Quantum dot LED

1. Hva er en quantum dot LED?

Quantum dot LED er en quantum dot organisk lysemitterende enhet med en ny struktur produsert ved å kombinere organiske materialer eller LED-chips med høyeffektive lysemitterende uorganiske nanokrystaller. Sammenlignet med tradisjonelle organiske fosforer, har kvantepunkter justerbar luminescensbølgelengde (dekker synlige og nær-infrarøde bånd), høy fluorescens-kvanteffektivitet (kan være større enn 90%), liten partikkelstørrelse, høy fargemetning og rimelig løsningsprosessering, Høy stabilitet og andre fordeler. Det er spesielt verdt å merke seg at lysets høye fargenhet gjør fargespekteret kan overstige HDTV standard fargetrekant. Derfor forventes lysemitterende dioder basert på kvantepunkter å bli brukt i neste generasjon flatskjerm og belysning.

Karakteriser de fotoelektriske parametrene til kvantepunkter:

1. Fotoluminescensspekter (PL -spektrum): Fotoluminescensspekteret gjenspeiler forholdet mellom bølgelengden til det utsendte lyset og lysintensiteten. Fra PL -spekteret kan du oppnå grunnleggende optisk informasjon, for eksempel monokromatisiteten til luminescensfargen, mekanismen for sammensatt luminescens, partikkelstørrelsen og fordelingsuniformiteten til kvantepunktene, og den innebygde emisjonens toppbølgelengde. Jo smalere halvhøydebredden til fotoluminescensspekteret for kvanteprikker er, desto bedre blir monokromatikken til lysutslipp fra kvantepunktet, og desto færre defekter og urenheter i enheten kombineres for å avgi lys.

2. Ultrafiolett synlig absorpsjonsspekter: Det ultrafiolette synlige absorpsjonsspekteret for kvantepunkter gjenspeiler graden av absorpsjon av lys med forskjellige bølgelengder med kvantepunkter. Båndgapet til kvantepunkter kan beregnes ut fra posisjonen til absorpsjonstoppen i spekteret. Skiftet mellom den første absorpsjonstoppen i quantum dot -absorpsjonsspekteret og utslippstoppen til fotoluminescensspekteret er Stokes -skiftet. Jo større Stokes-skiftet er, desto svakere er selvopptaket til kvantepunktet og jo høyere fluorescensintensitet til kvantepunktet. .

3. Fotoluminescens kvanteutbytte: Fotoluminescens kvanteutbytte av quantum dot -løsningen måles ved å sammenligne med fluorescensintensiteten til et standard fluorescerende stoff (vanligvis Rhodamine 6G). Det høye kvanteutbyttet til kvanteprikker kan effektivt forbedre enhetens lyseffektivitet, men kvanteutbyttet til rene kjernefysiske kvantepunkter deponert i en tynn film vil være 1 til 2 størrelsesordener lavere enn kvanteutbyttet i løsningen. Quantum prikker har også fluorescens selvslukkende fenomen, som er forårsaket av eksitoner i kvantepunkter med ujevn størrelsesfordeling gjennom Foster energioverføring til ikke-luminescerende prikker for ikke-strålende rekombinasjon.

For det andre applikasjonsskjemaet for quantum dot LED i belysning

Quantum dots har smale utslippstopper, justerbare emisjonsbølgelengder, høy fluorescenseffektivitet og god fargemetning, og er veldig egnet for selvlysende materialer for displayenheter. Anvendelsen av quantum dot LED innen belysning viser hovedsakelig to aspekter: a. Kvantepunkts bakgrunnsbelysningsteknologi basert på fotoluminescensegenskapene til kvantepunkter (QD-BLU, det vil si fotoinducert kvantepunkt hvit LED); b. Kvantbasert Quantum dot lysemitterende diodeteknologi (QLED) med prikkelektroluminescensegenskaper.

(1) Quantum dot -bakgrunnsbelysningsteknologi

Quantum dot bakgrunnsbelysningsteknologi, nemlig fotoindusert quantum dot white LED, er en bakgrunnsbelysningsteknologi basert på fotoluminescensegenskapene til kvantepunkter.

(1) Grunnleggende prinsipper for quantum dot -bakgrunnsbelysningsteknologi

Prinsippet om quantum dot -fotoluminescens (PL): quantum dot -laget får energi under en ekstern lyskilde, og elektronen absorberer energien til den eksiterte fotonet til overgang fra valensbåndet til ledningsbåndet. Elektronene i bunnen av ledningsbåndet og hullene på toppen av valensbåndet kan produsere rekombinasjonslumencens på båndsiden. En del av elektronene og hullene fanges opp av det relativt grunne urenhetsnivået, og elektronene og hullene som fanges av urenhetsnivået kan rekombinere direkte for å produsere luminescens. Eller overgang til dypere defekter. Båndkantemisjon er hovedmekanismen for enhetens luminescens. Den kombinerte luminescensen av defekter og urenheter vil påvirke luminescensen av kvantepunkter. Det er omtrent to implementeringsordninger for renfargede fotoinduserte hvite lysdioder med kvantepunkter:

1. Fargekonvertering

Fargekonverteringsmekanismen er å kombinere blå LED -brikker med grønne og røde kvantepunkter for å forberede kvante prikk -hvite lysdioder. Sammenlignet med fargeblanding for å produsere hvitt lys på en passende måte og blande elektroluminescensen av kvanteprikker i forskjellige farger, er fargekonvertering for å produsere hvitt lys at det blå lyset som sendes ut av LED-brikken absorberes av kvantepunktene og omdannes til grønt lys og rødt lys . RGB -prinsippet kombineres med det gjenværende blå lyset for å danne hvitt lys.

