2013年10月23～25日在太平洋橫濱國際會展中心舉行的顯示器展會“FPDInternational2013”以及12月4～6日在札幌會議中心舉行的顯示器國際會議“20thInternationalDisplayWorkshops（IDW'13）”匯集了顯示器領(lǐng)域的眾多專家學(xué)者，為各位與會者做了精彩的報(bào)告。這次介紹IDW'13上的熱門話題量子點(diǎn)技術(shù)，請從液晶顯示器產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)始期開始就一直以技術(shù)人員的身份活躍于該領(lǐng)域的TechandBiz公司的北原洋明為大家介紹。

“InternationalDisplayWorkshop（IDW'13）”上發(fā)布了很多OLED（OLED）方面的最新技術(shù)，但也有很多內(nèi)容讓人感覺液晶產(chǎn)業(yè)還有優(yōu)勢。在這種背景下，此次會議圍繞有可能大大改變OLED開發(fā)方向的“量子點(diǎn)”，組織了研討會。討論的主題是印刷形成了量子點(diǎn)層來取代OLED有機(jī)發(fā)光層的“QLED（quantum-dotlightemittingdiode）”。QLED保留了OLED“自發(fā)光、容易減薄”的特點(diǎn)，并且能夠印刷形成量子點(diǎn)層等各層，因此還能簡化制造工藝。

QLED演講不斷，與OLED進(jìn)行比較

大會第二天舉行了“MEET（面向未來顯示器和設(shè)備的MEMS和新興技術(shù)，MEMSandEmergingTechnologyforFutureDisplayandDevices）”研討會，在上午的“MEET2”上，美國QDVision公司、韓國首爾大學(xué)、日本靜岡大學(xué)、韓國三星尖端技術(shù)研究所（SAIT）分別做了演講，在下午的“MEET3”上，韓國慶熙大學(xué)（KyungHeeUniversity）JinJang教授、QDVision公司和東京大學(xué)做了演講。其中，上午的四場演講和下午第一場演講共五場演講均跟QLED有關(guān)。MEET3的第二場演講，也就是QDVision公司的發(fā)表內(nèi)容是關(guān)于量子點(diǎn)在液晶面板背照燈上的應(yīng)用的，MEET3的最后一場演講是由東京大學(xué)介紹Dressed光子。另外，除MEET研討會以外，在第三天“FMC（FPD制造、材料和元件，F(xiàn)PDManufacturing,MaterialsandComponents）”的八場演講中，美國3M也發(fā)表了關(guān)于將量子點(diǎn)應(yīng)用于液晶面板背照燈的演講。

MEET2的第一位演講者——QDVision公司的SethCoe-Sullivan首先介紹了量子點(diǎn)的兩種模式。即利用光激發(fā)量子點(diǎn)、使其釋放出波長發(fā)生改變的光的光致發(fā)光（PL模式），以及利用電能激發(fā)量子點(diǎn)、使其發(fā)光的電致發(fā)光（EL模式）。過去QDVision公司在液晶顯示器上采用的量子點(diǎn)模式是前者。此次，介紹了采用EL模式的自發(fā)光型顯示器技術(shù)。該公司指出通過印刷形成量子點(diǎn)取代OLED的發(fā)光層，能夠?qū)崿F(xiàn)全彩的“AM-QLED”（有源矩陣驅(qū)動的QLED）。

第二位演講者——韓國首爾大學(xué)的ChangheeLee首先介紹了QLED的材料和構(gòu)造。他指出隨著材料研究10多年的發(fā)展，外部量子效率逐漸提高，現(xiàn)在紅色材料的效率已跟磷光OLED相當(dāng)，綠色和藍(lán)色材料的效率也不斷提高，已經(jīng)達(dá)到熒光OLED的水平。

第三個(gè)發(fā)表演講的日本靜岡大學(xué)指出，采用轉(zhuǎn)印金屬模具技術(shù)制成的QLED的發(fā)光特性比在平面上形成的QLED顯著提高。第四位演講者——SAIT的ByoungLyongChoi介紹了利用不使用溶劑轉(zhuǎn)印量子點(diǎn)層的“Pick-and-PlaceTransferMethod”方法制成的4英寸全彩QLED。

