LED de punts quàntics

1. Què és un punt LED quàntic?

Quantum dot LED és un dispositiu orgànic emissor de llum de punt quàntic amb una nova estructura produïda mitjançant la combinació de materials orgànics o xips LED amb nanocristalls inorgànics emissors de llum d’alta eficiència. En comparació amb els fòsfors orgànics tradicionals, els punts quàntics tenen una longitud d’ona de luminescència ajustable (que cobreix bandes visibles i d’infrarojos propers), una alta eficiència quàntica de fluorescència (pot superar el 90%), una mida de partícula petita, una saturació de color elevada i un processament de solucions de baix cost, Alta estabilitat i altres avantatges. Cal destacar especialment que l’alta puresa del color de la llum fa que la seva gamma de colors pugui superar el triangle de color estàndard de l’HDTV. Per tant, s’espera que els díodes emissors de llum basats en punts quàntics s’utilitzin en la pròxima generació de pantalles i il·luminació de pantalla plana.

Caracteritzeu els paràmetres fotoelèctrics dels punts quàntics:

1. Espectre de fotoluminescència (espectre PL): l’espectre de fotoluminescència reflecteix la relació entre la longitud d’ona de la llum emesa i la intensitat lluminosa. A partir de l’espectre PL, es pot obtenir informació òptica bàsica com la monocromaticitat del color de luminescència, el mecanisme de luminescència composta, la mida de les partícules i la uniformitat de distribució dels punts quàntics i la longitud d’ona del pic d’emissió intrínseca. Com més estreta sigui l’amplada de mitja alçada de l’espectre de fotoluminescència del punt quàntic, millor serà la monocromaticitat de l’emissió de llum del punt quàntic i menys defectes i impureses del dispositiu es combinaran per emetre llum.

2. Espectre d’absorció ultraviolada-visible: l’espectre d’absorció ultraviolada-visible dels punts quàntics reflecteix el grau d’absorció de la llum de diferents longituds d’ona pels punts quàntics. La bretxa de banda dels punts quàntics es pot calcular a partir de la posició del pic d’absorció a l’espectre. El desplaçament entre el primer pic d’absorció de l’espectre d’absorció de punts quàntics i el pic d’emissió de l’espectre de fotoluminescència és el desplaçament de Stokes. Com més gran sigui el desplaçament de Stokes, més feble serà l’absorció pròpia del punt quàntic i major serà la intensitat de fluorescència del punt quàntic. .

3. Rendiment quàntic de fotoluminescència: el rendiment quàntic de fotoluminescència de la solució de punts quàntics es mesura comparant-lo amb la intensitat de fluorescència d’una substància fluorescent estàndard (generalment rodamina 6G). L’elevat rendiment quàntic dels punts quàntics pot millorar eficaçment l’eficiència lluminosa del dispositiu, però el rendiment quàntic dels punts quàntics nuclears purs dipositats en una capa fina serà d’1 a 2 ordres de magnitud inferior al rendiment quàntic en solució. Els punts quàntics també tenen un fenomen d’autoapagament de fluorescència, causat per excitons en punts quàntics amb distribució de mida desigual mitjançant la transferència d’energia Foster a punts no luminescents per a una recombinació no radiativa.

En segon lloc, l’esquema d’aplicació del LED de punts quàntics a la pantalla d’il·luminació

Els punts quàntics tenen pics d’emissió estrets, longituds d’ona d’emissió ajustables, alta eficiència de fluorescència i bona saturació de color, i són molt adequats per a materials luminescents per a dispositius de visualització. L'aplicació del LED de punts quàntics en el camp de la pantalla d'il·luminació inclou principalment dos aspectes: a. Tecnologia de retroiluminació de punts quàntics basada en les característiques de fotoluminescència dels punts quàntics (QD-BLU, és a dir, LED blanc de punts quàntics induïts per fotos); b. Tecnologia de díodes emissors de llum (QLED) Quantum basada en quantum amb característiques d’electroluminescència de punts.

(1) Tecnologia de llum de fons quantum dot

La tecnologia de retroiluminació de punts quàntics, és a dir, el LED blanc de punts quàntics induïda per la fotografia, és una tecnologia de retroiluminació basada en les característiques de fotoluminescència dels punts quàntics.

(1) Principis bàsics de la tecnologia de retroiluminació de punts quàntics

El principi de la fotoluminescència de punts quàntics (PL): la capa de punts quàntics obté energia sota una font de llum externa i l’electró absorbeix l’energia del fotó excitat per passar de la banda de valència a la banda de conducció. Els electrons a la part inferior de la banda de conducció i els forats a la part superior de la banda de valència poden produir luminescència de recombinació al costat de la banda. Una part dels electrons i els forats són capturats pel nivell d’impuresa relativament superficial, i els electrons i els forats capturats pel nivell d’impuresa es poden recombinar directament per produir luminescència. O la transició cap a defectes més profunds. L’emissió de vora de banda és el principal mecanisme de luminescència del dispositiu. La luminescència combinada de defectes i impureses afectarà la luminescència dels punts quàntics. Hi ha aproximadament dos esquemes d’implementació per als LED de llum blanca de punts quàntics induïts per fotos en color pur:

1. Conversió de color

El mecanisme de conversió de color consisteix a combinar xips LED blaus amb punts quàntics verds i vermells per preparar LEDs blancs de punts quàntics. En comparació amb la barreja de colors per produir llum blanca, barrejant adequadament l’electroluminescència de punts quàntics de diversos colors, la conversió de color per produir llum blanca és que la llum blava emesa pel xip LED és absorbida pels punts quàntics i es converteix en llum verda i llum vermella. . El principi RGB es combina amb la llum blava restant per formar llum blanca.