2. Direkte hvitt lys

Den direkte hvite lysmekanismen betyr at det bare er en slags lysemitterende kvantepunkt i det lysemitterende laget, som er begeistret av det ultrafiolette lyset som avgis av den ultrafiolette LED-brikken for å avgi lys i mer enn én farge, og deretter direkte rekombinerer for å produsere hvitt lys. Mekanismen for fargeblanding og fargekonvertering for å generere hvitt lys innebærer problemet med å blande og balansere flere lysfarger, og feil samsvar med hvert fargelys vil alvorlig påvirke lyskvaliteten til det hvite lyset LED. Derfor har folk en stor interesse i å bruke fosfor som direkte avgir hvitt lys for solid-state belysning. Siden det meste av lysutslipp fra kvantepunkter med direkte hvitt lys innebærer overflatedefekter, er effektiviteten lav. For å realisere den ultimate anvendelsen av direkte hvitt lys kvantepunkter er forbedring av lyseffektiviteten nøkkelen til forskning.

(2) Praktisk anvendelse av quantum dot -bakgrunnsbelysningsteknologi

Anvendelsen av quantum dot bakgrunnsbelysningsteknologi i praksis er å kombinere blå LED -brikker med quantum dot -materialer for å erstatte hvite lysdioder, bakgrunnslyskilden til tradisjonelle flytende krystallpaneler. De resulterende flytende krystallpanelene kalles også quantum dot LCD -er.

Det er tre måter å innkapsle kvantepunkter i flytende krystallskjermer. Den første er" On-Chip" metode der kvantepunktmaterialet plasseres direkte på den blå LED -brikken. Den andre er å forsegle kvanteprikkene i et tynt glassrør. "On-Edge" -metoden er installert på LED-lysinngangen til bakgrunnsbelysningen. Den tredje metoden er "On-Edge" -metoden der arkmaterialet med kvanteprikker klemt mellom filmene limes mellom lysstyringsplaten og flytende krystallpanelet. Surface" metode.

Kilde: NANOCO, China Galaxy Securities Research Department

1. Designplanen for 3M -selskap i USA og Nanosys -selskap i Tyskland

I 2012 utviklet 3M og Nanosys i fellesskap en quantum dot thickened film (QDEF) laget av quantum dot -materialer som i stor grad kan utvide fargeskalaen på skjermen. Ved å kombinere blå lysdioder og QDEF kan NTSC (National Television Standards Committee) enkelt realiseres. Det brede fargespekteret med et forhold på 100% oppnår samme fargeuttrykkseffekt som organisk EL, mens standardfargespekteret for det opprinnelige produktet er NTSC -forholdet på 70%.

QDEF spreder kvantepunkter med diametre på 3 nm og 7 nm i en tynn film, og klemmer deretter kvanteprikkene gjennom en beskyttende film (to lag med oksygenbarrierefilm). QDEF er festet mellom lysstyringsplaten til bakgrunnsbelysningen og LCD-panelet (& quot; On-Surface" metode), og bakgrunnsbelysningskilden bruker blå lysdioder til å erstatte de originale hvite lysdiodene. 3nm kvantepunkter konverterer blått lys til grønt lys under bestråling av blå lysdioder, mens 7nm kvantepunkter konverterer blått lys til rødt lys under bestråling av blå lysdioder, og blandes med en del av det blå lyset som passerer gjennom filmen for å få hvitt lys . Sammenlignet med den originale hvite LED -en med stabile bølgelengdeegenskaper, kan kombinasjonen av blå LED og QDEF produsere røde, grønne og blå lyskilder med skarpe topper, som effektivt kan forbedre fargemetningen på LCD -skjermen. Sammenlignet med tradisjonell teknologi for høy fargespekter kan kvantepunktsteknologi øke fargespekteret til LCD med 30% uten å øke CF -filmtykkelsen. På den annen side kan det også øke lysstyrken til bakgrunnsbelysningen og spare energi.

Kilde: Nanosys, China Galaxy Securities Research Department

2. Designplan for QDVision -selskapet i USA

QDVision mener at råvarene til kvantepunkter kan brukes i flytende krystallskjermer med en enorm markedsskala, og fremmer" mer levende farger" quantum dot LCD -TVer. For å ta en 42-tommers TV som eksempel, er det nødvendig med omtrent 100 tonn quantum dot-materialer hvert år. For å takle den raske veksten i markedet, er den effektive metoden å installere quantum dot-materialene ved inngangen til lysstyringsplaten (& quot; On-Edge" metode) i stedet for lyset styreplaten og LCD -panelet. Mellom (& quot; On-Surface" -metoden) er mengden kvantepunktmateriale som brukes i denne metoden bare 1/50 av det når du bruker On-Surface-metoden, og billige og stabile glassrør kan brukes til å innkapsle quantum dot -materialer. Stor kostnadsfordel. I tillegg, selv om" On-Chip" metode for å plassere quantum dot-materialer på overflaten av LED-brikken kan redusere den årlige produksjonen til en ti tusendel (10 kg/år), med tanke på varmegenerering av LED," On-Edge" metoden er det beste valget. sikker.

På International Consumer Electronics Show (CES) i januar 2013 demonstrerte Sony en LCD -TV utstyrt med QDVisions 'quantum dot optiske materiale "ColorIQ". Denne LCD -TV -en heter "Triluminos" og fargespekteret NTSC -forholdet er 70% høyere enn det opprinnelige. Økt til 100%ved å bruke QDVision' s quantum dot -teknologi, kan oppnå samme fargeuttrykkseffekt som organisk EL.