下午的第一位演講者——韓國慶熙大學(xué)的JinJang教授根據(jù)量子點(diǎn)的基本特性介紹了其在QLED上的應(yīng)用，然后指出從2007年以后的研究論文可以看出量子點(diǎn)的發(fā)光效率正在穩(wěn)步提高，還介紹了利用涂布工藝形成了AZO（作為陰極緩沖層的Al-Zn氧化物層）的成果、半透明QLED的試制結(jié)果以及全部利用涂布工藝制作的QLED的結(jié)果等。他指出“與OLED相比，QLED不僅利用涂布工藝的制造成本具有優(yōu)勢，顏色控制性也有優(yōu)勢”，對今后的發(fā)展充滿期待。

量子點(diǎn)是決定液晶和OLED發(fā)展方向的重要材料

除此以外，還有兩場演講介紹了過去備受關(guān)注的量子點(diǎn)應(yīng)用于液晶面板的進(jìn)展情況。QDVision公司和3M公司的內(nèi)容已在很多場合介紹過了，在此不再贅述，此次IDW上圍繞量子點(diǎn)應(yīng)用于顯示器的研討會上發(fā)表的內(nèi)容足以讓人感到量子點(diǎn)的潛力之大和對今后顯示器技術(shù)的影響之大。

以前“非自發(fā)光型液晶vs自發(fā)光型OLED”的技術(shù)開發(fā)競爭備受業(yè)內(nèi)關(guān)注，現(xiàn)在又增加了“OLEDvsQLED”的競爭。感覺形成了由量子點(diǎn)掌握三方競爭關(guān)鍵的格局。但是，最終的結(jié)局不是哪種技術(shù)勝出，而是象上篇所介紹的那樣，顯示器技術(shù)一直是在相互競爭中發(fā)展起來的。今后也將伴隨著多種技術(shù)的競爭而繼續(xù)發(fā)展。

量子點(diǎn)顯示技術(shù)解析

量子點(diǎn)（QuantumDots）是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導(dǎo)體納米晶體，是一種粒徑不足10納米的顆粒。通常說來，量子點(diǎn)是由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。1983年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家首次對其進(jìn)行了研究，但卻“忘了”給它起名字，數(shù)年后耶魯大學(xué)的物理學(xué)家馬克·里德將這種半導(dǎo)體微塊正式命名為“量子點(diǎn)”并沿用至今。

量子點(diǎn)有一個(gè)與眾不同的特性：每當(dāng)受到光或電的刺激，量子點(diǎn)便會發(fā)出有色光線，光線的顏色由量子點(diǎn)的組成材料和大小形狀決定，這一特性使得量子點(diǎn)能夠改變光源發(fā)出的光線顏色。

值得注意的是，量子點(diǎn)能夠?qū)ED光源發(fā)出的藍(lán)光完全轉(zhuǎn)化為白光，而不是像YAG熒光體那樣只能吸收一部分，這意味著在同樣的燈泡亮度下，量子點(diǎn)LED燈所需的藍(lán)光更少，在電光轉(zhuǎn)化中需要的電力自然更少，更高效的表現(xiàn)令其在節(jié)能減排方面更勝一籌。

量子像素是一種新的顯示屏，運(yùn)用量子點(diǎn)作為像素(如圖所示)。這項(xiàng)技術(shù)比有機(jī)發(fā)光二極管更易生產(chǎn)。來源：QDVision現(xiàn)在，QDVision公司——一家由麻省理工學(xué)院注資的公司——已經(jīng)發(fā)布了一項(xiàng)基于量子點(diǎn)(quantumdots)的技術(shù)，其相對于OLED技術(shù)更易生產(chǎn)，甚至能夠有更高的亮度和節(jié)能特性。

據(jù)悉，這家馬薩諸薩州的公司宣布與大型顯示設(shè)備生產(chǎn)商LG公司建立合作關(guān)系，共同開發(fā)利用量子點(diǎn)作為像素的顯示器。十一月初，QDVision公司同時(shí)與一家比利時(shí)化學(xué)公司Solvay合作，建立了一個(gè)印制QLED顯示屏的平臺。

