《電子技術(shù)應(yīng)用》
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量子點(diǎn)電致發(fā)光處于研究階段 未來五年市場升溫

2016-10-28

  近兩年,,顯示技術(shù)快速升級(jí),,并涌現(xiàn)出4K/8K技術(shù)、量子點(diǎn)技術(shù),、印刷顯示技術(shù)以及OLED技術(shù)等一系列新名詞,。然而,,在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí),也出現(xiàn)了概念不清,、技術(shù)路線不明等問題,,影響行業(yè)發(fā)展。量子點(diǎn)電致發(fā)光還處于實(shí)驗(yàn)研究階段,,下面四位來自企業(yè)和研究所專家解讀了這項(xiàng)技術(shù)的最新發(fā)展,。他們分別是北京交通大學(xué)教授徐征,中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)液晶分會(huì)副秘書長胡春明,,京東方集團(tuán)副總裁技術(shù)戰(zhàn)略與全球合作中心負(fù)責(zé)人徐曉光,,IHS Markit資深分析師Richard Son,TCL多媒體中國區(qū)銷售公司市場總監(jiān)陳冰峰,。

  徐征:量子點(diǎn)的發(fā)光峰窄,、發(fā)光顏色可調(diào)、發(fā)光效率高,,比較適合在顯示器件中使用,。量子點(diǎn)在顯示技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面:基于量子點(diǎn)光致發(fā)光特性的量子點(diǎn)背光源技術(shù)(Quantum Dots-Backlight Unit, QD-BLU),;基于量子點(diǎn)電致發(fā)光特性的量子點(diǎn)發(fā)光二極管顯示技術(shù)(Quantum Dots Light EmitTIng Diode Displays,, QLED)。

  利用量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光特性制造的背光源可將現(xiàn)有白光LED作為背光源,,顯示器件色域覆蓋率從72%提高到110%,,大幅度提升顯示器件的色彩表現(xiàn)力。量子點(diǎn)材料非常昂貴,雖然量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光應(yīng)用已經(jīng)商業(yè)化,,但只是定位于高端市場,。對于大面積應(yīng)用還需看量子點(diǎn)材料的降價(jià)幅度和速度。量子點(diǎn)電致發(fā)光的應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)研究階段,,從實(shí)驗(yàn)階段到生產(chǎn)階段還需要較長時(shí)間,,要解決制備工藝、發(fā)光亮度,、壽命,、效率等多方面問題。因此量產(chǎn)時(shí)間很難確定,。

  胡春明:目前市場上的應(yīng)用都是量子點(diǎn)光致發(fā)光技術(shù),,其實(shí)質(zhì)是將量子點(diǎn)材料加入液晶面板的背光源或彩膜中,豐富顯示器的色彩,,顯示單元仍然是液晶器件,。量子點(diǎn)發(fā)光二極管技術(shù)(QLED)才可以稱為真正意義上的“量子點(diǎn)顯示技術(shù)”,但仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段,。

  量子點(diǎn)材料大幅提升了LCD顯示器件的色域,,使得LCD電視在與OLED電視的競爭中取得了相對競爭優(yōu)勢。但量子點(diǎn)技術(shù)無論是光致發(fā)光還是電致發(fā)光,,都有待于繼續(xù)完善和研究,,如何提升其產(chǎn)能、降低成本,、無鎘化,、解決發(fā)熱淬滅、延長壽命等多方面均需有所突破,。相信在各國科研人員的努力下,,QLED商業(yè)化的腳步會(huì)離我們越來越近。

  徐曉光:現(xiàn)在市面上提到的量子點(diǎn)顯示,,譬如三星和TCL推出的量子點(diǎn)電視產(chǎn)品,,從技術(shù)架構(gòu)上講,都是采用混入量子點(diǎn)材料的背光替代傳統(tǒng)的白光背光,。從本質(zhì)上講,,所謂的量子點(diǎn)顯示仍然是LCD(液晶)顯示,只是在光學(xué)組材中用到了量子點(diǎn)材料,。近年來有關(guān)量子點(diǎn)電致發(fā)光的研究非?;钴S,是顯示行業(yè)比較關(guān)注的研究課題,。

  作為電致器件,,量子點(diǎn)發(fā)光顯示將會(huì)是未來很有競爭力的顯示技術(shù)之一,。但其現(xiàn)在同樣面臨很多問題,一是目前光電效率較高的量子點(diǎn)材料往往含有金屬Cd(鎘),,這是一類對環(huán)境有毒的重金屬,,如何找到特性友好且無毒的替代材料是在量子點(diǎn)材料領(lǐng)域的重要課題。

  Richard Son:事實(shí)上,,關(guān)于QLED 有許多不同的說法,,真正的QLED目前仍在研究。QLED真正的理念是改變發(fā)射至 QD(量子點(diǎn))的OLED發(fā)射層,。因此,其設(shè)備結(jié)構(gòu)或研究和發(fā)展過程很大程度上與OLED(有機(jī)發(fā)光二極體)初步發(fā)展類似,。QLED設(shè)備的驅(qū)動(dòng)原理亦與OLED類似,。簡單地說,真正的QLED應(yīng)該被叫做“QD OLED”,,它是自發(fā)射顯示器,,然而,當(dāng)前QD LCD電視中的 QD材料為光致發(fā)光(需要外部光源),。