3. Designplan for britiske Nanoco

Nanoco, en britisk leverandør av quantum dot-materialer, har samarbeidet med Dow Chemical innen kadmiumfri teknologi for å distribuere quantum dot-markedet. I dag er selskapets&kjerneteknologi-produksjon av" CFQD" (kadmiumfrie kvantepunkter) som ikke inneholder det giftige grunnstoffet kadmium (Cd) er fortsatt begrenset til noen få kilo per år, noe som ikke er nok til å møte det voksende markedet sentrert om LCD-paneler. trenge. For å etablere et stort produksjonssystem signerte selskapet en eksklusiv lisensavtale med Dow Chemical. Formålet er å bruke Dow Chemical&sin produksjonskapasitet og forsyningskjede på det kjemiske feltet for å forberede seg på fremtidig markedsutvidelse. Teknologien som brukes av de to partnerne er et" On-Surface" metode der et arkmateriale med kvanteprikker klemt mellom filmer limes mellom bakgrunnsbelysningen og LCD -panelet. På grunn av stabiliteten til kvanteprikkmaterialer og egenskapene ved å være lett innebygd i flytende krystallpaneler, blir On-Surface-metoden vedtatt for å vinne markedet.

(2) Lysemitterende diodeteknologi med kvantepunkter

Quantum dot light-emitting diode technology, QLED technology, er en ny type LED-produksjonsteknologi basert på elektroluminescensegenskapene til kvantepunkter, og det er en ekte quantum dot lysemitterende diode. Den quantum dot-baserte bakgrunnsbelysningsteknologien er i hovedsak en quantum dot LCD, det vil si et quantum dot plus liquid crystal panel, som er en forbedring av den eksisterende LCD-en, ikke en QLED i ekte forstand.

(1) Grunnleggende prinsipper for QLED -teknologi

Quantum dot electroluminescence (EL) prinsipp: QLED elektroluminescens tilskrives generelt rekombinasjon av direkte bærerinjeksjon, Forster resonans energioverføring eller en kombinasjon av de to. Etter at elektroner og hull er injisert, er det to måter å oppnå elektroluminescens på: a. Elektronene og hullene injiseres direkte i den samme kvantepunktet for å realisere strålingsrekombinasjonens luminescens i kvantepunktet; b. Injiser elektroner og hull i organisk materiale. Hullene danner eksitoner, og overfører deretter energi til kvantepunktene i form av Forster resonans energioverføring. Et eksiton, et elektronhullspar, genereres i kvantepunktet, og til slutt rekombinerer elektronhullsparet for å avgi et foton. Disse to tilnærmingene eksisterer samtidig, noe som kan maksimere lyseffektiviteten til QLED -er.

(2) Fire grunnleggende strukturtyper av QLED

Siden den elektrodrevne QLED ble oppfunnet i 1994, har enheten gjennomgått fire strukturelle utviklinger og endringer, og dens lysstyrke og ytre kvanteeffektivitet er blitt sterkt forbedret.

1. TypeI: bruk polymer som ladningstransportlag

Denne strukturen bruker polymer som bæretransportlaget og er den tidligste QLED -enhetsstrukturen. Den typiske enhetsstrukturen består av CdSe -rene kjernefysiske kvantepunkter og doble polymerlag eller en blanding av de to, klemt mellom to elektroder. Denne strukturen bruker CdSe med ren kjerne med lavt kvanteutbytte, og det er åpenbart elektroluminescensparasitt i polymeren, så enheten har en lavere ekstern kvanteeffektivitet (EOE) og en mindre maksimal lysstyrke.

2. Type II: Bruk organiske små molekyler som ladningstransportlaget

I 2002 uttalte Coe et al. foreslo en type II QLED-enhetsstruktur som kombinerer enkeltlags kvantepunkter og OLED-er med to lag, ved bruk av organiske småmolekylære materialer som bærertransportlaget. Denne strukturen gjør det mulig å legge til et enkeltlags kvantumpunktlag på grunnlag av OLED for å skille bære transportprosessen og den lysemitterende prosessen gjennom det organiske laget, og dermed forbedre den eksterne kvanteeffektiviteten til OLED.

Ved å kombinere OLED -strukturen med et enkelt lag med kvantepunkter, kan folk se håpet om å forbedre effektiviteten til QLED -er. Denne strukturerte enheten har ikke bare alle fordelene med OLED, men kan også forbedre enhetens spektralrenhet og realisere innstillingen av den lysende fargen. Imidlertid fører bruken av et organisk lag til en nedgang i stabiliteten til enheten i luften. Som tradisjonelle OLED -er, må QLED -er med denne strukturen pakkes, noe som øker produksjonskostnadene og begrenser fleksibiliteten. I tillegg begrenser isolasjonen av selve det organiske halvledermaterialet ytterligere optimalisering av enhetens nåværende tetthet, noe som igjen begrenser enhetens lysemitterende lysstyrke, og det brede lysemitterende spekteret av det organiske halvledermaterialet er ikke bidrar til å optimalisere fargenheten til enheten.

3. TypeIII: Alt uorganisk transportørlag

Sammenlignet med Type II -strukturtypen, erstatter denne strukturtypen det organiske bærertransportlaget med et uorganisk transporttransportlag. Dette forbedrer enhetens stabilitet i luften sterkt og gjør at enheten tåler høyere strømtetthet. Caruge et al. brukte sprutmetoden for å fremstille en uorganisk QLED med sink tinnoksyd og nikkeloksyd som henholdsvis elektron- og hulltransportlag. Maksimal strømtetthet som enheten tåler når 4Acm-2, men den eksterne kvanteeffektiviteten er mindre enn 0,1 %. Den lave enhetseffektiviteten tilskrives ødeleggelsen av kvanteprikkene under sputtering av oksidlaget, ubalansen i bærerinjeksjon og slukking av kvantepunktfluorescensen som genereres når kvantepunktene er omgitt av ledende metalloksider.

