不同發(fā)光方式的量子點(diǎn)分類 量子點(diǎn)與OLED結(jié)合技術(shù)

電視被稱為二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，我們的生活也因?yàn)殡娨暥l(fā)生了深刻的改變。通過(guò)電視屏，人們足不出戶，便可知天下事。隨著科技的發(fā)展，如今人們接受信息的渠道不只拘泥于電視屏幕，各種大尺寸顯示屏逐漸進(jìn)入到人們的視野中，例如商場(chǎng)中播放廣告的屏幕、電影院的大熒幕、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的顯示屏等。

粒子大小決定顏色

光的魔法師“量子點(diǎn)（Quantum Dot）”

圖丨量子點(diǎn)粒子的結(jié)構(gòu)

量子點(diǎn)（Quantum Dot）是指直徑只有幾納米的超微半導(dǎo)體粒子。一納米是十億分之一米，可見(jiàn)量子點(diǎn)粒子非常小。為了幫助理解，舉個(gè)例子：如果地球的大小是 1，那么量子點(diǎn)的大小 0.000000001 等于一個(gè)足球。量子點(diǎn)是無(wú)機(jī)物材料，由直徑為 2~10 的內(nèi)核（Core）和外殼（Shell）組成，最終由高分子涂層包裹而成。

量子點(diǎn)技術(shù)要追溯到上世紀(jì) 70 年代。為解決能源危機(jī)而研究太陽(yáng)能電池的過(guò)程中，貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Louis Brus 博士和前蘇聯(lián)的 Alexei Ekimov 博士第一次發(fā)現(xiàn)了量子點(diǎn)。量子點(diǎn)可以發(fā)出各種高純度光，具有優(yōu)秀的化學(xué)性質(zhì)，在顯示屏、太陽(yáng)能電池、生物傳感器、量子計(jì)算機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景。量子點(diǎn)顯示屏是指將量子點(diǎn)作為光致物質(zhì)或發(fā)光物質(zhì)來(lái)使用，以此提高顯示屏的性能，或者將量子點(diǎn)作為顯示屏來(lái)使用。

圖丨顏色因量子點(diǎn)粒子大小而發(fā)生變化

量子點(diǎn)的獨(dú)特之處在于，雖然粒子是同一種物質(zhì)，但是在照射光線或供給電流的時(shí)候，根據(jù)粒子的大小會(huì)表現(xiàn)出不同的顏色。粒子小則看到藍(lán)色（Blue）的短波光，粒子大則看到紅色（Red）的長(zhǎng)波光，因此可以通過(guò)粒子的大小來(lái)呈現(xiàn)不同的顏色。

圖丨不同發(fā)光方式的量子點(diǎn)分類

目前人們正在研究將量子點(diǎn)的發(fā)光特點(diǎn)更好地應(yīng)用到顯示屏的方法。量子點(diǎn)在顯示屏的應(yīng)用大致有兩種方式。一種是先吸收光，然后再發(fā)射光的光致發(fā)光（PL Photoluminescence）方式，另一種是在電流的作用下自己發(fā)光的電致發(fā)光（EL Electroluminescence）方式。

根據(jù)上面的分類，現(xiàn)在的量子點(diǎn)顯示屏大致可以分為四種。其中，有些技術(shù)已實(shí)現(xiàn)商用化，而有些技術(shù)還需要進(jìn)一步的研究。

·量子點(diǎn)膜方式

量子點(diǎn)膜方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用化，在 LCD 添加量子點(diǎn)膜，可以提高畫質(zhì)。如圖所示，將含有量子點(diǎn)粒子的膜插入背光模組（BLU）上面，穿過(guò)這個(gè)膜的光通過(guò)液晶和彩色濾光片表現(xiàn)所需顏色。

·量子點(diǎn)彩色濾光片方式

量子點(diǎn)膜方式是采用在 LCD 背光模組上面加膜的結(jié)構(gòu)。彩色濾光片方式是在 LCD 的彩色濾光片（Color Filer）上面加上量子點(diǎn)材料表現(xiàn)顏色。與量子點(diǎn)膜方式相比，量子點(diǎn)的發(fā)光位置離人眼更近，所以具有純度更高的色彩表現(xiàn)力。

·量子點(diǎn)與 OLED 相結(jié)合的方式

目前學(xué)術(shù)界正在討論量子點(diǎn)與 OLED 技術(shù)相結(jié)合的方式。這項(xiàng)技術(shù)將 OLED 的藍(lán)色作為背光源，光穿過(guò)由量子點(diǎn)組成的紅色和綠色濾光片表現(xiàn)所需顏色。如上所述，量子點(diǎn)粒子中的藍(lán)色粒子最小，很難控制，因此在盡可能保持高純度藍(lán)色的同時(shí)，用紅色和綠色來(lái)發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。