2. Llum blanca directa

El mecanisme de llum blanca directa significa que només hi ha un tipus de punt quàntic emissor de llum a la capa emissora de llum, que és excitat per la llum ultraviolada emesa pel xip LED ultraviolat per emetre llum de més d’un color, i després directament es recombina per produir llum blanca. El mecanisme de barreja de colors i conversió de colors per generar llum blanca implica el problema de barrejar i equilibrar diversos colors de llum, i el desajust de cada llum de color afectarà greument la qualitat de la llum del LED de llum blanca. Per tant, la gent té un gran interès a utilitzar fòsfors que emeten directament llum blanca per a la il·luminació d’estat sòlid. Com que la major part de l'emissió de llum de punts quàntics de llum blanca directa comporta defectes superficials, l'eficiència és baixa. Per realitzar l'aplicació definitiva dels punts quàntics de llum blanca directa, millorar la eficiència lluminosa és la clau de la investigació.

(2) Aplicació pràctica de la tecnologia de retroiluminació de punts quàntics

L’aplicació de la tecnologia de retroiluminació de punts quàntics a la pràctica és combinar xips LED blaus amb materials de punts quàntics per substituir els LED blancs, la font de llum de fons dels panells tradicionals de cristall líquid. Els panells de cristall líquid resultants també s’anomenen LCD de punts quàntics.

Hi ha tres maneres d’encapsular els punts quàntics a les pantalles de cristall líquid. El primer és el" On-Chip" mètode en què el material de punts quàntics es col·loca directament al xip LED blau. El segon és segellar els punts quàntics en un tub de vidre prim. El mètode “On-Edge” s’instal·la al port d’entrada de llum LED de la placa de guia de la llum de fons. El tercer mètode és el mètode "On-Edge", on el material de full amb punts quàntics entre les pel·lícules s'enganxa entre la placa de guia de la llum i el panell de cristall líquid. Superfície" mètode.

Font: NANOCO, China Galaxy Securities Research Department

1. El pla de disseny de l'empresa 3M als Estats Units i l'empresa Nanosys a Alemanya

El 2012, 3M i Nanosys van desenvolupar conjuntament una pel·lícula engrossida de punts quàntics (QDEF) feta de materials de punts quàntics que poden ampliar molt la gamma de colors de la pantalla. Combinant LEDs blaus i QDEF, es pot realitzar fàcilment NTSC (National Television Standards Committee). La gamma de colors àmplia amb una proporció del 100% aconsegueix la mateixa potència d’expressió de color que l’EL orgànic, mentre que la gamma de colors estàndard del producte original és la proporció NTSC del 70%.

QDEF dispersa els punts quàntics amb diàmetres de 3 nm i 7 nm en una pel·lícula fina i, a continuació, fixa els punts quàntics a través d’una pel·lícula protectora (dues capes de pel·lícula barrera d’oxigen). QDEF s’uneix entre la placa de guia de la llum de fons i el panell LCD (mètode" On-Surface" mètode) i la font de llum de fons utilitza LEDs blaus per substituir els LED blancs originals. Els punts quàntics de 3 nm converteixen la llum blava en llum verda sota la irradiació dels LED blaus, mentre que els punts quàntics de 7 nm converteixen la llum blava en llum vermella sota la irradiació dels LED blaus i es barregen amb part de la llum blava que travessa la pel·lícula per obtenir llum blanca. . En comparació amb el LED blanc original amb característiques de longitud d’ona estables, la combinació de LED blau i QDEF pot produir fonts de llum vermelles, verdes i blaves amb pics nítids, que poden millorar eficaçment la saturació de color de la pantalla LCD. En comparació amb la tecnologia tradicional d’alta gamma de colors, la tecnologia de punts quàntics pot augmentar la gamma de colors de la pantalla LCD en un 30% sense augmentar el gruix de la pel·lícula CF. D’altra banda, també pot augmentar la brillantor de la llum de fons i estalviar energia.

Font: Nanosys, China Galaxy Securities Research Department

2. Pla de disseny de l'empresa QDVision als Estats Units

QDVision creu que les matèries primeres dels punts quàntics es poden utilitzar en pantalles de cristall líquid amb una enorme escala de mercat i promou" color més viu" televisors LCD de punts quàntics. Prenent com a exemple un televisor de 42 polzades, es necessiten unes 100 tones de materials quàntics cada any. Per fer front al ràpid ascens del mercat, el mètode eficaç és instal·lar els materials de punts quàntics a l’entrada de la placa de guia de llum (mètode &; On-Edge &; mètode) en lloc de la llum. placa de guia i el panell LCD. Entre el mètode (& quot; En superfície"), la quantitat de material de punts quàntics que s’utilitza en aquest mètode és només 1/50 del que s’utilitza en el mètode On-Surface, i els tubs de vidre s’utilitzarà per encapsular materials quàntics de punts. Gran avantatge de costos. A més, encara que el" On-Chip" el mètode de col·locació de materials de punts quàntics a la superfície del xip LED pot reduir la producció anual a una dècima mil·lèsima (10 kg / any), tenint en compte la generació de calor del LED, el" On-Edge" el mètode és la millor opció. Caixa forta.

Al Saló Internacional d'Electrònica de Consum (CES) del gener del 2013, Sony va demostrar un televisor LCD equipat amb el material òptic de punts quàntics de QDVisions "ColorIQ". Aquest televisor LCD rep el nom de "Triluminos" i la proporció NTSC de gamma de colors és un 70% superior a l'original. Augmentat al 100%, mitjançant la tecnologia de punts quàntics de QDVision&# 39, es pot obtenir la mateixa potència d’expressió de color que l’EL orgànic.