4. TypeIV: Det organiske hulltransportlaget blandes med det uorganiske elektrontransportlaget

TypeIV -strukturtypen bruker organiske og uorganiske transportører for blandede transportører for å lage QLED -enheter. Strukturen bruker vanligvis N-type uorganiske metalloksidhalvledere som elektrontransportlag og organiske halvledere av P-type som hulltransportlaget. QLED av hybridstrukturen har høy ekstern kvanteeffektivitet og høy lysstyrke samtidig. Blant dem, Qian et al. rapporterte at den eksterne kvanteeffektiviteten er 1,7%, 1,8%, 0,22%, og maksimal lysstyrke er 31000cdm-2, 68000cdm-2, 4200cdm-2 rød, grønn og blå blandet struktur QLED.

Nylig har en 4-tommers QD-LED fargeskjerm blitt utviklet ved bruk av type IV hybridstruktur. Ved hjelp av mikrokontaktutskriftsteknologi når oppløsningen til det solubiliserte QLED-fargedisplayet 1000 ppi (pikselstørrelsen er 25 μm).

Sammenlignet med Type II -strukturtypen, overstiger tykkelsen av kvanteprikkfilmen i TypeIII- og TypeIV -strukturtypene et enkelt lag til 50 nm. Derfor fokuserer arbeidsmekanismen av TypeIV -strukturtypen på bærerinjeksjonsmekanismen i stedet for Forster energioverføringsmekanisme.

(3) Klargjøringsmetode for QLED -enhet

I forberedelsesmetoden for QLED -enheter inkluderer forberedelsesteknologiene som er vellykket bevist faseseparasjonsteknologi, blekkstråle -teknologi og overføringsteknologi.

1. Faseseparasjonsteknologi

Fasesepareringsteknologien kan godt forberede store arealordnede kolloidale enkeltlags kvantepunkter. Quantum dot -filmen kan fremstilles ut fra en blandet quantum dot -løsning av organisk aromatisk materiale og alifatisk materiale ved å bruke en spin -beleggingsmetode. Under løsningsmiddeltørking separeres de to forskjellige materialene for å danne en ønsket enkeltlags kvantepunkt på overflaten av den organiske halvlederen. Denne metoden er pålitelig, fleksibel og kan kontrolleres nøyaktig samtidig med god repeterbarhet. Løsningskonsentrasjonen, løsningsforholdet, fordelingen av kvanteprikker og formen på kvanteprikkene påvirker alle filmens struktur. Å kontrollere disse faktorene godt kan oppnå QLED -er med høy effektivitet og høy fargemetning. Men fordi denne metoden bruker spinnbelegg, kan den bare produsere monokromatiske skjermbilder.

2. Blekkskriverteknologi

For fargeskjermer håper man å finne en forberedelsesprosess som kan produsere et enkeltlags kvantepunktmønster uten å stille flere krav til materialer og enhetsstrukturer. Blekkskriverprosessen er en forberedelsesteknologi som oppfyller disse betingelsene. Inkjet-teknologien er å bruke mikronivåutskriftsdyser for å sprøyte de" blekk" med spesialfunksjoner på

Pixel -enheter dannes på det mønstrede ITO -underlaget. Bruken av spraymetoden kan nøyaktig kontrollere mengden og plasseringen av on-demand-distribusjonen, noe som kan redusere produksjonskostnadene, og kan også realisere et stort område og en stor skjerm.

3. Overføringsteknologi

Overføringsteknologien er å først belegge kvantepunktløsningen på silisiumplaten, deretter fordampe og deretter trykke den utstående delen inn i et kvantepunktlag, fjerne overflatelaget og overføre det til et glassunderlag eller et plastsubstrat. Denne prosessen oppnår den mest delpunktsoverføringen til underlaget.

(4) De viktigste problemene med dagens QLED

1. Forberedelseskost

Produksjonskostnadene for QLED -enheter kan grovt deles inn i kostnaden for råvarer og produksjonskostnadene ved behandling av disse materialene. Siden QLED-er for tiden bruker lignende verktøykasse for tynnfilmbehandlingsteknologi, for eksempel blekkskriver og mikrokontaktutskrift, termisk fordampningskvantifisering og sputtering, etc., selv om QLED-er har en mye lavere kostnad enn OLED-er når det gjelder struktur og produksjonsteknologi, krever de høye -krav til produksjonsmiljø. Det er fortsatt et stykke mellom det og kommersialisering.

2. Levetid

For tiden er levetiden til QLED-enheter med den laveste videolysstyrken (100cd/m2) bare 100-1000 timer, noe som er langt mindre enn levetiden som kreves av skjermen (mer enn 10.000 timer). På grunn av mangelen på grundig teoretisk forskning for tiden, kan det være mange faktorer som forårsaker enhetens korte levetid. Etter hvert som QLED -enheter utviklet seg på grunnlag av OLED -er til en viss grad, kan den iboende ustabiliteten til organisk materiale som ladningstransportlaget for QLED -er være en årsak til deres korte levetid. På dette grunnlaget har forbedring av stabiliteten til det organiske stoffet i enheten blitt en forskningsretning for å øke levetiden til QLED -er.

For det tredje, anvendelsen av quantum dot LED

Quantum dot LED har hovedsakelig to applikasjonsretninger: den ene er en quantum dot LCD ved hjelp av quantum dot backlight technology, og den andre er en quantum dot lysemitterende diode QLED. I disse to applikasjonsretningene er applikasjonen av quantum dot LCD relativt enkel og moden, og det har dukket opp ganske mange produkter, mens QLED fortsatt er i kontinuerlig utvikling og forbedring.

(1) Applikasjonsfordeler med quantum dot LED

Siden quantum dot -lysdioder bruker quantum dot -materialer, har de naturligvis mange fordeler i forhold til organiske fluorescerende materialer.