  另一種是應(yīng)用 QD彩色濾光片(也就是彩膜)技術(shù),。這是一種先進(jìn)的QD電視。當(dāng)前的QD電視需要在背光系統(tǒng)中額外增加涂有QD材料的薄膜,。但是,,應(yīng)用QD的彩膜意味著QD材料位于彩膜上,所以是在面板內(nèi)部,,而非外部,。這也是導(dǎo)致電視制造模式轉(zhuǎn)換的原因。QD電視主要由電視品牌推動(dòng),,因?yàn)槠駷橹雇坑蠶D材料的薄膜由電視品牌處理,,而非面板制造商。然而應(yīng)用QD的濾色器意味著這項(xiàng)工作將由面板制造商完成,,與電視制造商無關(guān),。

  因此,面板制造商推動(dòng)并主導(dǎo)應(yīng)用 QD的彩膜技術(shù),。從面板制造商的角度來看,,特別是大的面板制造商,最好的武器是擴(kuò)大與其他效仿者的技術(shù)差距,。事實(shí)上,,應(yīng)用QD的彩膜技術(shù)被認(rèn)為是TFT-LCD陣營獲得真正QD OLED的橋梁。

  QLED與OLED生產(chǎn)工藝相似度高

  徐征:量子點(diǎn)電致發(fā)光二極管(QLED)的工作原理與有機(jī)電致發(fā)光器件是相同的復(fù)合發(fā)光機(jī)理,。QLED電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)和OLED器件也基本一樣?,F(xiàn)在有機(jī)電致發(fā)光器件中的發(fā)光材料也有磷光材料,、熒光材料及延遲熒光材料,也就是用量子點(diǎn)材料替代有機(jī)發(fā)光器件中的上述3類有機(jī)發(fā)光材料,。量子點(diǎn)材料與熒光材料和磷光材料一樣是電致發(fā)光材料的篩選內(nèi)容之一,,都是為高效的、高亮度的電致發(fā)光器件提供途徑,。

  徐曉光:實(shí)際上量子點(diǎn)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)與OLED器件結(jié)構(gòu)十分相似,,生產(chǎn)工藝上相似度也極高。因此,,從產(chǎn)業(yè)的角度來說不存在量子點(diǎn)對OLED的挑戰(zhàn),,因?yàn)樵O(shè)備工藝幾乎完全相同,無需大量的額外投資,。從技術(shù)上講,,量子點(diǎn)器件較之OLED器件理論上擁有更好的顏色表現(xiàn)、更久的工作壽命等優(yōu)勢,。但就目前的研究水平看,,量子點(diǎn)器件尚不能達(dá)到OLED器件的特性表現(xiàn)。一方面,,需要量子點(diǎn)材料本身的性能提升,;另一方面,器件結(jié)構(gòu)層次也需要進(jìn)一步的優(yōu)化改善,。伴隨工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的深入合作,,相信未來量子點(diǎn)發(fā)光技術(shù)的進(jìn)展會(huì)十分迅速。

  Richard Son:AMOLED(有機(jī)發(fā)光二極體)顯示器正在崛起,,被認(rèn)為是可以取代TFT-LCD的最完美顯示器,。因而,TFT-LCD行業(yè)正在尋求一種解決方案,,以改善其色域表現(xiàn),,與AMOLED競爭。與AMOLED相比,,QD(量子點(diǎn))不僅擁有更好的色域表現(xiàn),,而且更具成本競爭力,這是目前QD(量子點(diǎn))在顯示器行業(yè)越來越受歡迎的原因,。預(yù)計(jì)2021年QD顯示器市場將由 2016年的730萬臺(tái)增加至3100萬臺(tái),。

  陳冰峰:量子點(diǎn)確實(shí)會(huì)對OLED形成強(qiáng)力挑戰(zhàn),三星也發(fā)表了類似的觀點(diǎn),,他們甚至認(rèn)為OLED沒有未來,,在下一代顯示技術(shù)之爭中一定會(huì)被量子點(diǎn)打敗。首先,,受制于有機(jī)材料的問題,,OLED存在良品率較低,、成本太高、使用壽命較短等缺陷,,而量子點(diǎn)是無機(jī)材料,,不存在不穩(wěn)定和壽命短的問題;其次,,OLED的顯示工藝還存在開口率的問題,,導(dǎo)致分辨率做不高,4K已經(jīng)是OLED技術(shù)的天花板了,,無法應(yīng)對下一代8K及更高分辨率的要求,;最后,我們看到OLED看似有不少品牌在推廣,,但實(shí)際上OLED TV面板全球就只有LGD一家供應(yīng),,且良品率低、產(chǎn)能小,,目前來看市場還無法形成規(guī)模。