·將量子點(diǎn)作為自發(fā)光材料來(lái)使用的方式

最后是將量子點(diǎn)作為自發(fā)光材料來(lái)使用的方式。不同于上述三種技術(shù)，這種方式是由量子點(diǎn)材料組成的 RGB 子像素在電流作用下自己發(fā)光。發(fā)光結(jié)構(gòu)與普通 OLEO 相似，區(qū)別是發(fā)光物質(zhì)由有機(jī)物變成了無(wú)機(jī)物量子點(diǎn)。

越小越華麗

“微型 LED”

“微型 LED（Micro LED）顯示”技術(shù)是將超小型 LED 作為像素來(lái)制作顯示面板。微型 LED 顯示屏與 OLED 類似，也是 RGB 子像素自己發(fā)光，因此可視角度大，發(fā)光效率高，色彩清晰。不同于 LCD，微型 LED 可以驅(qū)動(dòng)每一個(gè)像素，因此擁有無(wú)限對(duì)比度，響應(yīng)速度也很快。

圖丨 LCD、OLED、微型 LED 顯示屏結(jié)構(gòu)對(duì)比

與 LCD 和 OLED 的斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，從理論上說(shuō)微型 LED 的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。目前尚處于研發(fā)階段，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，其結(jié)構(gòu)可能會(huì)在一些方面得到提升。

圖丨微型 LED 顯示屏制造方法（概念）

微型 LED 是用“Epi 晶圓”來(lái)生產(chǎn)的，首先將晶圓切成許多芯片，然后再移植到電路基板上。

圖丨微型 LED 顯示屏制造方法（移植）

微型 LED 的芯片很小，移植精確才能降低不良品率，所以移植工序非常重要。目前業(yè)內(nèi)采用的移植方式主要分為兩種。其中，印刷移植法是將同一種顏色的芯片從晶圓移植到電路基板的方式。直接移植法是像插秧一樣，把整個(gè)晶圓取下來(lái)粘貼到電路基板上。

微型 LED 還要攻克很多技術(shù)難題。首先，為了獨(dú)立控制每一個(gè)子像素，需要極小極復(fù)雜的電路基板。更重要的是要掌握將正常運(yùn)行的微型 LED 芯片準(zhǔn)確無(wú)誤地移植到基板的技術(shù)。不同于 LCD 或 OLED，微型 LED 是以物理方式轉(zhuǎn)移像素，所以對(duì)精密度的要求很高。該項(xiàng)技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段，業(yè)界預(yù)計(jì)生產(chǎn)成本會(huì)很高，因此要研究能提高生產(chǎn)效率的方法。

打印顯示屏

“噴墨打印 OLED”

噴墨打印技術(shù)是像在紙上噴墨印刷一樣，噴射少于幾十 pl（一萬(wàn)億分之一升）的 OLED 墨水進(jìn)行顯示屏量產(chǎn)的技術(shù)。與在真空狀態(tài)下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氣化的蒸鍍方式相比，噴墨打印技術(shù)具有在常壓下也能生產(chǎn)、滴落到基板外面的墨水少、可提高材料使用效率等優(yōu)勢(shì)。

圖丨噴墨打印 OLED 的 Color Patterning 概念

為了進(jìn)行噴墨打印，首先要在溶劑中融化 OLED 材料，使其變成墨水形狀。含有 OLED 材料的墨水通過(guò)噴墨頭的噴嘴，在基板的隔柵之間進(jìn)行印刷。然后經(jīng)過(guò)干燥工序除去溶劑，就可完成 OLED 材料印刷。噴墨打印技術(shù)可以用在各種類型的顯示屏制程，在大尺寸 OLED 領(lǐng)域的應(yīng)用前景尤其令人期待。這是因?yàn)橹谱鞔蟪叽顼@示面板所需的基板應(yīng)高于 8 代，與真空蒸鍍方式相比，噴墨方式在制作大面積設(shè)備方面更具優(yōu)勢(shì)。

噴墨打印方式還需加強(qiáng)材料和制造技術(shù)研發(fā)，業(yè)界認(rèn)為，如果這個(gè)問(wèn)題得到解決，利用印刷技術(shù)制作 OLED 顯示屏的時(shí)代將全面開(kāi)啟。

編輯：hfy