(2) Oversikt over utviklingen av quantum dot LED -applikasjoner

(1) I 2010

LG demonstrerte en ny type panel på SID International Display Information Conference. Panelet bruker quantum dot LED som bakgrunnslyskilde. Fargerenheten til LCD -panelet vil bli ytterligere forbedret, og dermed utvide displayets fargeskala med 30%.

(2) 2011

NanoPhotonica, en utvikler av avanserte materialer, har gjort et stort og gjennomførbart gjennombrudd innen quantum dot LED -skjermteknologi, som snart vil bli brukt i masseproduksjon av skjermer. Displayer produsert med NanoPhotonica-QLED-teknologi vil ha bedre bildekvalitet, mens strømforbruket reduseres med 30%, prisen reduseres med 75%og levetiden blir doblet. Den har et bredt spekter av bruksområder og kan brukes på skjermer i forskjellige størrelser. Bak det brede bruksområdet ligger den kostnadseffektive blekkskriverteknologien som ikke krever vakuumfordampning.

Samsung Electronics bruker det organiske laget og det uorganiske laget som henholdsvis elektron- og hulltransportlag i det lysemitterende laget med kvantepunkt for å fremstille lysdioder med kvantepunkt. Ved å mønstre kvanteprikkfilmen ved overføringsmetoden, har Samsung Electronics produsert en prototype av en 4-tommers QLED-skjerm med full farge aktiv matrise.

QDVision demonstrerte en 4-tommers full-color quantum dot LED-skjerm på SID. Bildekvaliteten og effektiviteten til skjermen har nådd nivået til eksisterende OLED -er. QDVision forventer å oppnå masseproduksjon av quantum dot LED-skjermer innen 3-5 år.

Nanosys demonstrerte en QDEF -teknologi for quantum dot enhancement film på SID i 2011. Denne teknologien legger til en quantum dot enhancement film mellom bakgrunnsbelysningen på LCD -skjermen og displaymodulen, noe som kan øke fargespekteret til den eksisterende LCD -skjermen med 50%. %og når fargespekteret med OLED.

I 2011 utviklet Nanosys en 47-tommers full HD LCD-TV med et fargespekter på 80% NTSC ved å bruke blå LED-eksitasjonskvantum-lysemitterende film som bakgrunnslyskilde.

(3) 2013

I juni 2013 lanserte Sony en avansert LCD-TV-modell som bruker quantum dot-teknologi i bakgrunnsbelysningen. I oktober samme år lanserte Amazon en nettbrett som bruker kvantepunkter i LCD -bakgrunnsbelysningen.

(4) 2014

I april var VX2457sml fra ViewSonic, et ledende globalt teknologimerke i USA, en representant for quantum dot -teknologi. Med quantum dot -visningsteknologi kan antall farger som kan vises ytterligere økes, og fargespekteret for panelet kan økes til 99% AdobeRGB, LCD Fargenhetens renhet har også blitt betydelig forbedret, og bildekvaliteten er forbedret, og dermed presenteres brukerne for en profesjonell og ekstremt realistisk fargeskjerm.

I september stilte alle Samsung Electronics, LGE og TCL ut LCD -TV -er ved hjelp av quantum dot -bakgrunnsbelysningsteknologi for første gang på International Consumer Electronics Show (IFA) i Berlin. Blant dem vil Samsung Electronics masseprodusere QDLCD-TV-er i første kvartal neste år. SDC vil levere Opencell. Den første batchen av produkter vil være 55 tommer og 66 tommer i størrelse, og vil bli plassert i det ultra-high-end markedet.

TCL vil bruke Huaxing 55-tommers UHD-panel og 3MQDEF, med et fargespekter på 105%, og planlegger å masseprodusere det allerede i slutten av 2014. LGE har også samarbeidet med QDvision for å utvikle quantum dot-bakgrunnsbelysningsteknologi og planlegger å lansere QDLCD -TVer, men produktstrategien i 2015 vil fortsatt fokusere på OLED -produkter. Sony har også planer om å lansere QDLCD TV -produkter over 55 tommer.

I begynnelsen av 2014 godkjente United States Patent and Trademark Office et patent kalt" Quantum Dot Enhanced Display with Dichroic Filter" arkivert av Apple i 2012. Patentet beskriver kvantepunktsteknologien og hvordan denne teknologien brukes i På en mobil enhet som iPhone.

(5) 2015

Samsung fremmet kraftig den nye" SUHDTV" serien på CES2015 Electronics Show, og fremhever fordelene med lysstyrke, fargegjengivelse og detaljpresentasjon, som også er forskjellige fra vanlige UHD -TVer (Ultra HD). Men i hovedsak er SUHD også basert på quantum dot -teknologi, men Samsung har optimalisert nanokrystal- og bildebehandlingsmotoren, som ser bedre ut enn den forrige 4KLED -bakgrunnsbelysning -TV -en.

På CES2015 holdt TCL Group også en ny produktfremmende konferanse på utstillingen, og ga ut [& #39; s første quantum dot TV H9700 for det nordamerikanske markedet, som ble et høydepunkt på CES -utstillingen 2015 i USA .

(6) 2016

På IFA-utstillingen 2016 viste Samsung frem en rekke nye store TVer. Quantum dot TVer basert på SUHD har overraskende okkupert halve himmelen-i tillegg til 19 nye quantum dot TVer som dekker 43 tommer til 88 tommer.

I september lanserte TCL en viktig høstproduktlinje, og lanserte det avanserte undermerket" Chuangyi" (Engelsk navn" Xess"), og dens quantum dot TV, nettbrett, mobiltelefon og andre terminalprodukter, hvorav quantum dot TV X2 brukes som Viktige flaggskipsprodukter forventes å være offisielt lansert på markedet om tre måneder.