3. Pla de disseny de Nanoco britànic

Nanoco, un proveïdor britànic de materials de punts quàntics, ha col·laborat amb Dow Chemical en el camp de la tecnologia sense cadmi per desplegar el mercat de punts quàntics. En l'actualitat, la tecnologia principal de l'empresa &: la producció de" CFQD" (punts quàntics sense cadmi) que no conté l’element tòxic cadmi (Cd) encara es limita a uns quants quilograms a l’any, cosa que no és suficient per satisfer el creixent mercat centrat en els panells LCD. necessitat. Per tal d'establir un sistema de producció a gran escala, la companyia va signar un acord de llicència exclusiva amb Dow Chemical. El propòsit és utilitzar la capacitat de producció i la cadena de subministrament de Dow Chemical&# 39 en el camp químic per preparar-se per a la futura expansió del mercat. La tecnologia utilitzada pels dos socis és un" en superfície" mètode en què s’enganxa un full de material amb punts quàntics entre les pel·lícules entre la llum de fons i el panell LCD. Tenint en compte l’estabilitat dels materials de punts quàntics i les característiques de ser fàcilment incrustats en panells de cristall líquid, s’adopta el mètode On-Surface per guanyar el mercat.

(2) Tecnologia de díodes emissors de llum Quantum Dot

La tecnologia de díodes emissors de llum de punts quàntics, la tecnologia QLED, és un nou tipus de tecnologia de fabricació de LED basada en les característiques d’electroluminescència dels punts quàntics, i és un díode emissor de llum de punt quàntic real. La tecnologia de llum de fons basada en punts quàntics és essencialment un LCD de punts quàntics, és a dir, un punt quàntic més un panell de cristall líquid, que és una millora de la pantalla LCD existent, no un QLED en el sentit real.

(1) Principis bàsics de la tecnologia QLED

Principi d’electroluminescència de punts quàntics (EL): l’electroluminescència QLED s’atribueix generalment a la recombinació d’injecció directa de portadors, a la transferència d’energia de ressonància de Forster o a una combinació dels dos. Després d'injectar electrons i forats, hi ha dues maneres d'aconseguir electroluminescència: a. Els electrons i els forats s’injecten directament al mateix punt quàntic per obtenir luminescència de recombinació de la radiació al punt quàntic; b. Injecteu electrons i forats en matèria orgànica. Els forats formen excitons i després transfereixen energia als punts quàntics en forma de transferència d’energia de ressonància de Forster. Al punt quàntic es genera un excitó, un parell electró-forat, i finalment el parell electró-forat es recombina per emetre un fotó. Aquests dos enfocaments existeixen al mateix temps, cosa que pot maximitzar l'eficiència lluminosa dels QLED.

(2) Quatre tipus d’estructures bàsiques de QLED

Des que es va inventar el QLED impulsat per electroelectricitat el 1994, el dispositiu ha sofert quatre desenvolupaments i canvis estructurals, i la seva brillantor i eficiència quàntica externa s’han millorat molt.

1. Tipus I: utilitzeu polímer com a capa de transport de càrrega

Aquesta estructura utilitza el polímer com a capa de transport de transport i és la primera estructura de dispositius QLED. La seva estructura típica de dispositius es compon de punts quàntics nuclears purs CdSe i dobles capes de polímer o una barreja de les dues, intercalades entre dos elèctrodes. Aquesta estructura utilitza CdSe de nucli pur amb baix rendiment quàntic i hi ha una electroluminescència evident paràsita al polímer, de manera que el dispositiu té una eficiència quàntica externa (EOE) inferior i una brillantor màxima menor.

2. Tipus II: utilitzeu petites molècules orgàniques com a capa de transport de càrrega

El 2002, Coe et al. va proposar una estructura de dispositiu QLED de tipus II que combina punts quàntics d'una sola capa i OLED de doble capa, utilitzant materials orgànics de molècules petites com a capa de transport. Aquesta estructura permet afegir una capa de punts quàntics d’una sola capa sobre la base de l’OLED per separar el procés de transport de la portadora i el procés d’emissió de llum a través de la capa orgànica, millorant així l’eficiència quàntica externa de l’OLED.

La combinació de l’estructura OLED amb una sola capa de punts quàntics permet a les persones veure l’esperança de millorar l’eficiència dels QLED. Aquest dispositiu estructurat no només té tots els avantatges d’OLED, sinó que també pot millorar la puresa espectral del dispositiu i realitzar l’ajust del color lluminós. No obstant això, l'ús d'una capa orgànica condueix a una disminució de l'estabilitat del dispositiu a l'aire. Igual que els OLED tradicionals, cal empaquetar els QLED amb aquesta estructura, cosa que augmenta el cost de producció i limita la flexibilitat. A més, l’aïllament del material semiconductor orgànic limita l’optimització addicional de la densitat de corrent del dispositiu, que al seu torn limita la brillantor emissora de llum del dispositiu i l’ampli espectre emissor de llum del material semiconductor orgànic no és propici per optimitzar la puresa del color del dispositiu.

3. Tipus III: capa de transport de tot el portador inorgànic

En comparació amb el tipus d’estructura TypeII, aquest tipus d’estructura substitueix la capa de transport de portadors orgànics per una capa de transport de portadors inorgànics. Això millora considerablement l’estabilitat del dispositiu a l’aire i permet que el dispositiu suporti densitats de corrent més altes. Caruge et al. va utilitzar el mètode de pulverització per preparar un QLED totalment inorgànic amb òxid de zinc i estany i òxid de níquel com a capes de transport d’electrons i forats, respectivament. La densitat de corrent màxima que pot suportar el dispositiu arriba als 4Acm-2, però l’eficiència quàntica externa és inferior al 0,1%. La baixa eficiència del dispositiu s’atribueix a la destrucció dels punts quàntics durant la polvorització de la capa d’òxid, al desequilibri de la injecció portadora i a l’apagat de la fluorescència del punt quàntic generat quan els punts quàntics estan envoltats d’òxids metàl·lics conductors.

