欢迎走进苏州星烁纳米科技有限公司!

EN

星烁纳米 曾参与国家重点研发计划重点专项

量子点材料与显示技术发展现状与趋势介绍

返回列表 来源: 发布日期: 2021.06.07

量子点具有较高的光学性质,包括全光谱发光峰位连续可调、色纯度高、稳定性好,是一种较好的发光和光电材料,量子点显示是利用量子点的性能来实现高性能、低成本的显示技术。下面星烁小编带大家一起对量子点显示材料与器件国内外发展现状与趋势进行梳理分析。

一、关于量子点材料与显示技术

1.定义与内涵

量子点是可溶液加工、尺寸在量子限域范围内的无机半导体纳米晶体。量子点具有优异的光学性质,包括全光谱发光峰位连续可调、色纯度高、稳定性好,是一种优异的发光和光电材料,量子点显示是利用量子点的特殊性能来实现高性能、低成本的显示技术。

量子点材料与显示技术发展现状与趋势介绍

2.主要作用与意义

目前,第一代量子点显示技术——量子点背光源液晶已经实现商业化。该技术路线利用量子点优异的光致发光性能,取代传统的荧光粉。

量子点显示的下一步发展目标是彻底摆脱LCD屏技术,开发有源矩阵量子点发光二极管(AM-QLED)显示器件。这种全新的显示技术将采用QLED阵列作为高精度的红绿蓝三基色像素,即每一个像素都是一个独立的QLED,并通过薄膜晶体管(TFT)阵列控制驱动电压,从而实现高分辨的主动发光控制。相比于背光源LCD屏,主动发光的AM-QLED屏在黑色表现、高亮度条件等场景的显示效果更突出,功耗更小,且可适应更宽广使用环境温度范围。

二、世界发展现状与趋势

1. 技术发展情况

量子点材料和量子点显示技术目前处于美、中、韩三强竞争的格局。

在美国,Columbia、MIT、Berkley作为量子点材料的研究先驱,发明了金属有机前体合成方法,分别衍生出了QD Version和Nnao Sys这两家在量子点行业有影响力的创新企业。Flordia大学在QLED方向也有一些创新研究,从而衍生出NanoPhotonica公司。另外,从柯达公司(OLED先驱)衍生出来的Katavaa公司在喷墨打印设备方面颇具特色。Arkansas大学研发了“绿色量子点合成路线”,以较低成本、较简单设备制得发光性能更优、更可控的量子点。

在韩国,量子点方面的研究更多以三星公司为核心,首尔大学、韩国技术研究院等科研单位提供支持的形式进行。虽然韩国在量子点基础研究领域并无重大原创性工作,但三星在技术整合方面具有优势,组织了超过200人的团队投入QLED显示的研发。另外,三星在确定量子点显示为下一代技术的核心之后,开启了积极的并购模式。目前已成功并购美国QDVision,据业内消息,三星还在与其他一些量子点公司商讨并购、股权投资。

另外,在欧洲、日本等也有一些量子点显示研究单位,但单打独斗的居多,实力相比上述产学研联盟稍显不足。

在量子点显示技术发展趋势上看,一些关键难题有待突破,包括:对量子点电致激发态和合成化学之间联系的机理探索;蓝光QLED原型器件的效率和寿命的提升;喷墨打印制备QLED阵列的关键工艺;大屏QLED显示器件集成技术。

2. 技术应用情况

量子点显示的第一代应用是量子点背光源液晶显示,即现阶段所谓的“量子点电视”“量子点显示器”已经大量推向市场,量子点成为2014—2016年家电行业TOP关键词。

目前能够实现量子点材料以及量子点背光源器件工业化的企业为美国QD Vison(最近被三星并购)、美国Nanosys以及中国的纳晶科技,主要的显示产品有两种形式:量子点管与量子点膜。相比于量子点管,量子点膜具有很大的市场空间,尤其是可以扩展应用于小尺寸显示,如手机和平板,量子点膜轻薄可弯曲的特性可以在小尺寸充分展现优势。量子点管则成本低廉,能够耐受摄氏120度左右的高温。

