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新型量子点显示技术正在悄然崛起

发布时间:2020-07-21 17:46:08 阅读: 来源:吊扇厂家

在智能手机的技术发展潮流上,苹果手机一直是独领风骚,把三星、诺基亚、黑莓、HTC等手机巨头远远甩在身后。据传,如今苹果为了更好的提升iPhone的显示效果,将采用量子点显示技术(英文简称QLED)。随着iPhone6的即将发布,这一显示技术将与全球消费者见面,届时将带给消费者更加惊艳的显示效果。就算iPhone6变成了大屏幕,在像素和显示效果上也会有较大提升,对于期待大屏iPhone的果粉们来说,无疑是个好消息。

本文引用地址:苹果在iPhone6上使用量子点显示技术作为迎合消费者的杀手锏,其实对消费者来说并不感到意外,因为量子点显示技术早被应用在一些移动设备上,例如亚马逊的KindleFireHDX7。而此前,量子点技术还被用在了下一代电视设备上,如索尼在2013年6月推出了在背照灯中采用量子点技术的液晶电视的高端机型;亚马逊也于2013年10月推出了液晶屏背照灯采用量子点的平板电脑。目前,量子点显示技术是不可忽视的一个发展方向。DisplayMate显示屏测试公司的专家RaymondSoneira预言,这项技术将在2014年将得到更广泛的应用。

苹果在量子点显示技术方面早已布局,从美国专利商标局(USPTO)公布苹果公司提交的四项专利技术中可以看出,四项新专利集中对量子点显示技术的细节、工作原理进行描述。当前苹果的多款产品,包括iPhone、iPad、iPodTouch和MacBookPro在内,都使用了视网膜显示屏,而苹果最新获得的量子点显示技术,可提升视网膜显示屏的色彩精准度,改善图像画质。

苹果在自己的产品上使用量子点显示技术,只是争夺该显示技术的众多企业之一,很多企业早已布局多年。

量子点显示技术的争夺战

量子点是一种由数十个原子所构成的纳米材料,其三个维度的尺寸都在100纳米以内,不同材料组成大小的量子点,放光波长不同。自1990年代问世以来,这类材料曾被用在发光二极体或单色光源装置上,取代传统的萤光粉,直到2000年以后,科学家才开始探究其运用在显示上的可能性。

近年来,量子点作为可解决液晶显示器色彩表现性课题的技术备受关注,并引起企业对量子点显示技术的争夺战。目前量子点显示相关的专利主要掌握在Nanosys公司手上,该公司共握有超过300项相关专利,三星电子为该公司的主要投资者之一。全球三大量子点材料制造商英国Nanoco、德国Nanosys及美国QDVision在量子点显示技术方面的研究和技术领先业界。

新型量子点显示技术正在悄然崛起

英国量子点材料供应商Nanoco在无镉技术方面与陶氏化学合作,布局量子点市场。据Nanoco公司的创始人、首席技术官NigelPickett介绍,该公司的核心技术——完全不含毒性元素镉(Cd)的“CFQD”(无镉量子点)的产量还仅限于每年几千克的水平,还不足以满足以液晶面板为中心日益扩大的市场需求,必须建立起大规模生产体制,因此该公司与陶氏化学签订了排他性授权协议,目的是利用陶氏化学在化学领域的生产能力和供应链,为今后的市场扩大做准备。合作双方所使用的技术是将薄膜之间夹有量子点的片状材料贴在背照灯与液晶面板之间的“On-Surface”方式。鉴于量子点材料的稳定性和容易嵌入液晶面板的特性,采用了On-Surface方式的目是赢得市场。

德国Nanosys为了赢得量子点显示市场,除与3M合作外,还将通过新联盟扩大市场。据Nanosys公司的首席执行官JasonHartlove,介绍,Nanosys公司现在的产量为每年2万kg(含量子点的浓缩液),到2014年将产能扩大到每年5万kg以应对市场。另外他还宣布,为稳定供应,除了现在的业务合作伙伴3M公司外,该公司2013年还在与新的合作伙伴洽谈结盟事宜,而且,2014年将与新的量子点制造商结盟。

为满足市场需求,该公司正在开发无Cd材料。关于在液晶显示器中封装量子点的方法,JasonHartlove表示,Nanosys公司在考虑了On-Chip、On-Edge、On-Surface三种方式之后,根据色转换效率、光提取效率、波长利用效率三个特性认为On-Surface方式最佳。该公司在实际调查了55英寸电视机采用与3M合作开发的量子点膜“QDEF”的效果后发现,通过采用QDEF,不仅色域由NTSC比70%扩大到100%,用液晶面板亮度与背照灯功率之比表示的发光效率也提高了约50%。

美国QDVision将在On-Edge用量子点方面建立全球供应链。美国QDVision由麻省理工学院注资的一家公司,并与LGD合作共同开发利用量子点作为像素的显示器。也与一家比利时化学公司Solvay合作,建立了一个印制QLED显示屏的平台。QDVision公司的副总裁MattMazzuchi介绍了该公司的产品“ColorIQ”。该产品已经配备在了索尼的10款42~65英寸的液晶电视机上。并且,今后其用途还将由电视机扩大到显示器、平板电脑、智能手机乃至照明领域。MattMazzuchi表示,为了应对今后将日益扩大的市场,该公司将在全球范围内建立供应链。将建立在美国生产量子点材料、在台湾组装采用量子点材料的光学部件等供应体制。这样一来,今后就能够使量子点光学部件的产量由现在的月产100万个扩大到2倍甚至4倍。

