關(guān)于量子點(diǎn)光致發(fā)光QD-PL實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案

　　什么是量子點(diǎn)顯示？

　　量子點(diǎn)（QD）顯示器是使用熒光半導(dǎo)體納米晶體（也稱為 量子點(diǎn)）作為面板架構(gòu)的一部分來產(chǎn)生單色光以提供可調(diào)原色并提高屏幕效率和性能的裝置。

　　這可以通過兩種基本方式實(shí)現(xiàn)：

　　00001. 光致發(fā)光（PL） - 其中量子點(diǎn)由光源激活，例如在LED背光液晶顯示器中，量子點(diǎn)由藍(lán)背光激活。

　　00002. 電致發(fā)光（EL） - 其中量子點(diǎn)嵌入每個(gè)像素中并通過電流激活和控制。

　　量子點(diǎn)顯示器提供一系列優(yōu)勢(shì)，包括：

　　· 高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）支持，因?yàn)樗鼈兙哂懈叻逯盗炼忍匦?/p>

　　· 由于出色的色彩飽和度和寬色域輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)最接近 BT 2020色彩空間

　　· 低功耗和提高效率

　　· 能夠最大化色彩體積和對(duì)比度，以獲得最佳觀看體驗(yàn)

　　I.光致發(fā)光QD顯示器（QD-PL）

　　現(xiàn)在流行的技術(shù)在其光致發(fā)光（PL）模式，QD粒子的光發(fā)射由LED背光觸發(fā)。這些顯示器稱為QD-PL型顯示器。

　　有許多方法可以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)光致發(fā)光QD-PL：

　　1.芯片內(nèi)部（in-chip）

　　2.芯片上面（on-chip）

　　3.表面（on-panel or on-surface）

　　? a、量子點(diǎn)薄膜（QDEF）

　　? b、量子點(diǎn)玻璃導(dǎo)光板（QDOG）

　　4.面板內(nèi)部（in-panel）

　　即量子點(diǎn)彩色濾光片（QDCF）

　　1、芯片內(nèi)部（QD in-chip）

　　QD技術(shù)最初的應(yīng)用方法之一是將量子點(diǎn)嵌入芯片中。該技術(shù)從未投入量產(chǎn)，因?yàn)榱孔狱c(diǎn)距離LED芯片太近，會(huì)暴露在超過200oC的高溫下，這直接影響QD的穩(wěn)定性和可靠性。雖然芯片內(nèi)方法是最經(jīng)濟(jì)高效的，但高溫會(huì)損害量子點(diǎn)的性能。一些公司在研發(fā)耐高溫的QD技術(shù)，可承受高達(dá)260oC的溫度，目標(biāo)是征服照明業(yè)。這種方案的另一個(gè)挑戰(zhàn)是容易被水和濕氣損壞的量子點(diǎn)與樹脂之間的相容性，相容性不好會(huì)導(dǎo)致所謂的中毒效應(yīng)和QD聚集。

　　2、芯片上面（QD on-chip）

　　在顯示面板內(nèi)安排量子點(diǎn)的另一種方法是在芯片上，其中QD被放置在圓柱形QD-聚合物復(fù)合材料中 - 被稱為“量子軌” 。在這種情況下，即使采用封裝工藝和背光重新設(shè)計(jì)，量子點(diǎn)仍然太靠近熱源以維持性能。QD在此位置仍距離LED封裝太近，溫度可達(dá)到100oC。索尼在其2013年推出的QD電視中使用了這項(xiàng)技術(shù)。產(chǎn)品在第二年就被召回了，很可能是因?yàn)槟蜔嵝圆睢?/p>