4. Tipus IV: la capa de transport de forats orgànics es barreja amb la capa de transport d’electrons inorgànics

El tipus d’estructura TypeIV utilitza capes de transport de portadores mixtes orgàniques i inorgàniques per fabricar dispositius QLED. L’estructura generalment utilitza semiconductors d’òxid metàl·lic inorgànic de tipus N com a capa de transport d’electrons i semiconductors orgànics de tipus P com a capa de transport de forats. El QLED de l'estructura híbrida té una alta eficiència quàntica externa i una alta brillantor alhora. Entre ells, Qian et al. va informar que l’eficiència quàntica externa és de l’1,7%, l’1,8%, el 0,22% i la brillantor màxima és de 31000cdm-2, 68000cdm-2, 4200cdm-2 de color vermell, verd i blau d’estructura mixta QLED.

Recentment s’ha desenvolupat una pantalla en color QD-LED de 4 polzades mitjançant l’estructura híbrida Tipus IV. Mitjançant la tecnologia d’impressió per micro-contacte, la resolució de la pantalla en color QLED solubilitzada arriba a 1000 ppi (la mida del píxel és de 25 μm).

En comparació amb el tipus d’estructura TypeII, el gruix de la pel·lícula de punt quàntic utilitzat en els tipus d’estructures TypeIII i TypeIV supera una sola capa fins a 50 nm. Per tant, el mecanisme de treball del tipus d’estructura TypeIV se centra en el mecanisme d’injecció portadora en lloc del mecanisme de transferència d’energia Forster.

(3) Mètode de preparació del dispositiu QLED

En el mètode de preparació de dispositius QLED, les tecnologies de preparació que s’han demostrat amb èxit inclouen tecnologia de separació de fases, tecnologia d’injecció de tinta i tecnologia de transferència.

1. Tecnologia de separació de fases

La tecnologia de separació de fases pot preparar bé els punts quàntics monocapa col·loïdals ordenats de gran superfície. La pel·lícula de punts quàntics es pot preparar a partir d’una solució mixta de punts quàntics de material aromàtic orgànic i material alifàtic mitjançant un mètode de recobriment de rotació. Durant l'assecat amb dissolvent, els dos materials diferents es separen per formar un punt quàntic d'una sola capa desitjat a la superfície del semiconductor orgànic. Aquest mètode és fiable, flexible i es pot controlar amb precisió al mateix temps amb una bona repetibilitat. La concentració de la solució, la relació de la solució, la distribució quàntica de la mida del punt i la forma dels punts quàntics afecten l'estructura de la pel·lícula. Controlant bé aquests factors es poden obtenir QLED amb alta eficiència i alta saturació de color. Tanmateix, com que aquest mètode utilitza revestiment de filatura, només pot produir pantalles de visualització monocromàtiques.

2. Tecnologia d'injecció de tinta

Per a visualitzacions a tot color, s’espera trobar un procés de preparació que pugui produir un patró de punts quàntics d’una sola capa sense exigir més materials i estructures de dispositius. El procés d'injecció de tinta és una tecnologia de preparació que compleix aquestes condicions. La tecnologia d'injecció de tinta consisteix a utilitzar broquets d'impressió a nivell de micres per ruixar el&preparat; tinta" amb funcions especials al

Les unitats de píxels es formen sobre el substrat ITO estampat. L’ús del mètode d’esprai pot controlar amb precisió la quantitat i la posició de la distribució a la carta, cosa que pot reduir el cost de producció i també pot obtenir una àrea gran i una pantalla de grans dimensions.

3. Transferència de tecnologia

La tecnologia de transferència consisteix primer a recobrir la solució de punts quàntics a la placa de silici, després a evaporar-se i, a continuació, prémer la part que sobresurt en una capa de punts quàntics, eliminar la capa superficial i transferir-la a un substrat de vidre o a un substrat de plàstic. Aquest procés aconsegueix la transferència al substrat amb més subpunts.

(4) Els principals problemes del QLED actual

1. Cost de preparació

El cost de fabricació dels dispositius QLED es pot dividir aproximadament en el cost de les matèries primeres i el cost de fabricació del processament d’aquests materials. Atès que els QLED actualment utilitzen tecnologies similars de processament de pel·lícules primes de caixa d’eines, com ara la impressió d’injecció de tinta i micro-contactes, la quantificació d’evaporació tèrmica i la pulverització, etc., tot i que els QLED tenen un cost molt inferior als OLED en termes d’estructura i tecnologia de fabricació, requereixen -entorn de fabricació de demanda. Encara hi ha una certa distància entre aquesta i la comercialització.

2. Vida útil

Actualment, la durada de vida dels dispositius QLED amb una brillantor de vídeo inferior (100cd / m2) és de només 100-1000 hores, la qual cosa és molt inferior a la vida útil requerida per la pantalla (més de 10.000 hores). A causa de la manca d’investigacions teòriques en profunditat actuals, pot haver-hi molts factors que causin la curta vida del dispositiu. A mesura que els dispositius QLED van evolucionar sobre la base dels OLED fins a cert punt, la inestabilitat inherent de la matèria orgànica com a capa de transport de càrrega dels QLED pot ser un motiu de la seva curta vida útil del dispositiu. Sobre aquesta base, millorar l’estabilitat de la matèria orgànica al dispositiu s’ha convertit en una direcció d’investigació per augmentar la vida útil dels QLED.