  未來5年量子點(diǎn)顯示技術(shù)將持續(xù)升溫

  徐征:在國際面板制造企業(yè)的積極推動(dòng)下,,未來5年量子點(diǎn)顯示技術(shù)將持續(xù)升溫,。根據(jù)行業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)顯示,2015年量子點(diǎn)QLED顯示技術(shù)在智能手機(jī)液晶面板中的滲透率將達(dá)3%,,到2020年迅速增至26%,;平板電腦滲透率將從2015年的2%增至2020年的15%;液晶電視面板方面,,2015年市場滲透率大約只有1%,,到2020年或增至9%。

  在2014年,,三星宣布暫緩OLED電視計(jì)劃,,將重心轉(zhuǎn)向量子點(diǎn)作為背光的TFT-LCD電視并推出了SUHD系列產(chǎn)品。國內(nèi)方面,,許多企業(yè)也意識(shí)到了量子點(diǎn)背光技術(shù)帶來的巨大機(jī)遇,,華星光電、京東方等面板廠商都相繼采用這一技術(shù),,TCL,、海信等公司已經(jīng)推出了采用量子點(diǎn)背光技術(shù)的液晶電視。

  胡春明:以TCL,、長虹,、康佳等顯示產(chǎn)業(yè)鏈下游的國內(nèi)電視廠商在量子點(diǎn)技術(shù)上進(jìn)行積極布局,從產(chǎn)品應(yīng)用效果上看,,與三星量子點(diǎn)電視相比基本處于相同水平,。但是從產(chǎn)業(yè)鏈上游看,,量子點(diǎn)材料供應(yīng)上被歐美少數(shù)幾家壟斷。

  徐曉光:京東方一直關(guān)注新一代顯示技術(shù)及顛覆性的顯示技術(shù),,介于量子點(diǎn)顯示優(yōu)異的顏色表現(xiàn)和廣泛的用途,,京東方在此課題上也投入了資源。一方面,,京東方積極開發(fā)搭載量子點(diǎn)背光元件的LCD顯示產(chǎn)品,;另一方面,在前瞻的主動(dòng)發(fā)光量子點(diǎn)顯示器件方面,,京東方積極在提高器件效率,、優(yōu)化工藝條件等方面進(jìn)行布局,并承擔(dān)國家在此方向的重大課題研究,,帶領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)一同攻關(guān),。

  Richard Son:三星VD(電視部門)明確表示電視的未來發(fā)展是“QLED”。因此,,三星公司將QD(量子點(diǎn))OLED視作電視顯示器技術(shù)的未來,,而非當(dāng)前的 AMOLED 技術(shù)。換句話說,,這就意味著三星公司不會(huì)涉足AMOLED電視,。因此,QD至關(guān)重要,,它是三星公司電視業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵,。三星公司推出SUHD TV 時(shí),為QD創(chuàng)建了包括背光系統(tǒng)在內(nèi)的從材料到薄膜的自有供應(yīng)鏈,。但是,,獲得真正的QD OLED需要相當(dāng)長的時(shí)間,作為獲得真正的QD OLED的橋梁,,三星公司可能再次成為應(yīng)用QD的彩膜技術(shù)的前沿公司,。

  中國的電視品牌力正日益強(qiáng)大,并試圖發(fā)力前沿QD技術(shù),。TCL 集團(tuán)最近直接向韓國名為“Sangbo”的QD制造商投資,,以增強(qiáng)其QD技術(shù)和供應(yīng)鏈。TCL亦表示他們的目標(biāo)是QD OLED打印技術(shù),。這些都是中國電視品牌積極涉足QD技術(shù)的實(shí)例,。IHS Markit認(rèn)為,QD時(shí)代將是中國電視制造商成為“前沿領(lǐng)袖”的開端,,中國將不再是各項(xiàng)技術(shù)的“追隨者”,。

  陳冰峰:目前TCL已經(jīng)在量子點(diǎn)材料合成、量子點(diǎn)印刷器件,、印刷顯示工藝技術(shù),、G4.5印刷顯示平臺(tái),、G8.5印刷顯示平臺(tái)等五大部分得到優(yōu)先布局和均衡發(fā)展,搶占印刷顯示領(lǐng)域的技術(shù)尖端,。希望在不久的將來,,TCL在量子點(diǎn)電致發(fā)光的基礎(chǔ)上,把新一代印刷顯示工藝開發(fā)成熟,。

  從上游量子點(diǎn)供應(yīng)材料來看,,在QD Vision面臨困難的同時(shí),也應(yīng)當(dāng)看到行業(yè)中的量子點(diǎn)生產(chǎn)廠商正在呈倍數(shù)地成長,。單獨(dú)一家公司經(jīng)營狀況的好壞,,有其內(nèi)部經(jīng)營的各種綜合因素,我們評(píng)價(jià)一個(gè)行業(yè)的發(fā)展應(yīng)該更多地著眼于整體市場規(guī)模的成長以及新進(jìn)入者的數(shù)量,。TCL一直在致力于量子點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展,,截至目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)收購或參與投資了4家量子點(diǎn)廠商,在資源上完全可以支持公司已制定的量子點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略,,同時(shí)也為未來QLED的發(fā)展做好了布局,。


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