(3) Quantum dot LED -applikasjonsmarkedsanalyse

Applikasjonsmarkedet for quantum dot LED er delt inn i QLED og quantum dot LCD. Siden kommersialiseringen av QLED ikke er moden nok, er det nåværende quantum dot LED -applikasjonsmarkedet i utgangspunktet okkupert av quantum dot LCD.

(1) Global QLED -applikasjonsmarkedsprognose

Selv om alle øyne nå er på kvantepunkt-LCD-skjermen, er QLED den virkelige lysdioden for kvantepunkter, som forventes å bli neste generasjon OLED-skjermteknologi. I følge den fremtidsrettede prognosen for IDTechExResearch kan markedsstørrelsen på QLED nå 11,2 milliarder amerikanske dollar innen 2026, og markedsstørrelsen på displayfeltet er 9,6 milliarder amerikanske dollar, og står for ca 85%.

Figur 26: Prognose for QLED -applikasjonsmarkedet

(2) Global Quantum Dot LCD -applikasjonsmarkedsprognose

Quantum dot -skjermteknologi har eksistert siden 1990 -tallet, men den har nylig blitt populær i TV -markedet. LCD -paneler har blitt utviklet i flere tiår, og den viktigste forbedringen ligger i utviklingen av bakgrunnsbelysningsteknologi. LED -bakgrunnsbelysning har nå blitt mainstream og har bedre visningseffekter enn tradisjonelle bakgrunnsbelysning for kalde katoder. Men åpenbart er LED -bakgrunnsbelysning ikke et universalmiddel. Det såkalte" WhiteLED" har et veldig bredt spekter. Derfor, for å vise mer mettede røde, grønne og blå farger, kreves mer presis dimmeteknologi, og det er også noen flaskehalser. Den selvlysende OLED har bedre fargegjengivelseseffekt, men kostnaden er veldig høy, markedsakseptet er lavt og masseproduksjon i stor skala er veldig urealistisk. Quantum dots er en mer effektiv skjermteknologi innen teknologi for flytende krystall. Quantum prikker kan konvertere rene blå lyskilder til rødt og grønt, undertrykke fargekast og oppnå en mer balansert effekt av de tre hovedfargene. Samtidig er strømforbruket og kostnadene også lavere enn OLED. Med tanke på at quantum dot-teknologi kan gi høyere energieffektivitet og fargeytelse, samtidig som det reduserer kostnadene, kan quantum dot LCD snart bli det mest populære valget i det avanserte TV-markedet.

Markedsstørrelsen på quantum dot LCD i 2015 var 77,6 millioner amerikanske dollar, og det forventes at markedsstørrelsen vil nå 477 millioner amerikanske dollar innen 2020, en økning på 515%fra år til år. Det kan sees at markedsstørrelsen på LCD -er med quantum dot vil vise eksplosiv vekst de neste fem årene, med stort potensial.

Figur 27: Quantum LCD -markedsstørrelsesprognose

Quantum dot LCD har tre emballasjeformer: On-Surface, On-Edge og On-Chip. For tiden er de to første metodene de viktigste emballasjeformene for quantum dot LCD. I 2015 var markedsstørrelsen på quantum dot LCD pakket i On-Surface-form og On-Edge-form henholdsvis 69,5 millioner dollar og 8,1 millioner dollar, og markedsstørrelsen forventes å være 425,4 millioner dollar og 16,1 millioner dollar innen 2020, henholdsvis. Markedsstørrelsen på On-Surface-formatet øker år for år, og markedsstørrelsen på On-Edge-formatet i 2018 forventes å nå 20,2 millioner amerikanske dollar, etterfulgt av en nedadgående trend. Kvante-LCD-en som er pakket i On-Chip-format, forventes å ha en markedsstørrelse på 7 millioner amerikanske dollar i 2018 og nå 3570 amerikanske dollar i 2020, noe som vil overstige markedsstørrelsen på pakken On-Edge. Emballasje på overflaten er det vanlige valget for kvantumprikk-LCD-er. Markedsandelen i 2015 var 89,6%, og den forventes å utgjøre 89,1% i 2020.

På grunn av sin utmerkede ytelse vil kvante -LCD bli mye brukt i fjernsynsdisplay (TV), monitorskjerm (skjerm), bærbar datamaskinskjerm (bærbar), nettbrettdisplay (nettbrett) og mobiltelefondisplay (smarttelefon). I 2015 var markedsstørrelsen for TV, skjerm og nettbrett henholdsvis 73,5 millioner amerikanske dollar, 3,5 millioner amerikanske dollar og 500 000 amerikanske dollar, og forsendelsene var henholdsvis 1,4 millioner, 400 000 og 100 000 enheter. Markedsstørrelsene forventes å være henholdsvis innen 2020 For 41,3 millioner amerikanske dollar, 24,2 millioner amerikanske dollar og 19,3 millioner amerikanske dollar var forsendelsene 24,5 millioner enheter, 3,2 millioner enheter og 4,7 millioner enheter. I 2016 var markedsstørrelsen på bærbare datamaskiner 700 000 amerikanske dollar, med forsendelser på 100 000 enheter. Det er anslått at innen 2020 vil markedsstørrelsen være 4 millioner amerikanske dollar, med forsendelser på 800 000 enheter. Markedsstørrelsen for smarttelefoner i 2018 var 1,1 millioner amerikanske dollar, med forsendelser på 500 000 enheter. Det er anslått at innen 2020 vil markedsstørrelsen være 13,5 millioner amerikanske dollar, med forsendelser på 7,4 millioner enheter. Quantum dot TV er det viktigste applikasjonsfeltet for quantum dot LCD, og ​​står for om lag 94,8% av det totale markedet i 2015, og det forventes å være omtrent 87,2% i 2020.