量子點(diǎn)是能夠發(fā)光的納米級半導(dǎo)體晶體，當(dāng)暴露在可見光下(光致發(fā)光，photoluminescence)或電流(電致發(fā)光，Electroluminescence)時(shí)，將會發(fā)出明亮的有光譜純色的可見光。QDVision公司的首個(gè)產(chǎn)品，是一個(gè)量子點(diǎn)鏡片。它讓LED臺燈發(fā)出的普通刺眼亮光轉(zhuǎn)變成柔和的光亮，依靠的正是光致發(fā)光的原理。LED臺燈發(fā)出的光激發(fā)量子點(diǎn)時(shí)，量子點(diǎn)就會產(chǎn)生顏色。

另一家硅谷的公司Nanasys也從事量子點(diǎn)研究，它希望自己的量子點(diǎn)技術(shù)產(chǎn)品能在2011年初推出。Nanosys公司在液晶顯示器的背光源上添加了一條量子點(diǎn)，以改善色彩質(zhì)量和提高能效。QDVision公司正在開發(fā)與其相似的產(chǎn)品。

量子點(diǎn)QLED將應(yīng)用于LED顯示屏

為了讓量子點(diǎn)在顯示器中用作主要部分，晶體需要被電子而不是光子激發(fā)。QDVision公司首席技術(shù)官賽斯.柯伊-沙利文(SethCoe-Sullivan)表示：“我們長期以來一直在研究量子點(diǎn)的電致發(fā)光問題，現(xiàn)在正是將其商業(yè)應(yīng)用的時(shí)候。”

他們的目標(biāo)正是OLED市場。“雖然小型oled顯示屏有很好的市場潛力，”柯伊-沙利文說，“但是，還是有很多未解決的挑戰(zhàn)擺在OLED顯示屏面前，而QLED(量子點(diǎn)顯示)技術(shù)在我們看來，將是一個(gè)很好的解決途徑。”他表示，QLED顯示屏之間進(jìn)行對決的最大優(yōu)勢正是在生產(chǎn)上。“雖然有很多將OLED顯示屏大范圍應(yīng)用的提議，但沒有一個(gè)奏效。”

當(dāng)OLED顯示屏被沉積時(shí)，需要被摹制。傳統(tǒng)上，這一過程需要在一個(gè)叫蔭罩(shadowmask)的設(shè)備幫助下實(shí)現(xiàn)。但是由于OLED的化學(xué)特性，蔭罩技術(shù)用在大尺寸顯示屏?xí)r并不足夠精確。相反，QLED不需要蔭罩。它可以在一種液體溶液中懸停，這樣，它就可以用任何種類的技術(shù)進(jìn)行沉積，包括噴墨印刷技術(shù)。

QLED的這種物理特性，可以通過硒化鎘實(shí)現(xiàn)，也可以通過不含鎘的半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)，使它成為OLED的強(qiáng)有力替代品。

柯伊-沙利文又指出，某些OLED顯示屏要通過濾色鏡得到純色，但QLED一開始就能發(fā)出純的、明亮的顏色。不僅如此，QLED在將電子轉(zhuǎn)化為光子的階段明顯優(yōu)于OLED，這就意味著，量子點(diǎn)顯示屏可以在更低的電壓下工作。

“如果他們能夠讓電致發(fā)光技術(shù)起到作用，我們認(rèn)為這對該行業(yè)來說是一件好事。”詹森.哈特萊(JasonHartlove)說到，他是Nanosys公司的CEO，該公司也開發(fā)電致發(fā)光量子點(diǎn)技術(shù)。“我個(gè)人的觀點(diǎn)可能和業(yè)內(nèi)的一些人士的觀點(diǎn)相左，我認(rèn)為，OLED顯示屏永遠(yuǎn)不可能得到完全的市場應(yīng)用。將會有新的技術(shù)出現(xiàn)，我們希望它就是放射性量子點(diǎn)。”

“QLED技術(shù)仍然處于早期階段，我認(rèn)為這個(gè)技術(shù)非常有前景，我希望明年我們就能夠看到全彩屏樣品。”市場研究公司DisplaySearch的分析師詹妮弗.科勒格威(JenniferColegrove)說到。“