3. 相关专利申请情况

截止2016年,全球量子点相关专利申请数量已达到1.5万件,量子点显示应用专利和量子点材料专利占到量子点专利申请总数的40—50%左右。中国和美国是专利申请大国,其次为韩国、日本、欧洲。

量子点材料是量子点显示技术的核心,专利占25%,量子点显示应用专利又分为量子点背光产品(比如量子点膜、量子点管、量子点彩膜、含量子点LED)和量子点电致发光器件QLED。量子点背光系统及背光产品是现阶段的专利申请的主要组成部分,占69%,而QLED器件的占比只有6%,尚有很大的发展潜力。

从量子点显示专利申请数量看,三星的专利数量遥遥领先,美国的公司和高校排在前列。三星虽然专利数量很多,但是没有量子点材料的核心专利。

量子点材料的核心专利掌握在一些科研院所与量子点公司的产学研联盟手中,比如美国的MIT与QD Vision、Berkely与Nanosys,以及我国的纳晶科技与浙江大学。

量子点背光产品的专利,国外申请人主要是三星、LG、3M、飞利浦、MIT、佛罗里达大学、QD vision和Nanosys,国内主要是浙江大学、纳晶科技、TCL、三星、京东方等。量子点背光产品的核心专利掌握在MIT与纳晶科技手中,同时各显示器厂商都在抓紧对量子点背光显示应用专利进行布局。

量子点QLED技术还在基础研发阶段,全球专利数量不到1000件。国外申请人主要包括MIT、三星、QD vision、大日本印刷等,中国申请人主要包括纳晶科技与浙江大学、华星光电、京东方、TCL。面板企业主要对后续打印以及量产进行布局,而对核心材料、核心器件结构、核心墨水以及集成,仍然倚重相关企业。

量子点材料供应商有Nanosys、QD visio、纳晶科技,Nanosys得到MIT和加州大学的专利许可,QD vision得到MIT的专利许可。Nanosys主要供应量子点材料给3M,由3M制造成量子点膜供应给面板厂商。QD vision主要供应量子点管给TCL、飞利浦、索尼。纳晶科技同时覆盖量子点管和量子点膜,供应给TCL、海信、飞利浦等显示终端制造商,同时也与量子点膜制造商(如3M)有一定程度合作。三星自己生产量子点膜,同时接受陶氏化学的无镉量子点膜。纳晶科技和浙江大学深度合作开发QLED和量子点材料。

三、我国发展现状与水平

目前,我国的量子点显示技术在国际上处于第一集团,在量子点材料、QLED器件等方向进展情况如下:

1. 量子点材料

浙江大学长期在量子点合成领域处于引领地位,解决了纳米晶生长的几个关键问题,奠定了尺寸选择性合成纳米晶的主要路线(油相绿色合成)的科学基础,并开发出一系列合成方法,从而为量子点显示应用提供了决定性材料。其2015年提出的“熵配体”概念,从根本上解决了包括量子点之内的无机纳米晶在常见有机溶剂中的低溶解度的问题。目前,浙江大学和纳晶科技通过共建实验室的方式形成紧密的联盟,并与显示业界TCL、海信等企业合作,共同参与国际竞争。目前其联合开发的量子点背光产品已经在海信、TCL、冠捷等一线厂商量产。

纳晶科技在量子点的产业化应用上实现了量子点放大生产与量子点背光源产业的全覆盖,与美国Nanosys和QDvision一起引领了全球量子点背光源产业化。通过洽购美国NN-Labs公司,获得量子点基础专利,进而把一代量子点技术—光致发光量子点电视产业化。

星烁专注量子点结构设计和制备、量子点色彩增强薄膜(QDEF),量子点彩色滤光片(QDCC)、量子点发光二级管(QLED)、生物医学标记、纳米银浆等产品的应用技术开发。所研发产品,光电性能佳,满足各个领域的应用需求。适配性高,可广泛地应用于产品客户端。提供量子点技术支持,协同应用问题处理,以产品质量及完善的服务,致力于量子点开发应用服务。

星烁纳米资讯中心

咨询热线 咨询热线 0512-62923025