Figur 31: Forsendelsesvarsel for LCD -applikasjoner med kvantepunkter

I løpet av de neste fem årene vil quantum dot -TVer okkupere det meste av markedet for quantum dot LCD -applikasjoner. I 2015 var forsendelsene av 40-49-tommers quantum dot-TV-er 100 000 enheter, 50–59 tommer 800 000 enheter og 60–69 tommer ble sendt. Tommeren er på 400 000 enheter, og forsendelsene innen 2020 forventes å nå henholdsvis 8,3 millioner enheter, 11,9 millioner enheter og 3,9 millioner enheter. Det er anslått at forsendelsen av kvantepunkt-TVer større enn 70 tommer vil være 100 000 enheter i 2017 og 400 000 enheter innen 2020. 40–60 tommer er den vanlige etterspørselen etter kvantepunkt-TV-er, og står for 69,2% av de totale forsendelsene i 2015 og 82,5 % i 2020. I kontrast er etterspørselen etter mer enn 70 tommer liten.

Figur 33: Forsendelsesvarsel for forskjellige størrelser på kvantepunkt -TVer

4. Store globale quantum dot -produsenter

For tiden er det rundt 60 enheter i verden som driver med quantum dot-forskning, inkludert bedrifter, universiteter, forskningsinstitusjoner, etc. Blant dem, de tre verdens ledende produsentene av quantum dot-materialer-Nanoco i Storbritannia, QDVision i USA og Nanosys i Tyskland, har gradvis dannet en trebeint situasjon, disse tre selskapene har nesten delt opp markedet, og Hangzhou Nanojing Technology Co, Ltd er det eneste innenlandske foretaket med quantum dot-teknologi for forskning og utvikling.

(1) Store utenlandske quantum dot -selskaper

(1) Nanoco, Storbritannia

Britiske Nanoco ble etablert i 2001, og markedsposisjonen er å være en produsent og leverandør av miljøvennlige kadmiumfrie kvantepunkter (CFQD). Det samarbeidet med Dow Chemical i USA for å prøveprodusere flytende krystallskjermer ved bruk av kadmiumfrie (Cd) kvantepunkter i 2014 Det ble demonstrert under" SID2014" juni og vedtok" On-Surface" pakkeform, men det har ikke vært noen offentlige rapporter om applikasjonsproduktene. I tillegg kommer Samsungs kommende masseproduksjon av quantum dot -bakgrunnsbelysningsmaterialer hovedsakelig fra Nanoco og Dow Chemical. Selskapets&nåværende markedsverdi er 196 millioner dollar.

Nanocos&driftsinntekter og nettoresultat i 2015 var henholdsvis 3,2 millioner amerikanske dollar og 12,9 millioner amerikanske dollar. I seks år på rad var nettoresultatet negativt og ekspanderende, og det tapte. Driftsinntektene i 2015 kom fra tre deler: royalty- og lisensinntekter, quantum dot -materialer og tekniske tjenester, hvorav quantum dot -materialer utgjorde 21,9% av driftsinntektene.

Nanoco quantum dot materials virksomhetsoversikt:

1. Bakgrunnsbelysning: CFQD kan øke fargeskalaen på skjermen betydelig (øke med 30%) for å gjøre bildet mer naturtro, fargen er vakrere, og det er ikke nødvendig å endre den eksisterende LCD- og LED -skjermprosessmodusen, kostnaden er lavere, og det er lettere å bruke av de fleste LCD (LED) Godkjent av produsenten. Søknadsretning: mobiltelefonpanel, nettbrett, dataskjerm, TV, etc.

2. Belysning: Ved å kontrollere størrelsen på CFQD kan fargetemperaturen og fargegjengivelsesindeksen for lyset justeres nøyaktig, slik at de oppfyller kundens individuelle behov for lys. I tillegg, på grunn av den mer utmerkede fotoelektriske konverteringseffektiviteten til CFQD, kan bruken av LED-lyskilder reduseres for å oppnå flere energibesparende formål. Søknadsretning: LED -emballasje, LED -belysningsenheter, LED -lamper, LED -belysningsprodukter, etc.

3. Tynnfilm solenergi: Nanopartikler (CIGS) produsert av Nanoco har meget god fotoelektrisk konverteringseffektivitet. Ulikt de nåværende behandlingsmetodene, kan nanopartiklene brukes til å produsere tynne film solceller ved løsningsmetoden, og materialutnyttelsesgraden når 90%, noe som er mye høyere enn gjeldende fordampningsmetode og sputtering

Skytemetode

4. Biomedisin: vannløselig CFQD og funksjonell CFQD, bruksanvisning: bioimaging, in vivo og in vitro in vivo diagnose.

(2) QDVision, USA

USAs QDVision ble grunnlagt i 2004 av forskere fra det verdenskjente Massachusetts Institute of Technology (MIT), inkludert Moungi Bawendi, far til quantum dot display-teknologi. I tillegg til å eie mer enn 250 patenter og patentsøknader, har den også innhentet godkjennelser fra USA. Mange priser inkludert den berømte" Presidential Green Chemistry Award" utstedt av Environmental Protection Agency. Det samarbeidet med Nexxus Lighting i USA for å lansere en kommersiell quantum dot-lyskilde i 2009. Quantum dot-bakgrunnsbelysningen som ble utgitt i 2013 ble påført TV-apparatet til Sony Corporation i Japan, ved bruk av" On-Edge" emballasjemetode. QDVision hevder at den månedlige produksjonen av optiske quantum dot -komponenter kan nå 1 million.