En tercer lloc, l'aplicació del LED de punts quàntics

Els LED de punts quàntics tenen principalment dues direccions d’aplicació: un és un LCD de punts quàntics que utilitza la tecnologia de retroiluminació de punts quàntics i l’altre és un díode QLED d’emissió de llum de punts quàntics. En aquestes dues direccions d’aplicació, l’aplicació de punts quàntics LCD és relativament senzilla i madura, i han aparegut bastants productes, mentre que QLED continua en desenvolupament i millora contínua.

(1) Avantatges de l'aplicació del LED de punts quàntics

Atès que els LED de punts quàntics utilitzen materials de punts quàntics, tenen naturalment molts avantatges respecte als materials fluorescents orgànics.

(2) Visió general del desenvolupament d'aplicacions LED de punts quàntics

(1) El 2010

LG va demostrar un nou tipus de panell a la SID International Display Information Conference. El panell utilitza LED de punts quàntics com a font de llum de fons. La puresa del color del panell LCD es millorarà encara més, ampliant així la gamma de colors de la pantalla del panell en un 30%.

(2) 2011

NanoPhotonica, un desenvolupador de materials avançats, ha fet un avanç important i factible en la tecnologia de visualització LED de punts quàntics, que aviat s’utilitzarà en la producció massiva de pantalles. Les pantalles produïdes amb tecnologia NanoPhotonica-QLED tindran una millor qualitat d’imatge, mentre que el consum d’energia es reduirà un 30%, el preu es reduirà un 75% i la vida útil es duplicarà. Té una àmplia gamma d’usos i es pot utilitzar en pantalles de diverses mides. Darrere de l'àmplia gamma d'usos hi ha la tecnologia d'impressió d'injecció de tinta que no requereix evaporació al buit.

Samsung Electronics utilitza la capa orgànica i la capa inorgànica com a capes de transport d’electrons i forats de la capa emissora de llum de punts quàntics, respectivament, per fabricar díodes emissors de llum de punts quàntics. Mitjançant el patró de la pel·lícula de punts quàntics pel mètode de transferència, Samsung Electronics ha produït un prototip d’un dispositiu de visualització QLED de matriu activa a tot color de 4 polzades.

QDVision va demostrar una pantalla LED de color quàntic a tot color de 4 polzades a SID. La qualitat de la imatge i l’eficiència de la pantalla han arribat al nivell dels OLED existents. QDVision espera aconseguir una producció massiva de pantalles LED de punts quàntics en un termini de 3-5 anys.

Nanosys va demostrar una tecnologia QDEF de millora de punts quàntics a SID el 2011. Aquesta tecnologia afegeix una pel·lícula de millora de punts quàntics entre la unitat de retroiluminació de la pantalla LCD i el mòdul de pantalla, que pot augmentar la gamma de colors de la pantalla LCD existent en un 50%. %, assolint el nivell de gamma de colors amb OLED.

El 2011, Nanosys va desenvolupar un televisor LCD Full HD de 47 polzades amb una gamma de colors del 80% NTSC mitjançant una pel·lícula emissora de llum de punt quàntic d’excitació LED blau com a font de llum de fons.

(3) 2013

El juny de 2013, Sony va llançar un model de televisor LCD de gamma alta que utilitza tecnologia de punts quàntics a la llum de fons. L’octubre del mateix any, Amazon va llançar una tauleta que utilitza punts quàntics a la llum de fons LCD.

(4) 2014

A l’abril, el VX2457sml de ViewSonic, una marca de tecnologia mundial líder als Estats Units, és un representant de la tecnologia de punts quàntics. Amb la tecnologia de visualització de punts quàntics, es pot augmentar encara més el nombre de colors que es poden visualitzar i la gamma de colors de la pantalla del panell fins al 99% AdobeRGB, LCD. La puresa del color del panell també s’ha millorat i s'ha millorat la qualitat de la imatge, oferint als usuaris una pantalla en color professional i extremadament realista.

Al setembre, Samsung Electronics, LGE i TCL van exhibir per primera vegada televisors LCD amb tecnologia de retroiluminació de punts quàntics a l’International Consumer Electronics Show (IFA) de Berlín. Entre ells, Samsung Electronics produirà televisors QDLCD en massa el primer trimestre de l’any vinent. SDC proporcionarà Opencell. El primer lot de productes tindrà una mida de 55 i 66 polzades i es posicionarà al mercat de gamma alta.

TCL utilitzarà el panell UHD de 55 polzades Huaxing i el 3MQDEF, amb una gamma de colors del 105%, i té previst produir-lo en massa a finals de 2014. LGE també ha col·laborat amb QDvision per desenvolupar tecnologia de retroiluminació de punts quàntics i té previst llançar televisors QDLCD, però la seva estratègia de producte el 2015 encara se centrarà en productes OLED. Sony també té previst llançar productes de televisió QDLCD de més de 55 polzades.

A principis del 2014, l’Oficina de marques i patents dels Estats Units va aprovar una patent anomenada" Quantum Dot Enhanced Display with Dichroic Filter" presentada per Apple el 2012. La patent detalla la tecnologia de punts quàntics i com s'aplica aquesta tecnologia en un dispositiu mòbil com l'iPhone.

(5) 2015

Samsung va promoure enèrgicament el nou" SUHDTV" sèries del saló electrònic CES2015, que ressalta els seus avantatges en brillantor, reproducció de colors i presentació de detalls, que també són diferents dels televisors UHD (Ultra HD) habituals. Però, en essència, SUHD també es basa en la tecnologia de punts quàntics, però Samsung ha optimitzat el motor de processament d’imatges i nanocristalls, que té un aspecte millor que l’anterior televisor de retroiluminació 4KLED.

