓝光泄漏率BLT：即泄露的蓝光光强与实际量子点色转换层的初始入射蓝光光强的比值，满足如下表达式：

式中，BLT表示蓝光泄漏率；

C：光密度OD：满足如下表达式：

式中，OD表示光密度；

步骤S52：当无因次粒径参数α＜＜1时，色转换层中散射粒子的作用机制属于瑞利散射，此时散射系数σ_s满足如下表达式：

式中，ni表示折射率；θ表示散射角；α表示无因次粒径参数，满足如下表达式：

式中，a表示散射粒子的半径，λ_b表示入射蓝光波长；

当无因次粒径参数α＞＞λ时，色转换层中散射粒子的作用机制属于米散射，此时散射系数σ_s满足如下表达式：

式中，S₁(θ)和S₂(θ)表示散射振幅函数，且S₁(θ)和S₂(θ)是由贝塞尔函数和勒让德函数组成的无穷级数。