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產(chǎn)業(yè)升級加速量子點顯示技術(shù)崛起

編輯：AM 2014-08-27 17:07:26 瀏覽：2697 來源：國際光電與顯示

　　自2007年6月iPhone問世以來，全球智能手機(jī)在技術(shù)發(fā)展的潮流上，蘋果手機(jī)一直是獨領(lǐng)風(fēng)騷，把三星、諾基亞、黑莓、HTC等手機(jī)巨頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。據(jù)業(yè)界人士爆料，如今蘋果為了更好的提升iPhone的顯示效果，將采用量子點顯示技術(shù)（英文簡稱：QLED）。隨著iPhone 6的即將發(fā)布，這一顯示技術(shù)將與全球消費者見面，屆時將帶給消費者更加驚艷的顯示效果。就算iPhone 6變成了大屏幕，在像素和顯示效果上也會有較大提升，對于期待大屏iPhone的果粉們來說，無疑是個好消息。

　　蘋果在iPhone 6上使用量子點顯示技術(shù)作為迎合消費者的殺手锏，其實對消費者來說并不感到意外，因為量子點顯示技術(shù)早被應(yīng)用在一些移動設(shè)備上，如亞馬遜的Kindle Fire HDX 7。而此前，量子點技術(shù)還被用在了下一代電視設(shè)備上，如索尼在2013年6月推出了在背照燈中采用量子點技術(shù)的液晶電視的高端機(jī)型；亞馬遜也于2013年10月推出了液晶屏背照燈采用量子點的平板電腦。目前，量子點顯示技術(shù)是不可忽視的一個發(fā)展方向。DisplayMate顯示屏測試公司的專家Raymond Soneira預(yù)言，這項技術(shù)將在2014年將得到更廣泛的應(yīng)用。

　　蘋果在量子點顯示技術(shù)方面早已布局，從美國專利商標(biāo)局（USPTO）公布蘋果公司提交的四項專利技術(shù)中可以看出，四項新專利集中對量子點顯示技術(shù)的細(xì)節(jié)、工作原理進(jìn)行描述。當(dāng)前蘋果的多款產(chǎn)品，包括iPhone、iPad、iPod Touch和MacBook Pro在內(nèi)，都使用了視網(wǎng)膜顯示屏，而蘋果最新獲得的量子點顯示技術(shù)，可提升視網(wǎng)膜顯示屏的色彩精準(zhǔn)度，改善圖像畫質(zhì)。

　　蘋果在自己的產(chǎn)品上使用量子點顯示技術(shù)，只是爭奪該顯示技術(shù)的眾多企業(yè)之一，很多企業(yè)早已布局多年。

　　量子點顯示技術(shù)爭奪戰(zhàn)

　　量子點是一種由數(shù)十個原子所構(gòu)成的納米材料，其三個維度的尺寸都在100納米以內(nèi)，不同材料組成大小的量子點，放光波長不同。自1990年代問世以來，這類材料曾被用在發(fā)光二極體或單色光源裝置上，取代傳統(tǒng)的螢光粉，直到2000年以后，科學(xué)家才開始探究其運(yùn)用在顯示上的可能性。

　　近年來，量子點作為可解決液晶顯示器色彩表現(xiàn)性課題的技術(shù)備受關(guān)注，并引起企業(yè)對量子點顯示技術(shù)的爭奪戰(zhàn)。目前量子點顯示相關(guān)的專利主要掌握在Nanosys公司手上，據(jù)介紹，該公司共握有超過300項相關(guān)專利，而三星電子為該公司的主要投資者之一。目前來看，全球三大量子點材料制造商英國Nanoco、德國Nanosys及美國QD Vision在量子點顯示技術(shù)方面的研究和技術(shù)領(lǐng)先業(yè)界。

　　英國量子點材料供應(yīng)商N(yùn)anoco在無鎘技術(shù)方面與陶氏化學(xué)合作，布局量子點市場。據(jù)Nanoco公司的創(chuàng)始人、首席技術(shù)官Nigel Pickett介紹，該公司的核心技術(shù)——完全不含毒性元素鎘（Cd）的“CFQD”（無鎘量子點）的產(chǎn)量還僅限于每年幾千克的水平，還不足以滿足以液晶面板為中心日益擴(kuò)大的市場需求，必須建立起大規(guī)模生產(chǎn)體制，因此該公司與陶氏化學(xué)簽訂了排他性授權(quán)協(xié)議，目的是利用陶氏化學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域的生產(chǎn)能力和供應(yīng)鏈，為今后的市場擴(kuò)大做準(zhǔn)備。合作雙方所使用的技術(shù)是將薄膜之間夾有量子點的片狀材料貼在背照燈與液晶面板之間的“On-Surface”方式。鑒于量子點材料的穩(wěn)定性和容易嵌入液晶面板的特性，采用了On-Surface方式的目是贏得市場。