A CES2015, TCL Group també va celebrar una nova conferència de promoció de productes a l’exposició i va llançar el primer televisor de quantia H9700 de Xina&# 39 per al mercat nord-americà, que es va convertir en un dels moments destacats de l’exposició CES del 2015 als Estats Units. .

(6) 2016

A l'exposició IFA del 2016, Samsung va presentar una varietat de nous televisors de pantalla gran. Els televisors de punts quàntics basats en SUHD han ocupat, de manera sorprenent, la meitat del cel, a més de 19 nous televisors de punts quàntics que cobreixen de 43 a 88 polzades, Samsung també va llançar la primera pantalla de jocs corba de punts quàntics.

Al setembre, TCL va llançar una important línia de productes de tardor, llançant la sub-marca de gamma alta" Chuangyi" (Nom en anglès" Xess"), i el seu quantum dot TV, tauleta, telèfon mòbil i altres productes terminals, dels quals s’utilitza el quantum TV X2 com a productes insígnia importants. llançat al mercat en tres mesos.

(3) Anàlisi del mercat d'aplicacions LED de quantum dot

El mercat d’aplicacions dels LED de punts quàntics es divideix en QLED i quantum LCD de punts. Atès que la comercialització de QLED no és prou madura, el mercat d’aplicacions LED de punts quàntics actuals està bàsicament ocupat per LCD de punts quàntics.

(1) Previsió global del mercat d'aplicacions QLED

Tot i que ara tots els ulls estan posats a la pantalla LCD de punts quàntics, QLED és l’autèntic díode emissor de llum de punts quàntics, que s’espera que esdevingui la propera generació de tecnologia de pantalla OLED. Segons la previsió prospectiva d’IDTechExResearch, la mida del mercat de QLED pot arribar als 11.200 milions de dòlars EUA el 2026 i la mida del mercat del camp de visualització és de 9.600 milions de dòlars EUA, que representen aproximadament el 85%.

Figura 26: Previsió a escala del mercat d'aplicacions QLED

(2) Previsió global del mercat de l'aplicació LCD Quantum Dot

La tecnologia de visualització de punts quàntics existeix des dels anys noranta, però recentment s’ha popularitzat al mercat de la televisió. Els panells LCD s’han desenvolupat durant dècades i la principal millora rau en el desenvolupament de la tecnologia de retroiluminació. Les retroil·luminacions LED s’han convertit en el corrent principal i tenen millors efectes de visualització que les tradicionals llums fluorescents de càtode fred. Però, òbviament, la retroiluminació LED no és una panacea. Els anomenats" WhiteLED" té un espectre molt ampli. Per tant, per mostrar colors vermells, verds i blaus més saturats, es necessita una tecnologia d’atenuació més precisa i també hi ha alguns colls d’ampolla. L’OLED auto-lluminós té un millor efecte de reproducció del color, però el cost és molt elevat, l’acceptació del mercat és baixa i la producció massiva a gran escala és molt poc realista. Els punts quàntics són una tecnologia de visualització més eficient en tecnologia de visualització de cristalls líquids. Els punts quàntics poden convertir les fonts de llum blaves pures en vermell i verd, suprimir la fosa de color i aconseguir una sortida més equilibrada dels tres colors primaris. Al mateix temps, el seu consum d’energia i el seu cost també són inferiors als OLED. Tenint en compte que la tecnologia de punts quàntics pot aportar una eficiència energètica i un rendiment de color més elevats, alhora que redueix els costos, la pantalla LCD de punts quàntics pot esdevenir aviat l’opció més popular del mercat de la televisió de gamma alta.

La mida del mercat del LCD quàntic de punts el 2015 va ser de 77,6 milions de dòlars nord-americans i s’espera que la mida del mercat arribi als 477 milions de dòlars americans el 2020, amb un augment interanual del 515%. Es pot veure que la mida del mercat de les pantalles LCD de punts quàntics mostrarà un creixement explosiu en els propers cinc anys, amb un enorme potencial.

Figura 27: previsió de la mida del mercat de la pantalla LCD quàntica

Quantum dot LCD té tres formes d’embalatge: On-Surface, On-Edge i On-Chip. Actualment, els dos primers mètodes són les principals formes d’embalatge de LCD quàntic de punts. El 2015, la mida del mercat de la pantalla LCD de punts quàntics empaquetats en forma On-Surface i On-Edge va ser de 69,5 i 8,1 milions de dòlars EUA, respectivament, i s’espera que la mida del mercat sigui de 425,4 milions de dòlars i 16,1 milions de dòlars americans el 2020, respectivament. La mida del mercat del format On-Surface augmenta any rere any i s’espera que la mida del mercat del format On-Edge arribi als 20,2 milions de dòlars nord-americans el 2018, seguida d’una tendència a la baixa. Es preveu que el LCD quàntic empaquetat en format On-Chip tingui una mida de mercat de 7 milions de dòlars EUA el 2018 i arribi a 3570 dòlars EUA el 2020, que superarà la mida del mercat del paquet de format On-Edge. L’envàs a la superfície és l’opció principal per a les pantalles LCD de punts quàntics. La quota de mercat el 2015 va ser del 89,6% i s’espera que arribi al 89,1% el 2020.