柯伊-沙利文正在猶豫是否為QLED生產(chǎn)設(shè)置一個(gè)固定時(shí)間線。QDVision公司成立后，在提高電致發(fā)光量子點(diǎn)的發(fā)光時(shí)長方面取得了長足發(fā)展，而這要得益于化學(xué)和工程上的調(diào)整。但目前，最好的QLED只有10000小時(shí)的壽命，這對于大型顯示設(shè)備還是不夠?？乱?沙利文還表示，對于顯示器開發(fā)商來說，其他挑戰(zhàn)還包括：保證整個(gè)光譜統(tǒng)一的色彩表現(xiàn)性能，以及保證顯示器其他部分不需要消耗太多能量。

柯伊-沙利文說：“QDVision公司已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，QLED即將實(shí)現(xiàn)巨大的商業(yè)價(jià)值，我們正向這一目標(biāo)邁進(jìn)。”

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)12月14日(北京時(shí)間)報(bào)道，美國、韓國和比利時(shí)的科學(xué)家將攜手研發(fā)基于量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)的有源矩陣顯示屏。與目前的顯示屏相比，新顯示屏在大大提高了亮度和畫面鮮艷度的同時(shí)，還減少了能耗。

這種技術(shù)中用到的量子點(diǎn)(QuantumDots)是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導(dǎo)體納米晶體，晶體中的顆粒直徑不足10納米。量子點(diǎn)由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。量子點(diǎn)有一個(gè)與眾不同的特性：當(dāng)受到電或者光(諸如LED產(chǎn)生的光)的刺激時(shí)就會發(fā)光，產(chǎn)生亮光和純色，其發(fā)出的光線顏色由量子點(diǎn)的組成材料和大小、形狀所決定。

美國QDVision公司首席技術(shù)官賽斯.科-沙利文表示，該產(chǎn)品能夠進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)并能同有機(jī)發(fā)光顯示屏(OLED)相競爭。他解釋說，制造OLED時(shí)，需要使用一個(gè)“陰罩”，當(dāng)屏幕尺寸變大時(shí)，陰罩板容易發(fā)生熱脹冷縮，會使得色彩等不夠精確。而QLED的制造過程不需要使用陰罩，因此不會出現(xiàn)精確度減少的問題。另外，量子點(diǎn)還可懸停在液體中，并使用多種技術(shù)讓其沉積，包括將其噴墨打印在非常薄的、柔性或者透明的襯底上。

沙利文指出，OLED還有一處不足，其純色需用彩色過濾器才能產(chǎn)生，而QLED從一開始就能產(chǎn)生各種不同純色，也在將電子轉(zhuǎn)化為光子方面優(yōu)于OLED，因此能效更高，制造成本更低。在同等畫質(zhì)下，QLED的節(jié)能性有望達(dá)到OLED屏的2倍，發(fā)光率將提升30%至40%。同時(shí)，OLED可以達(dá)到與無機(jī)半導(dǎo)體材料一樣的穩(wěn)定性、可靠性。

不過，QLED的發(fā)展也面臨著兩個(gè)挑戰(zhàn)，其一是壽命短，最好的QLED壽命僅為1萬小時(shí)，這對大尺寸顯示屏來說還不夠。其二是需要確保色彩能始終如一地再現(xiàn)。沙利文表示，該公司已經(jīng)在這兩方面取得了很大進(jìn)步，QLED即將開始商業(yè)化生產(chǎn)。

據(jù)悉，QDVision公司將與韓國LG顯示器公司、比利時(shí)化學(xué)品公司Solvay合作，研發(fā)和制造這種新的QLED有源矩陣顯示屏。QDVision公司將提供量子點(diǎn)技術(shù)，而LG則負(fù)責(zé)產(chǎn)品生產(chǎn)。

QDVision并非唯一一家研發(fā)量子點(diǎn)顯示屏技術(shù)的公司，位于美國硅谷的Nanosys公司也在研發(fā)相關(guān)新產(chǎn)品，其產(chǎn)品中的一個(gè)液晶顯示屏背光燈上有很多量子點(diǎn)，以提高能效和色質(zhì)。