　　德國Nanosys為了贏得量子點顯示市場，除與3M合作外，還將通過新聯(lián)盟擴(kuò)大市場。據(jù)Nanosys公司的首席執(zhí)行官Jason Hartlove，介紹，Nanosys公司現(xiàn)在的產(chǎn)量為每年2萬kg（含量子點的濃縮液），到2014年將產(chǎn)能擴(kuò)大到每年5萬kg以應(yīng)對市場。另外他還宣布，為穩(wěn)定供應(yīng)，除了現(xiàn)在的業(yè)務(wù)合作伙伴3M公司外，該公司2013年還在與新的合作伙伴洽談結(jié)盟事宜，而且，2014年將與新的量子點制造商結(jié)盟。

　　為滿足市場需求，該公司正在開發(fā)無Cd材料。關(guān)于在液晶顯示器中封裝量子點的方法，Jason Hartlove表示，Nanosys公司在考慮了On-Chip、On-Edge、On-Surface三種方式之后，根據(jù)色轉(zhuǎn)換效率、光提取效率、波長利用效率三個特性認(rèn)為On-Surface方式最佳。該公司在實際調(diào)查了55英寸電視機(jī)采用與3M合作開發(fā)的量子點膜“QDEF”的效果后發(fā)現(xiàn)，通過采用QDEF，不僅色域由NTSC比70%擴(kuò)大到100%，用液晶面板亮度與背照燈功率之比表示的發(fā)光效率也提高了約50%。

　　美國QD Vision將在On-Edge用量子點方面建立全球供應(yīng)鏈。美國QD Vision由麻省理工學(xué)院注資的一家公司，并與LGD合作共同開發(fā)利用量子點作為像素的顯示器。也與一家比利時化學(xué)公司Solvay合作，建立了一個印制QLED顯示屏的平臺。QD Vision公司的副總裁Matt Mazzuchi介紹了該公司的產(chǎn)品“Color IQ”。該產(chǎn)品已經(jīng)配備在了索尼的10款42～65英寸的液晶電視機(jī)上。并且，今后其用途還將由電視機(jī)擴(kuò)大到顯示器、平板電腦、智能手機(jī)乃至照明領(lǐng)域。Matt Mazzuchi表示，為了應(yīng)對今后將日益擴(kuò)大的市場，該公司將在全球范圍內(nèi)建立供應(yīng)鏈。將建立在美國生產(chǎn)量子點材料、在臺灣組裝采用量子點材料的光學(xué)部件等供應(yīng)體制。這樣一來，今后就能夠使量子點光學(xué)部件的產(chǎn)量由現(xiàn)在的月產(chǎn)100萬個擴(kuò)大到2倍甚至4倍。

　　目前，國內(nèi)在量子點顯示技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)還無法和外國企業(yè)相比，隨著量子點顯示技術(shù)日益受到關(guān)注，本土企業(yè)開始關(guān)注該顯示技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化方面的進(jìn)程。

　　何為量子點顯示技術(shù)

　　量子點本身也是一種有機(jī)材料，因此量子點顯示技術(shù)跟OLED有許多共通的問題，例如接觸到空氣后，材料會迅速劣化;此外，這類材料的耐熱性有限，若與會發(fā)出高熱的零組件接鄰，例如背光，也引發(fā)材料劣化的問題。但量子點作為一項既可讓液晶屏的色彩變得鮮艷，還能降低功耗的技術(shù)而備受關(guān)注。

　　量子點在液晶顯示屏背光燈上發(fā)揮的作用是對藍(lán)色LED發(fā)出的光波長進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而獲得滿意的光色。其特點是通過量子點的粒子（晶體）大小來控制發(fā)光顏色，只要是波長較長的光，就能自由控制。由于粒子大小決定帶隙，因此，只要有大小一致的量子點，便可獲得光譜峰形尖銳、色純度高的發(fā)光。這樣就能提高顯示屏的色彩表現(xiàn)性及降低功耗。

　　這種特點似還可用于液晶屏背光燈以外的用途。比如，用于投影儀的光源，可有助于提高投影儀的亮度、色彩表現(xiàn)性以及對比度等。而且，量子點還設(shè)想用于可彎曲照明及自發(fā)光顯示器等用途。且將量子點技術(shù)向二次電池領(lǐng)域展開也成為關(guān)注焦點。日本的Micronics Japan和Guala Technology兩家公司共同開發(fā)出了基于新原理的二次電池“battenice”的量產(chǎn)技術(shù)。這種電池屬于采用量子技術(shù)的物理電池而非化學(xué)電池，充電層采用了用絕緣膜包裹的n型金屬氧化物半導(dǎo)體微粒。據(jù)Micronics介紹，這種電池具有以下優(yōu)點：全部由固體構(gòu)成，無需擔(dān)心漏液;不使用可燃性材料，無需擔(dān)心過熱起火;不使用稀有金屬和稀土材料，無需擔(dān)心資源采購等。可見，量子點技術(shù)今后的發(fā)展不容忽視。