Gràcies al seu excel·lent rendiment, la pantalla quàntica LCD s’utilitzarà àmpliament en pantalles de televisió (TV), monitorització (monitor), pantalla d’ordinadors portàtils (portàtil), pantalla de tauletes (tauleta) i pantalla de telèfons mòbils (telèfon intel·ligent). El 2015, la mida del mercat de TV, monitor i tauleta va ser de 73,5 milions de dòlars EUA, 3,5 milions de dòlars EUA i 500.000 dòlars EUA, respectivament, i els enviaments van ser d’1,4 milions, 400.000 i 100.000 unitats, respectivament. S'espera que les mides del mercat siguin respectivament el 2020 Per 41,3 milions de dòlars EUA, 24,2 milions de dòlars EUA i 19,3 milions de dòlars EUA, els enviaments van ser de 24,5 milions d'unitats, 3,2 milions d'unitats i 4,7 milions d'unitats. El 2016, la mida del mercat dels portàtils era de 700.000 dòlars EUA, amb enviaments de 100.000 unitats. S'estima que per al 2020, la mida del mercat serà de 4 milions de dòlars EUA, amb enviaments de 800.000 unitats. La mida del mercat dels telèfons intel·ligents el 2018 va ser d’1,1 milions de dòlars EUA, amb enviaments de 500.000 unitats. S'estima que per al 2020, la mida del mercat serà de 13,5 milions de dòlars EUA, amb enviaments de 7,4 milions d'unitats. Quantum Dot TV és el principal camp d’aplicació del LCD quantum dot, que representa aproximadament el 94,8% del mercat total el 2015 i s’espera que sigui del 87,2% el 2020.

Figura 31: previsió d'enviament per a aplicacions LCD de punts quàntics

En els propers cinc anys, els televisors de punts quàntics ocuparan la major part del mercat per a aplicacions LCD de punts quàntics. El 2015, els enviaments de televisors de punts quàntics de 40 a 49 polzades eren de 100.000 unitats, de 50 a 59 polzades eren de 800.000 unitats i de 60 a 69 polzades. La polzada és de 400.000 unitats i s’espera que els enviaments arribin al 2020 a 8,3 milions d’unitats, 11,9 milions d’unitats i 3,9 milions d’unitats respectivament. S'estima que l'enviament de televisors de punts quàntics de més de 70 polzades serà de 100.000 unitats el 2017 i de 400.000 unitats el 2020. De 40 a 60 polzades és la demanda principal de televisors de punts quàntics, que representen el 69,2% del total d'enviaments el 2015 i el 82,5 % el 2020. En canvi, la demanda de més de 70 polzades és petita.

Figura 33: previsió d'enviament de diferents mides de televisors de punts quàntics

4. Principals fabricants mundials de punts quàntics

Actualment, hi ha al voltant de 60 unitats al món que duen a terme investigacions de punts quàntics, incloses empreses, universitats, institucions de recerca, etc. i Nanosys a Alemanya han anat formant una situació de tres potes, aquestes tres empreses han gairebé dividit el mercat i Hangzhou Nanojing Technology Co., Ltd. és l’única empresa nacional amb capacitat de recerca i desenvolupament de tecnologia de punts quàntics.

(1) Principals empreses estrangeres de punts quàntics

(1) Nanoco, Regne Unit

El Nanoco britànic es va establir el 2001 i la seva posició al mercat és ser un fabricant i proveïdor de punts quàntics sense cadmi (CFQD) respectuosos amb el medi ambient. Va cooperar amb Dow Chemical als Estats Units per produir assaigs de cristalls líquids mitjançant punts quàntics sense cadmi (Cd) el 2014. Es va demostrar durant" SID2014" el 2 de juny i vam adoptar el" On-Surface" de paquet, però no hi ha hagut informes públics sobre els productes de l'aplicació. A més, la propera producció massiva de Samsung de materials de retroiluminació de punts quàntics prové principalment de Nanoco i Dow Chemical. La capitalització borsària actual de la companyia&és de 196 milions de dòlars.

Els ingressos operatius i el benefici net de Nanoco&el 2015 van ser de 3,2 milions de dòlars nord-americans i 12,9 milions de dòlars nord-americans, respectivament. Durant sis anys consecutius, el benefici net va ser negatiu i en expansió i va perdre. Els seus ingressos d’explotació el 2015 provenien de tres parts: ingressos de drets i llicències, materials de punts quàntics i serveis tècnics, dels quals els materials de punts quàntics representaven el 21,9% dels seus ingressos d’explotació.

Visió general dels negocis de materials de punts quàntics Nanoco:

1. Pantalla de llum de fons: CFQD pot augmentar significativament la gamma de colors de la pantalla (augmentar un 30%) per fer la imatge més real, el color és més bonic i no cal canviar el mode de procés de pantalla LCD i LED existent, el cost és més baix i és més fàcil d’utilitzar per la majoria dels LCD (LED) acceptats pel fabricant. Direcció de l'aplicació: panell del telèfon mòbil, tauleta, pantalla de l'ordinador, TV, etc.

2. Il·luminació: controlant la mida del CFQD, es pot ajustar amb precisió la temperatura del color i l’índex de representació del color de la llum per tal de satisfer les necessitats individuals de llum dels clients. A més, a causa de l’eficiència de conversió fotoelèctrica més excel·lent de CFQD, es pot reduir l’ús de fonts de llum LED per aconseguir propòsits d’estalvi d’energia. Direcció d’aplicació: embalatge LED, dispositius d’il·luminació LED, làmpades LED, productes d’il·luminació LED, etc.

3. Energia solar de pel·lícula prima: les nanopartícules (CIGS) produïdes per Nanoco tenen una eficiència de conversió fotoelèctrica molt bona. Diferent dels mètodes de processament actuals, les nanopartícules es poden utilitzar per produir cèl·lules solars de pel·lícula fina pel mètode de la solució, i la taxa d’utilització del material arriba al 90%, molt més alta que el mètode actual d’evaporació i polvorització.