目前,国内在量子点显示技术的研发和产业还无法和外国企业相比,随着量子点显示技术日益受到关注,本土企业开始关注该显示技术在产业化方面的进程。

认识量子点显示技术

量子点本身也是一种有机材料,因此量子点显示技术跟OLED有许多共通的问题,例如接触到空气后,材料会迅速劣化;此外,这类材料的耐热性有限,若与会发出高热的零组件接邻,例如背光,也引发材料劣化的问题。但量子点作为一项既可让液晶屏的色彩变得鲜艳,还能降低功耗的技术而备受关注。

新型量子点显示技术正在悄然崛起

量子点在液晶显示屏背光灯上发挥的作用是对蓝色LED发出的光波长进行转换,从而获得满意的光色。其特点是通过量子点的粒子(晶体)大小来控制发光颜色,只要是波长较长的光,就能自由控制。由于粒子大小决定带隙,因此,只要有大小一致的量子点,便可获得光谱峰形尖锐、色纯度高的发光。这样就能提高显示屏的色彩表现性及降低功耗。

这种特点似还可用于液晶屏背光灯以外的用途。比如,用于投影仪的光源,可有助于提高投影仪的亮度、色彩表现性以及对比度等。而且,量子点还设想用于可弯曲照明及自发光显示器等用途。且将量子点技术向二次电池领域展开也成为关注焦点。日本的MicronicsJapan和GualaTechnology两家公司共同开发出了基于新原理的二次电池“battenice”的量产技术。这种电池属于采用量子技术的物理电池而非化学电池,充电层采用了用绝缘膜包裹的n型金属氧化物半导体微粒。据Micronics介绍,这种电池具有以下优点:全部由固体构成,无需担心漏液;不使用可燃性材料,无需担心过热起火;不使用稀有金属和稀土材料,无需担心资源采购等。可见,量子点技术今后的发展不容忽视。

目前,LCD显示屏的一个重要问题就是产生广谱白光LED很难做到准确的色彩饱和度,而量子点显示技术所采用的蓝色LED相比而言却能够产生高饱和度的原色,这一点和三星主打的AMOLED显示屏有些相似。不仅如此,量子点显示技术在生产时更容易校准,因此也带来了更准确的色彩表现。测试表明,采用量子点技术的KindleFireHDX7英寸版本与采用IGZO显示屏的iPadmini2相比在色彩饱和度方面的表现确实优秀不少。据悉,量子点是极其微小的纳米晶体,能够在其他物质中发出特定波长的光,意味着其能够更有效、更准确地显示图像色彩。

苹果量子点显示技术专利通过使用“RGB”(红蓝绿颜色法)波长对该技术进行测试。苹果指出,未采用量子点技术的视网膜显示屏,在蓝色波长下可以呈现精准的色彩显示,而在绿色和红色波长下,显示效果跟黄色和橙色波长下的显示效果均有所下降。但在采用量子点,按照RGB波长,可潜在提高显示屏色彩的显示精确度。

QLED优势明显发展需构建全球供应链

在视觉的明度和节能方面,很少有显示技术能与AMOLED显示技术媲美。目前,AMOLED显示技术正大规模地应用手机等小型的显示设备上,正努力量产显示器、电视等大型化设备用AMOLED面板。而比AMOLED显示技术有更高的亮度和节能特性的量子点显示技术如今开始受到越来越多的关注。

目前,虽然小型AMOLED显示屏有很好的市场潜力,但还有很多未解决的挑,而QLED(量子点显示)技术将或许是一个很好的解决途径,而制造OLED时,需要使用一个“阴罩”,当屏幕尺寸变大时,阴罩板容易发生热胀冷缩,会使得色彩等不够精确。而QLED的制造过程不需要使用阴罩,因此不会出现精确度减少的问题。另外,量子点还可悬停在液体中,并使用多种技术让其沉积,包括将其喷墨打印在非常薄的、柔性或者透明的衬底上。

QLED的这种物理特性,可以通过硒化镉实现,也可以通过不含镉的半导体实现。这一点,使它成为OLED的强有力替代品。另外,OLED还有一处不足,其纯色需用彩色过滤器才能产生,而QLED从一开始就能产生各种不同纯色,也在将电子转化为光子方面优于OLED,因此能效更高,制造成本更低。在同等画质下,QLED的节能性有望达到OLED屏的2倍,发光率将提升30%至40%。同时,QLED可以达到与无机半导体材料一样的稳定性、可靠性。不过,QLED的发展也面临着两个挑战,其一是寿命短,最好的QLED寿命仅为1万小时,这对大尺寸显示屏来说还不够。其二是需要确保色彩能始终如一地再现。

QLED相比OLED显示技术优势更为明显,但要发展QLED产业需要构建全球供应链。目前,量子点材料产量排在第一位和第二位的Nanosys和QDVision的供货量加起来,2013年内共向几百万台电视机供应了量子点材料。2014年以后,量子点显示市场刚刚兴起,目前还很难准确预测未来的市场规模,致力于量子点显示产业发展的企业应尽快在全球范围确立供应链。

总结:

目前,量子点有英国、德国、美国的三家企业竞相开发技术和争夺市场。且这三家企业都想以自己为核心、与合作伙伴结成战略联盟,在全球建立供应链。这种多家企业竞相建立供应链的情况跟液晶显示器发展成巨大产业的过程相同。诸多企业开展竞争和合作并在全球范围内建立供应链是液晶产业发展的最大原动力。量子点在形成国际联盟和建成供应链以后,会使液晶显示市场进一步扩大。

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