　　圖片來源：三星顯示器公司

　　3、表面（on-panel or on-surface）

　　a、量子點(diǎn)薄膜（QDEF）

　　當(dāng)前市面上大部分QD電視都使用量子點(diǎn)薄膜（QDEF）。量子點(diǎn)薄膜是三明治結(jié)構(gòu)，上下兩層為水氧阻隔膜，中間為量子點(diǎn)聚合物薄膜。量子點(diǎn)薄膜放置在導(dǎo)光板上面，從而遠(yuǎn)離LED封裝，讓QD所處的環(huán)境溫度下降。量子點(diǎn)薄膜里面包含紅色和綠色QD，其原理為背光模組中的藍(lán)光LED發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光經(jīng)過量子點(diǎn)薄膜時(shí)，一部分藍(lán)光被紅色量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成紅光，一部分藍(lán)光被綠色量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成綠光，未被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光和量子點(diǎn)發(fā)出的綠光、紅光一起組成白光，成為液晶顯示屏的背光源。

通過將QD顆粒放置遠(yuǎn)離光源，消除了熱暴露的風(fēng)險(xiǎn)。然而，這種方法需要大量的量子點(diǎn)顆粒，這決定了相對(duì)高的制造成本。

　　b、量子點(diǎn)玻璃導(dǎo)光板（QDOG）

　　量子點(diǎn)玻璃導(dǎo)光板是在玻璃光導(dǎo)板的表面涂布量子點(diǎn)聚合物涂層。這種方案不僅提供了QDEF的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了設(shè)計(jì)間隙，可以實(shí)現(xiàn)厚度小于5 mm的。QDOG方案雖然省去了兩張價(jià)格昂貴的水氧阻隔膜，但是增加了價(jià)格昂貴的玻璃導(dǎo)光板，目前的成本較QDEF高。

　　圖片來源：三星顯示器公司

　　4、面板內(nèi)部（in-panel）

　　量子點(diǎn)彩色濾光片（QDCF或稱QDCC）

　　量子點(diǎn)顯示應(yīng)用的最新發(fā)展之一是QD彩色濾光片（QDCC），其中量子點(diǎn)粒子被分散在光刻膠中，然后被圖案化以替換子像素中的有色染料。量子點(diǎn)彩色濾光片中的每個(gè)像素點(diǎn)由3個(gè)次像素點(diǎn)構(gòu)成，分別噴墨印刷上紅色量子點(diǎn)、綠色量子點(diǎn)和擴(kuò)散粒子?；驹砣鐖D所示，在藍(lán)背光的激發(fā)下，量子點(diǎn)彩色濾光片可發(fā)出色純度非常高的三原色，從而提升顯示色域。與傳統(tǒng)濾色器模型的不同之處在于量子點(diǎn)的作用類似于有源元件，QDCC在轉(zhuǎn)換通過它的光，而不是阻擋光。

　　a、QDCC-LCD

　　QDCC-LCD優(yōu)勢(shì)：

　　· 更寬的視角，因?yàn)镼D被放置得更靠近屏幕并且它們?cè)谒蟹较蛏习l(fā)光

　　· 更廣泛的色域，因?yàn)榱孔狱c(diǎn)發(fā)出純凈的可調(diào)光

　　· 更薄的顯示，因?yàn)镼DCF面板的組件更少

　　· 電源效率和亮度可以提高兩倍以上，因?yàn)榱孔狱c(diǎn)比傳統(tǒng)的彩色濾光片通過更多的光

　　b、QDCC-OLED

　　QD-OLED最終可能幫助解決幾十年來生產(chǎn)大屏幕OLED電視面板的問題，而不會(huì)失去色彩性能。今天的OLED電視實(shí)際為WOLED電視，依賴數(shù)十層來產(chǎn)生白色光源，然后將其過濾成紅色、綠色、藍(lán)色和白色，與之不同的是，QD-OLED需要更少的層數(shù)，其結(jié)果是降低了材料成本，提高了制造業(yè)的生產(chǎn)能力。由于QDCC依賴量子點(diǎn)在亞像素處將藍(lán)色光源轉(zhuǎn)換成非常銳利的綠色和紅色，因此可以覆蓋更寬的色域。

