
致晶科技(北京)有限公司研发部CTO柏泽龙:
量子点材料是在显示圈比较火的概念了,量子点材料是纳米材料,主要是半导体材质,因为做纳米材料之后,这个半导体具有一些独特声光电磁性质。
致晶科技(北京)有限公司研发部CTO柏泽龙
为什么这个材料做成纳米材料就能发光?因为半导体本身不能发光,因为在本体材料的光激发之后,如果做成纳米颗粒,发热情况下电子空穴是可以被束缚在颗粒里面,很快这个电子空穴会再次复合发出比较高强度的荧光。QLED是通过电压把电子空穴注入到量子点里,电子空穴在量子点中相遇,也会发出荧光,是电转光的过程。
量子点材料从上个世纪90年代开始发展起来分别从生物成像、太阳电池以及照明显示领域都有非常多的应用。
显示中有三大类的应用形式。第一种是做成薄膜放在液晶显示的背光源中,通过转光形成高色域的白光。还有QLED技术采用量子点的图案化,和蓝光的OLED也好或者蓝光阵列也好做一个结合形成全彩化显示。
量子点有哪些优势?第一个就是显示中有更高色域的显示。可实现高色准度:量子点发光波长可精确调控,使显示色彩与标准色彩近乎重叠,实现高色准度。在显示中有非常多的色域标准比如比较熟悉的BT2020,在液晶玻璃不改变的情况下,不同的波长可以对应不同的色域标准进行匹配,这个是和合作伙伴做的BT2020能到90%显示器的色域,我们最终发现波长最好是527nm左右。发光效率高:量子点发光效率可达到95%以上,可实现高效光转换,提升亮度和能效。激光窗口宽:不同于稀土类荧光粉,量子点的在紫外光和蓝光波段激发光谱宽。比如在健康显示里,为了实现健康显示需要用到460nm波长的芯片,量子点在健康显示这一块有非常多的应用,一方面和不同波长蓝光片的匹配,量子点的发光强度比较强,比较窄,所以可以实现蓝光在整体比例降低,同时实现高色域达到各方面要求。
量子点与新型显示技术。首先在传统背光里,LED芯片是封装在一个支架里,会往其中封装白色荧光粉,但是在MiniLED背光里如果实现比较小间距或者小尺寸的芯片,主要通过COB形式封装,COB封装,芯片非常小的时候就会出现一个问题:没办法用荧光粉去进行封装。这个时候MiniLED和量子点膜就可以非常好地搭配。这是2019年发布的X10系列机型,MiniLED分区背光和量子点膜结合的。
量子点技术与MiniLED/MicroLED/OLED技术的结合。最理想是RGB的形式,但是目前这种形式的成本和成熟度有距离。这个是LG采用的方式,用白光LED,用滤光片进行筛选形成红绿蓝三色。这是三星用的QLED技术,把两者的色转换能力和OLED或者MicroLED的蓝色阵列结合,形成红绿蓝三色的动态显示。
RGB模式和QDCC的模式的比较。RGB高亮度、高对比度、高色域,缺点是转移的良率低、成本高,红光芯片成本高,三色芯片波长一致性差。而QDCC蓝光芯片只需一次转移,蓝光芯片成本低,量子点溶液加工成本低,量子点颗粒尺寸小,发光一致性好,缺点是对比度、亮度略有降低,量子点信赖性较芯片有差距,需要额外CF、偏光片等结构。
量子点种类和对比。量子点是材料统称,市场上比较常见的是三类一类是Cdse量子点,一类是InP量子点,一类是钙钛矿。我们这个技术可以看到光学性能非常优越,这个材料也是无铬材料,制备工艺比较简单,而且这个技术算是我们公司创始人在2015年发展的技术,拥有核心专利,问题是确实这个材料(发展)时间短,成熟度还需要进一步优化。
为什么叫钙钛矿量子点,结构是钙钛矿结构,这些材料在很多领域都有广泛应用前景,比如液晶背光显示、光伏、成像等等。这是2015年瑞士联邦理工Kovalenko和我们公司创始人钟海政教授同一年发展这个材料的分别两种合成方法,我们很快进行产业应用,首次展示两款量子点原型机。
公司材料主要是三大类别,一个是量子点光学膜类产品,有绿色和黄色的光学膜,还有扩散板也有一些demo,还有量子点油墨,也是针对QDCC的技术应用或者未来的QLED的技术应用,在开发一些量子点的墨水也好,粉末也好,也做量子点的测试样品。
我们这个材料可以在室温下原位制备工艺,量子点的原料不需要单独合成过程,和涂布成膜的聚合物混合之后形成非常好的膜片生产,涂布完之后过了烘箱就是量子点的光学膜,这样可以使量子点有非常大的优势。
我们有非常多的知识产权保护,公司已经申请和钙钛矿量子点相关的50项专利,也申请PCT,已经进入美日韩和欧洲,被国内外著名企业引用了大概60次,可以说是全球技术领先的。
钙钛矿最早被垢病的是信赖性问题,我们做了大概几年的研究和提升,现在这个材料也能做到常规4090工作或者6090存储到3000小时没有明显失效,同时可以基本满足应用要求。
最后介绍一下我们公司的大概情况。我们于2016年成立,2018年推出原型机,去年和TCL合作完成两批工程机交付,目前还是致力于钙钛矿量子点在光学膜片或者背光中的应用,未来希望拓展到光学转化或者能源探测等方面。
我们公司的愿景,近几年面向显示、能源、传感,我们就是中国原创技术的开发公司,希望未来变成中国原创技术的产学研综合创新平台。
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