本發(fā)明涉及發(fā)光光譜領(lǐng)域，具體為一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)今，液晶顯示技術(shù)是體系最完整，發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛的顯示技術(shù)。隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，對液晶顯示效果的要求也越來越高，人們迫切需要更高的色域，更高的對比度和更高光效率的顯示器，而液晶的顯示效果很大一部分取決于背光源的特性。目前市場上大部分背光源都是用藍光LED激發(fā)熒光粉來實現(xiàn)白光，這種方式生產(chǎn)的背光源在長波段表現(xiàn)并不是很好，雖然可以達到一般的顯示要求，但是卻無法實現(xiàn)顏色更為鮮艷的顯示，在上層加上了彩色濾光片之后的混色效果也差強人意，色域范圍只能達到NTSC色域范圍的75％。近幾年來，OLED顯示器得到進一步的發(fā)展，其在顯示的各個方面都有優(yōu)良的特性和表現(xiàn)，例如OLED可以實現(xiàn)柔性顯示，功耗相對較低，是主動發(fā)光器件，而且色域范圍更是可達到NTSC的100％，這是其他顯示器件較難達到的。然而，有機發(fā)光器件技術(shù)仍然不成熟，存在良品率低、大尺寸加工等技術(shù)難題，導(dǎo)致其一直不能用于大尺寸的量產(chǎn)，只能暫時應(yīng)用于中小型顯示器件。由于量子點具有顏色可調(diào)性，而且發(fā)射光譜半高寬窄，量子效率高，單色性好，它可以實現(xiàn)更高的色域和亮度。用量子點代替熒光粉制作背光源是一種提升液晶顯示色域范圍的可行方向與解決方案。在CN102721471A中研究者使用計算機進行光譜采集和數(shù)字化處理，通過光譜數(shù)據(jù)逼近和插值處理，使用離散化求和得到光譜對應(yīng)的色坐標。該專利能夠?qū)崿F(xiàn)快速識別光譜并自動轉(zhuǎn)換成色坐標，但是卻沒有提出一種能夠?qū)⑸鴺宿D(zhuǎn)換為光譜的方法。在CN105742462A中研究者向1重量份混合量子點溶液中加入0.2重量份綠色量子點溶液和1重量份藍色量子點溶液，之后將混合后的量子點溶液混合封裝膠水后滴入固定由紫外芯片的LED支架中，并烘烤固化得到白光LED燈珠。該專利只提供了有限的量子點配比，無法準確快速地得到不同色坐標下的白光量子點光源。綜上，現(xiàn)有技術(shù)都無法為量子點光源的白平衡提出一種可靠的理論依據(jù)，為了解決這一問題，有必要提出一種能夠準確、高效地實現(xiàn)量子點光源白平衡的技術(shù)依據(jù)和理論指導(dǎo)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法，該方法能夠根據(jù)量子點光源的目標色坐標，通過計算公式和計算機程序，準確和高效地生成量子點光源光譜，對實現(xiàn)量子點光源的白平衡提供了一種技術(shù)依據(jù)，在背光和照明等光源應(yīng)用中具有重要的理論指導(dǎo)意義。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法，包括如下步驟，

S1：構(gòu)建實現(xiàn)白平衡的量子點光源光譜表達式：

同時，由表示的量子點光源光譜對應(yīng)的色坐標(x,y)滿足表達式：

式中，λ為量子點光源光譜的波長；紅光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_R、β_R和γ_R；綠光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_G、β_G和γ_G；藍光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_B、β_B和γ_B；X(λ)、Y(λ)、Z(λ)是量子點光源的三刺激值，由下式?jīng)Q定：

式中，和是CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值；

S2：設(shè)定目標白平衡參數(shù)，即量子點光源達到白平衡時，色坐標值為(x₀,y₀)；

S3：設(shè)定紅色發(fā)光峰值α_R、綠色發(fā)光峰值α_G和藍色發(fā)光峰值α_B均為獨立數(shù)組，分別為數(shù)組i、數(shù)組j和數(shù)組k，每個數(shù)組取值由1到N，步長為m；

S4：以波長間隔為n納米的CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值生成新的數(shù)組l；

S5：將數(shù)組i、j、k和l代入量子點光源光譜表達式中進行迭代計算輸出光譜數(shù)據(jù)，再由P(λ)計算得到一系列對應(yīng)的色坐標(x,y)；

S6：將計算得到的色坐標值(x,y)與目標色坐標值(x₀,y₀)進行對比，當(dāng)其差值小于誤差精度時，即確定并輸出達到白平衡的量子點光源光譜。

在本發(fā)明一實施例中，所述量子點光源光譜的波長λ屬于可見光波段，波長范圍在380nm到780nm之間。

在本發(fā)明一實施例中，色坐標(x,y)是僅與光譜有關(guān)的函數(shù)，當(dāng)已知發(fā)光峰峰位和峰寬時，僅由發(fā)光峰的峰值唯一確定。