　　QD-OLED的優(yōu)勢(shì)：

　　· 完美的黑色和對(duì)比度

　　· 更寬的視角

　　· 完美的色彩表現(xiàn)：純RGB顏色，沒有白色亞像素

　　· 簡化了顯示結(jié)構(gòu)，減少了材料層數(shù)

　　· 電源效率和亮度可以提高兩倍以上，因?yàn)榱孔狱c(diǎn)比傳統(tǒng)的彩色濾光片通過更多的光

　　c、QDCC-MicroLED

　　量子點(diǎn)可以通過降低制造復(fù)雜度來改進(jìn)MicroLED顯示器，從而有可能讓這一令人興奮的新技術(shù)更快進(jìn)入市場(chǎng)。通過將像素化的紅色和綠色量子點(diǎn)與藍(lán)色微LED光源結(jié)合起來，QDCC-MicroLED可以立即緩解由數(shù)百萬紅、綠和藍(lán)微發(fā)光二極管制成的微LED顯示器的高復(fù)雜性和低產(chǎn)量。

　　QDCC-MicroLED的優(yōu)勢(shì)：

　　· 完美的黑色和對(duì)比度

　　· 完美的視角

　　· 只需要大量轉(zhuǎn)移藍(lán)色微發(fā)光二極管，簡化了制造過程，大大提高產(chǎn)量和良率

　　II.電致發(fā)光QD顯示器（QD-EL）

　　量子點(diǎn)利用的電致發(fā)光方法是基于每個(gè)像素中的量子點(diǎn)，通過電流使其發(fā)光。這些顯示器稱為QD-EL型顯示器。

　　圖片來源：三星顯示器公司

　　當(dāng)采用這種電致發(fā)光機(jī)制時(shí)，量子點(diǎn)材料被放置在陽極和陰極之間，每個(gè)子像素包含紅色，綠色和藍(lán)色QD。

　　圖片來源：三星顯示器公司

　　這種方法提供了很多好處：

　　· 非常寬的色域 - 因?yàn)榱孔狱c(diǎn)在窄光譜中發(fā)光并且可以很好地調(diào)節(jié)

　　· 高對(duì)比度 - 因?yàn)槊總€(gè)像素都可以獨(dú)立控制

　　· 低功耗時(shí)的高亮度 - 無需背光，無液晶層，無需濾色器

　　· 超高分辨率

　　· 不會(huì)燒屏，因?yàn)闆]有用有機(jī)材料

　　· 設(shè)計(jì)靈活性 - 由于沒有背光，這種機(jī)制使該技術(shù)可用于靈活，可折疊，可卷曲和透明的顯示器

　　· 與OLED相比，制造成本更低 - QD的圖案化使用噴墨印刷的設(shè)備，而不是使用昂貴且緩慢的蒸發(fā)設(shè)備

　　不過這項(xiàng)新技術(shù)帶來了一系列挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)這種方案還需要較長一段時(shí)間 。

　　總而言之，以下是量子點(diǎn)技術(shù)的路線圖：

　　圖片來源：三星顯示器公司

　　量子點(diǎn)膜涂布膠

　　量子點(diǎn)膜

　　量子點(diǎn)膜是目前量子點(diǎn)顯示商業(yè)化最成熟的產(chǎn)品，市面上大部分的量子點(diǎn)電視和顯示設(shè)備均采用量子點(diǎn)膜。量子點(diǎn)膜采用“三明治”結(jié)構(gòu)，在量子點(diǎn)層的上下兩個(gè)表面覆蓋有水氧阻隔膜，如下圖所示。產(chǎn)品應(yīng)用于液晶顯示屏的背光模組中，放置在導(dǎo)光板（或直下式中擴(kuò)散板）上方，與藍(lán)光LED組合能夠產(chǎn)生擁有尖銳峰形的紅綠藍(lán)光源，能有效提升液晶顯示器的色域，可廣泛應(yīng)用于電視、顯示器、平板和手機(jī)等終端產(chǎn)品。