QDVision er ledende innen teknologi for quantum dot display. ColorIQs quantum dot -displayteknologi gir en unik komponentløsning som gjør at skjermen kan sende ut" full gamut" farger. Siden 2013 har selskapet solgt mer enn en million ColorIQ optiske enheter og fortsetter å samarbeide med merker i TV- og displaymarkedet, inkludert TCL, Hisense, Philips og Konka. Quantum dot TVer og skjermer som bruker ColorIQ -teknologi har Det er oppført i Kina, Japan og Europa.

ColorIQ quantum dot display-teknologi er en avansert lysemitterende halvlederteknologi utviklet av QDVision. Relaterte produkter er laget av quantum dot -materialer, som kan avgi veldig rent og mettet smal båndbredde rødt, grønt og blått lys. Gjennom integrering av ColorIQ optiske komponenter og kundens skjermteknologi kan LCD -TVer oppnå et bredere fargespekter og 100% NTSC -standard. Søknadsretning: storskjerm LCD-TV, personlig datamaskin, arbeidsstasjonsmonitor, smarttelefon, lysfelt, etc.

(3) Nanosys, Tyskland

Tyske Nanosys ble grunnlagt i 2001 og er en av lederne innen quantum dot display -teknologi. Selskapet har mer enn 300 kvantumdisplayrelaterte patenter. I 2012 samarbeidet det med 3M for å utvikle QDEF -teknologi (quantum dot thick film). , Bruken av QDEF -teknologi kan ikke bare utvide fargespekteret fra 70%av NTSC til 100%, men også øke lyseffektiviteten uttrykt ved forholdet mellom lysstyrken til LCD -panelet og bakgrunnsbelysningen med omtrent 50%. Den vedtar" On-Surface" Pakkeskjema.

Nanosys 'Quantum Dot Materials -virksomhet inkluderer hovedsakelig quantum dot -konsentrater og QDEF -teknologi. Selskapet har i dag verdens største produksjonsbase for quantum dot-konsentrater med en årlig produksjon på 25 tonn og en årlig forsyning på 6 millioner 60-tommers quantum dot-TVer.

Med muligheten til sub-dot-materialer vil en serie nye quantum dot-produkter, for eksempel quantum dot-rør, bli lansert etter 2015. Selskapet har etablert et nært samarbeid med noen kjente datamaskin- og skjermmerker som 3M, Samsung, Sharp og LG, og produktene er mye brukt i nettbrett, TV -er, smarttelefoner, etc.

(2) Store innenlandske quantum dot -selskaper

(1) Hangzhou Najing Technology Co., Ltd.

Najing Technology ble etablert i august 2009. Det er et nasjonalt høyteknologisk foretak med nye materialer for quantum dot halvleder som kjerneteknologi. Hovedvirksomheten er forskning, produksjon og applikasjonsteknologi og produktutvikling av nye quantum dot -materialer. Dotmaterialers&design, syntese og overflatemodifisering er i en ledende posisjon i verden, og det er det eneste innenlandske selskapet som er notert på New Third Board. Den har sterke vitenskapelige forskningsmuligheter og den nåværende markedsverdien er 1,63 milliarder yuan.

Driftsinntektene og nettoresultatet til Najing Technology i 2015 var henholdsvis 7,31 millioner yuan og -4,9 millioner yuan. Nettoresultatet i fire påfølgende år var negativt, men tapene de siste tre årene har gått ned. Selskapets' s quantum dot -materialer og deres applikasjoner er i introduksjonen og verifiseringsperioden for markedet. Selv om den har uerstattelige teknologiske konkurransemessige fordeler, og applikasjonsproduktene, inkludert kvantrør, har startet masseproduksjon, er det fortsatt tap før objektive driftsinntekter dannes. Operasjonell risiko. Driftsinntektene i 2015 kom fra fem deler: belysningsprodukter, halvlederlysende materialer, tekniske tjenester, biologiske produkter og displayprodukter. Driftsinntektene utgjorde henholdsvis 56,8%, 26,2%, 11,4%, 4,7%og 1%. Vis produkter Andelen er liten.

Oversikt over Najing Technology&hovedvirksomhet:

1. Quantum dot-materialer: delt inn i fire produktsystemer-kadmiumholdige quantum dot-reagenser, kadmiumfrie quantum dot-reagenser, metall-nanokrystaller og oksyd-nanokrystaller, som er mye brukt i lysemitterende enheter, solceller, katalyse, biomarkører og biomedisin Grunnleggende forskning og applikasjonsutvikling på andre felt.

2. ColorIn quantum dot display teknologi: Produktene inkluderer quantum dot light conversion devices (Q-LCD) og quantum dot light conversion films (QLCF), som er mye brukt i terminalprodukter som TVer, skjermer og mobiltelefoner.

3. QLED: Forskningssenteret for OLED -utskrifts- og displayprosjekt er etablert, og industriell utvikling av QLED -trykk- og displayteknologi blir aktivt fremmet.

4. Biomedisin: Etablerte et heleid datterselskap, Beijing Najing Biotechnology Co., Ltd., dedikert til anvendelse og markedsføring av kvantepunkter innen biovitenskap. Produktene inkluderer kvanteprikkmarkører, kvantemerkingssett, kvantumpunkter for hurtige inspeksjoner etc.

5. Nanokrystall naturlig lys: Ved hjelp av den eksklusive quantum dot nanokrystallet kombinert med CREEs globale autoriserte ekstern eksitasjonsteknologi i USA, utvikles en 3D-silikon sfærisk maske lysemitterende enhet basert på naturlig lysspekter-simuleringsteknologi, som overlapper mer enn 95% av det naturlige lyset og det sunne synlige spektrumområdet. Det er langt den nærmeste kunstige lyskilden til naturlig lys.