在本發(fā)明一實施例中，所述量子點光源光譜由紅、綠、藍三個獨立發(fā)光峰組成，當(dāng)三個峰的峰位和峰寬已知，調(diào)節(jié)三個峰的峰值大小，可得到白平衡的色坐標與量子點光源光譜的一一對應(yīng)關(guān)系。

在本發(fā)明一實施例中，所述紅色量子點、綠色量子點和藍色量子點均選自BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中至少一種。

在本發(fā)明一實施例中，所述紅色量子點、綠色量子點和藍色量子點的粒徑為1nm到10nm。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S3中，數(shù)組取值個數(shù)N為輸入?yún)?shù)，其物理意義為發(fā)光峰的相對峰值強度值，數(shù)組步長m的取值由光譜計算精度以及迭代運算速度決定。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S4中，波長間隔n的取值為1nm至5nm之間，其取值越小，輸出光譜的誤差越小，精度越高。

在本發(fā)明一實施例中，所述色坐標計算結(jié)果的誤差精度可自定義設(shè)置，設(shè)定數(shù)值越小，最終構(gòu)建出的光譜越準確。

在本發(fā)明一實施例中，該方法能夠擴展應(yīng)用于由i個發(fā)光峰組成的復(fù)合光譜的構(gòu)建，即當(dāng)發(fā)光峰的個數(shù)為i，其中i≥1，每個發(fā)光峰的峰位β_i以及峰寬γ_i，光譜的函數(shù)模型按照如下公式確定：

其中，α_i為第i個峰的峰值，β_i為第i個峰的峰位，γ_i為第i個峰的峰寬；

該光譜的函數(shù)模型對應(yīng)的色坐標表達式如下：

其中，X(λ)、Y(λ)、Z(λ)是量子點光源的三刺激值，由下式?jīng)Q定：

式中，和是CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有的突出實質(zhì)性特點是，本發(fā)明能夠根據(jù)量子點光源的目標色坐標，通過計算公式和計算機程序，準確和高效地生成量子點光源光譜，對實現(xiàn)量子點光源的白平衡提供了一種技術(shù)依據(jù)，在背光和照明等光源應(yīng)用中具有重要的理論指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法的流程框圖。

圖2為本發(fā)明實施例1中所設(shè)計的用于量子點光源光譜構(gòu)建的計算機程序界面圖。

圖3為本發(fā)明實施例1中程序運行后得到的白平衡時量子點光源的光譜輸出結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。

本發(fā)明的一種實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法，包括如下步驟，

S1：構(gòu)建實現(xiàn)白平衡的量子點光源光譜表達式：

同時，由表示的量子點光源光譜對應(yīng)的色坐標(x,y)滿足表達式：

式中，λ為量子點光源光譜的波長；紅光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_R、β_R和γ_R；綠光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_G、β_G和γ_G；藍光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_B、β_B和γ_B；X(λ)、Y(λ)、Z(λ)是量子點光源的三刺激值，由下式?jīng)Q定：

式中，和是CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值；

S2：設(shè)定目標白平衡參數(shù)，即量子點光源達到白平衡時，色坐標值為(x₀,y₀)；

S3：設(shè)定紅色發(fā)光峰值α_R、綠色發(fā)光峰值α_G和藍色發(fā)光峰值α_B均為獨立數(shù)組，分別為數(shù)組i、數(shù)組j和數(shù)組k，每個數(shù)組取值由1到N，步長為m；

S4：以波長間隔為n納米的CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值生成新的數(shù)組l；

S5：將數(shù)組i、j、k和l代入量子點光源光譜表達式中進行迭代計算輸出光譜數(shù)據(jù)，再由P(λ)計算得到一系列對應(yīng)的色坐標(x,y)；

S6：將計算得到的色坐標值(x,y)與目標色坐標值(x₀,y₀)進行對比，當(dāng)其差值小于誤差精度時，即確定并輸出達到白平衡的量子點光源光譜。

優(yōu)選的，所述量子點光源光譜的波長λ屬于可見光波段，波長范圍在380nm到780nm之間。

優(yōu)選的，色坐標(x,y)是僅與光譜有關(guān)的函數(shù)，當(dāng)已知發(fā)光峰峰位和峰寬時，僅由發(fā)光峰的峰值唯一確定。

優(yōu)選的，所述量子點光源光譜由紅、綠、藍三個獨立發(fā)光峰組成，當(dāng)三個峰的峰位和峰寬已知，調(diào)節(jié)三個峰的峰值大小，可得到白平衡的色坐標與量子點光源光譜的一一對應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選的，所述紅色量子點、綠色量子點和藍色量子點均選自BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中至少一種。

優(yōu)選的，所述紅色量子點、綠色量子點和藍色量子點的粒徑為1nm到10nm。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，數(shù)組取值個數(shù)N為輸入?yún)?shù)，其物理意義為發(fā)光峰的相對峰值強度值，數(shù)組步長m的取值由光譜計算精度以及迭代運算速度決定。