　　普通液晶顯示器采用普通白光LED作為背光源，其光譜在紅綠波段互相干擾，如下圖所示，經(jīng)過濾色片后，RGB三色的半峰寬很寬，這使得液晶顯示器的色純度低，色域也偏低，一般在75%NTSC左右。

　　量子點(diǎn)膜的基本原理是背光模組中的藍(lán)光LED發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光經(jīng)過量子點(diǎn)膜時(shí)，部分藍(lán)光被量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成綠光和紅光，未被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光和量子點(diǎn)發(fā)出的綠光、紅光一起組成白光，成為液晶顯示屏的光源，其光譜在紅綠藍(lán)三色的半峰寬非常窄，如下圖所示，經(jīng)過濾光片后出射的R、G和B三色的半峰寬也很窄，顯示器的單色色純度非常高。

　　因此，量子點(diǎn)色膜可以使液晶顯示屏的色域從目前的75%NTSC左右提高到最高130%NTSC。

　　量子點(diǎn)涂布膠

　　量子點(diǎn)薄膜的制造采用涂布的方法，先將紅色量子點(diǎn)和綠色量子點(diǎn)按照一定的比例與涂布膠混合均勻得到量子點(diǎn)涂布膠，然后通過大型涂布機(jī)將量子點(diǎn)涂布膠均勻涂布在兩片高阻隔膜的中間。因此，量子點(diǎn)涂布膠是整個(gè)量子點(diǎn)薄膜技術(shù)的核心，它與量子點(diǎn)薄膜的亮度、色域和耐老化性能直接相關(guān)。廈門玻爾科技在高性能量子點(diǎn)材料的設(shè)計(jì)、合成和批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，是國內(nèi)同業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，同時(shí)結(jié)合團(tuán)隊(duì)豐富的樹脂膠水配方設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)市場(chǎng)需求，開發(fā)出兩類量子點(diǎn)涂布膠：光固化和熱固化類型，產(chǎn)品特性和參數(shù)如下表所示：

　　1、光固化量子點(diǎn)涂布膠

　　2、熱固化量子點(diǎn)涂布膠

　　目前市場(chǎng)上，量子點(diǎn)薄膜的涂布膠解決方案均為UV光固化方案，由于UV光固化膠中光引發(fā)劑與量子點(diǎn)的兼容性很差，使得量子點(diǎn)在此種涂布膠中的最大分散量很低，為了能夠?qū)⒆銐虻乃{(lán)光轉(zhuǎn)化為紅光和綠光，必須提高量子點(diǎn)薄膜中量子點(diǎn)涂層的厚度，厚度一般為80~100微米左右。由于采用UV光固化方案的量子點(diǎn)薄膜生產(chǎn)流程為涂布——復(fù)合——UV光固化，與一般光學(xué)膜的涂布流程不同，所以光學(xué)膜生產(chǎn)廠商需要對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改造或者重新訂購設(shè)備，阻力較大。

　　玻爾科技針對(duì)光學(xué)膜生產(chǎn)廠商的要求，開發(fā)出熱固化解決方案，該方案的生產(chǎn)流程為涂布——固化——復(fù)合，因此光學(xué)膜生產(chǎn)廠家無須新購設(shè)備，即可迅速切入量子點(diǎn)薄膜市場(chǎng)。該解決方案采用熱固化膠作為量子點(diǎn)材料的分散膠，可以極大提高量子點(diǎn)在膠水中的最大分散量，因此可以將薄膜的厚度降低到僅18微米，因此也非常有利于生產(chǎn)適用于手機(jī)的超薄量子點(diǎn)薄膜（總厚度小于70微米厚度）。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)和參數(shù)如下：

　　（來源：bohr-tech）