　　目前，LCD顯示屏的一個重要問題就是產(chǎn)生廣譜白光LED很難做到準(zhǔn)確的色彩飽和度，而量子點顯示技術(shù)所采用的藍(lán)色LED相比而言卻能夠產(chǎn)生高飽和度的原色，這一點和三星主打的AMOLED顯示屏有些相似。不僅如此，量子點顯示技術(shù)在生產(chǎn)時更容易校準(zhǔn)，因此也帶來了更準(zhǔn)確的色彩表現(xiàn)。測試表明，采用量子點技術(shù)的Kindle Fire HDX 7英寸版本與采用IGZO顯示屏的iPad mini 2相比在色彩飽和度方面的表現(xiàn)確實優(yōu)秀不少。據(jù)悉，量子點是極其微小的納米晶體，能夠在其他物質(zhì)中發(fā)出特定波長的光，意味著其能夠更有效、更準(zhǔn)確地顯示圖像色彩。

　　蘋果量子點顯示技術(shù)專利通過使用“RGB”(紅藍(lán)綠顏色法)波長對該技術(shù)進(jìn)行測試。蘋果指出，未采用量子點技術(shù)的視網(wǎng)膜顯示屏，在藍(lán)色波長下可以呈現(xiàn)精準(zhǔn)的色彩顯示，而在綠色和紅色波長下，顯示效果跟黃色和橙色波長下的顯示效果均有所下降。但在采用量子點，按照RGB波長，可潛在提高顯示屏色彩的顯示精確度。

　　量子點技術(shù)發(fā)展需構(gòu)建全球供應(yīng)鏈

　　在視覺的明度和節(jié)能方面，很少有顯示技術(shù)能與AMOLED顯示技術(shù)媲美。目前，AMOLED顯示技術(shù)正大規(guī)模地應(yīng)用手機(jī)等小型的顯示設(shè)備上，正努力量產(chǎn)顯示器、電視等大型化設(shè)備用AMOLED面板。而比AMOLED顯示技術(shù)有更高的亮度和節(jié)能特性的量子點顯示技術(shù)如今開始受到越來越多的關(guān)注。

　　目前，雖然小型AMOLED顯示屏有很好的市場潛力，但還有很多未解決的挑，而QLED(量子點顯示)技術(shù)將或許是一個很好的解決途徑，而制造OLED時，需要使用一個“陰罩”，當(dāng)屏幕尺寸變大時，陰罩板容易發(fā)生熱脹冷縮，會使得色彩等不夠精確。而QLED的制造過程不需要使用陰罩，因此不會出現(xiàn)精確度減少的問題。另外，量子點還可懸停在液體中，并使用多種技術(shù)讓其沉積，包括將其噴墨打印在非常薄的、柔性或者透明的襯底上。

　　QLED的這種物理特性，可以通過硒化鎘實現(xiàn)，也可以通過不含鎘的半導(dǎo)體實現(xiàn)。這一點，使它成為OLED的強(qiáng)有力替代品。另外，OLED還有一處不足，其純色需用彩色過濾器才能產(chǎn)生，而QLED從一開始就能產(chǎn)生各種不同純色，也在將電子轉(zhuǎn)化為光子方面優(yōu)于OLED，因此能效更高，制造成本更低。在同等畫質(zhì)下，QLED的節(jié)能性有望達(dá)到OLED屏的2倍，發(fā)光率將提升30%至40%。同時，QLED可以達(dá)到與無機(jī)半導(dǎo)體材料一樣的穩(wěn)定性、可靠性。不過，QLED的發(fā)展也面臨著兩個挑戰(zhàn)，其一是壽命短，最好的QLED壽命僅為1萬小時，這對大尺寸顯示屏來說還不夠。其二是需要確保色彩能始終如一地再現(xiàn)。

　　QLED相比OLED顯示技術(shù)優(yōu)勢更為明顯，但要發(fā)展QLED產(chǎn)業(yè)需要構(gòu)建全球供應(yīng)鏈。目前，量子點材料產(chǎn)量排在第一位和第二位的Nanosys和QD Vision的供貨量加起來，2013年內(nèi)共向幾百萬臺電視機(jī)供應(yīng)了量子點材料。2014年以后，量子點顯示市場剛剛興起，目前還很難準(zhǔn)確預(yù)測未來的市場規(guī)模，致力于量子點顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的企業(yè)應(yīng)盡快在全球范圍確立供應(yīng)鏈。

　　結(jié)語

　　目前，量子點有英國、德國、美國的三家企業(yè)競相開發(fā)技術(shù)和爭奪市場。且這三家企業(yè)都想以自己為核心、與合作伙伴結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，在全球建立供應(yīng)鏈。這種多家企業(yè)競相建立供應(yīng)鏈的情況跟液晶顯示器發(fā)展成巨大產(chǎn)業(yè)的過程相同。諸多企業(yè)開展競爭和合作并在全球范圍內(nèi)建立供應(yīng)鏈?zhǔn)且壕Мa(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大原動力。量子點在形成國際聯(lián)盟和建成供應(yīng)鏈以后，會使液晶顯示市場進(jìn)一步擴(kuò)大。