優(yōu)選的，所述步驟S4中，波長間隔n的取值為1nm至5nm之間，其取值越小，輸出光譜的誤差越小，精度越高。

優(yōu)選的，所述色坐標計算結(jié)果的誤差精度可自定義設(shè)置，設(shè)定數(shù)值越小，最終構(gòu)建出的光譜越準確。

優(yōu)選的，該方法能夠擴展應(yīng)用于由i個發(fā)光峰組成的復(fù)合光譜的構(gòu)建，即當(dāng)發(fā)光峰的個數(shù)為i，其中i≥1，每個發(fā)光峰的峰位β_i以及峰寬γ_i，光譜的函數(shù)模型按照如下公式確定：

其中，α_i為第i個峰的峰值，β_i為第i個峰的峰位，γ_i為第i個峰的峰寬；

該光譜的函數(shù)模型對應(yīng)的色坐標表達式如下：

其中，X(λ)、Y(λ)、Z(λ)是量子點光源的三刺激值，由下式?jīng)Q定：

式中，和是CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值。

以下為本發(fā)明的具體實施例。

具體實施例1

圖1所示的是具體實施例1中實現(xiàn)白平衡量子點光源光譜的構(gòu)建方法的流程框圖，其流程是：設(shè)定目標白平衡參數(shù)(x₀,y₀)；設(shè)定發(fā)光峰峰值為獨立數(shù)組i，j，k；生成CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值數(shù)組l；將數(shù)組i、j、k和l代入量子點光源光譜的表達式中進行迭代計算，輸出一系列對應(yīng)的色坐標(x,y)；將計算得到的色坐標與(x₀,y₀)進行對比；當(dāng)差值小于誤差精度時輸出光譜。

圖2所示的是選擇采用計算機程序來進行量子點光譜的求解的GUI程序界面，GUI程序窗口左側(cè)上方動態(tài)文本框中是目標色坐標值(x₀,y₀)；下方是紅色量子點光譜的峰值α_B、綠光量子點光譜的峰值α_G和藍光量子點光譜的峰值α_B。GUI程序窗口的右側(cè)上方框中將顯示計算得到的量子點白平衡光譜，光譜的橫坐標為波長(單位：nm)，縱坐標是相對峰值強度值；右側(cè)下方的兩個按鈕分別執(zhí)行開始計算光譜與刪除框中光譜數(shù)據(jù)的功能。

具體實施過程如下：

第一步，設(shè)定目標白平衡參數(shù)。

程序中設(shè)定藍光量子點光譜的發(fā)光相對峰值為1000，峰位為450納米，峰寬為19.3納米。紅光量子點的峰位為621納米，峰寬為38.4納米。綠光量子點發(fā)光峰位為515納米，峰寬為32.3納米，在圖2動態(tài)文本框中輸入目標白平衡色坐標(0.32，0.32)，即x₀＝0.32，y₀＝0.32。

第二步，設(shè)定發(fā)光峰峰值為獨立數(shù)組i，j，k。

本實施例計算進行迭代的三個數(shù)組均由計算機程序生成，設(shè)定的N值為1到2000，步長m為1，即每個數(shù)組中具有2000個初始數(shù)據(jù)。

第三步，生成CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值數(shù)組l。

為了取得足夠的數(shù)據(jù)進行計算并保證計算精度，將CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值以1納米間隔輸出至數(shù)組l，以便計算機程序讀取。

第四步，求解光譜及色坐標(x,y)

將數(shù)組i、j、k和l代入量子點光源光譜的表達式中進行迭代計算，輸出一系列對應(yīng)的色坐標(x,y)。量子點光源光譜的表達式為：

同時，由表示的量子點光源光譜對應(yīng)的色坐標(x,y)滿足表達式：

式中，λ為量子點光源光譜的波長；紅光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_R、β_R和γ_R；綠光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_G、β_G和γ_G；藍光光譜的峰值、峰位和峰寬分別為α_B、β_B和γ_B；X(λ)、Y(λ)、Z(λ)是量子點光源的三刺激值，由下式?jīng)Q定：

式中，和是CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值。

基于以上公式，依次由i、j、k數(shù)組中抽取紅色量子點、綠色量子點和藍色量子點的發(fā)光相對峰高，通過循環(huán)程序進行迭代，計算出與數(shù)組對應(yīng)的一系列量子點光譜及色坐標(x,y)。

第五步，將計算得到的色坐標(x,y)與目標色坐標(x₀,y₀)進行對比。

以圖2的動態(tài)文本框中輸入的目標色坐標值(x₀,y₀)作為基準，將計算得到的色坐標(x,y)與之進行差值迭代計算，直到由程序計算的色坐標和動態(tài)文本框所輸入的色坐標的誤差絕對值小于規(guī)定的精度值。

第六步，當(dāng)差值小于誤差精度時輸出光譜。

在本實施例中，取色坐標的差值絕對值小于0.001，即當(dāng)時程序計算的色坐標和動態(tài)文本框所輸入的色坐標的誤差絕對值小于0.001時，將輸出三個發(fā)光峰的相對強度比值，并繪制光譜的函數(shù)圖像，最后保存光譜數(shù)據(jù)結(jié)果。繪制出的光譜如圖3所示。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。