Mètode de tir

4. Biomedicina: CFQD soluble en aigua i CFQD funcional, direccions d’aplicació: bioimatge, diagnòstic in vivo i in vitro in vivo.

(2) QDVision, EUA

QDVision, als Estats Units, va ser fundada el 2004 per investigadors del mundialment reconegut Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), inclòs Moungi Bawendi, el pare de la tecnologia de visualització de punts quàntics. A més de posseir més de 250 patents i patents pendents, també ha obtingut aprovacions dels Estats Units. Molts premis, inclosos el famós" Presidential Green Chemistry Award" emès per l'Agència de Protecció del Medi Ambient. Va cooperar amb Nexxus Lighting dels Estats Units per llançar una font d’il·luminació de punts quàntics comercials el 2009. El tub de llum de fons de punts quàntics llançat el 2013 es va aplicar al televisor de Sony Corporation al Japó, mitjançant el" On-Edge" mètode d’envasament. QDVision afirma que la seva producció mensual de components òptics de punts quàntics pot arribar al milió.

QDVision és líder en el camp de la tecnologia de visualització de punts quàntics. La seva tecnologia de visualització de punts quàntics ColorIQ proporciona una solució de components únics que permet que la pantalla emeti" gamma completa" colors. Des del 2013, l’empresa ha venut més d’un milió de dispositius òptics ColorIQ i continua cooperant amb marques del mercat de televisors i pantalles com TCL, Hisense, Philips i Konka. Els televisors i pantalles Quantum Dot que utilitzen la tecnologia ColorIQ tenen la seva llista a la Xina, el Japó i Europa.

La tecnologia de visualització de punts quàntics ColorIQ és una tecnologia avançada de semiconductors emissors de llum desenvolupada per QDVision. Els productes relacionats estan fets de materials de punts quàntics, que poden emetre llum vermella, verda i blava d’amplada de banda estreta molt pura i saturada. Mitjançant la integració de components òptics ColorIQ i la tecnologia de visualització del client, els televisors LCD poden aconseguir una gamma de colors més àmplia i un estàndard 100% NTSC. Direcció de l'aplicació: TV LCD de pantalla gran, ordinador personal, monitor d'estació de treball, telèfon intel·ligent, camp d'il·luminació, etc.

(3) Nanosys, Alemanya

German Nanosys es va fundar el 2001 i és un dels líders en tecnologia de visualització de punts quàntics. La companyia té més de 300 patents relacionades amb la visualització de punts quàntics. El 2012, va cooperar amb 3M per desenvolupar la tecnologia de pel·lícula gruixuda de punts quàntics (QDEF). , L’ús de la tecnologia QDEF no només pot ampliar la gamma de colors del 70% del NTSC al 100%, sinó que també pot augmentar l’eficiència lluminosa expressada per la proporció de la brillantor del panell LCD a la potència de la llum de fons en un 50% aproximadament. Adopta el" En superfície" Formulari de paquet.

El negoci de materials de punts quàntics de Nanosys inclou principalment concentrats de punts quàntics i tecnologia QDEF. Actualment, la companyia té la base de producció més gran del món per a concentrats de punts quàntics amb una producció anual de 25 tones i un subministrament anual de 6 milions de televisors de punts quàntics de 60 polzades.

Amb la capacitat dels materials de subpunts, es llançaran una sèrie de nous productes de punts quàntics, com ara les canonades de punts quàntics, a partir del 2015. La companyia ha establert una estreta cooperació amb algunes marques d’ordinadors i monitors conegudes com 3M, Samsung, Sharp i LG, i els seus productes, s’utilitzen àmpliament en tauletes, televisors, telèfons intel·ligents, etc.

(2) Principals empreses nacionals de punts quàntics

(1) Hangzhou Najing Technology Co., Ltd.

Najing Technology es va crear a l'agost del 2009. És una empresa nacional d'alta tecnologia amb semiconductors de punts quàntics com a tecnologia bàsica. El seu negoci principal és la investigació, fabricació i tecnologia d’aplicacions i desenvolupament de productes de materials quàntics nous. El disseny, la síntesi i la modificació de superfície del material punt&# 39 es troben en una posició de lideratge al món i és l’única empresa nacional que figura al New Third Board. Té fortes capacitats d’investigació científica i el seu valor de mercat actual és de 1.63 milions de iuans.

Els ingressos operatius i el benefici net de Najing Technology el 2015 van ser de 7,31 milions de iuans i -4,9 milions de iuans, respectivament. El benefici net durant quatre anys consecutius va ser negatiu, però les pèrdues dels darrers tres anys han anat disminuint. Els materials de punts quàntics de la companyia&i les seves aplicacions es troben en el període de presentació i verificació del mercat. Tot i que té uns avantatges competitius tecnològics insubstituïbles i que els seus productes d’aplicació, inclosos els tubs quàntics, han començat a produir-se en massa, encara hi ha pèrdues continuades abans que es formin els ingressos operatius objectius. Risc operacional. Els seus ingressos d'explotació el 2015 provenen de cinc parts: productes d'il·luminació, materials luminiscents semiconductors, serveis tècnics, productes biològics i productes d'exhibició. Els ingressos d'explotació van representar el 56,8%, el 26,2%, l'11,4%, el 4,7% i l'1%, respectivament. Visualitza productes La proporció és petita.

Visió general del negoci principal de la tecnologia Najing &:

1. Materials de punts quàntics: dividits en quatre sistemes de productes: reactius de punts quàntics que contenen cadmi, reactius de punts quàntics lliures de cadmi, nanocristalls metàl·lics i nanocristalls d’òxid, que s’utilitzen àmpliament en dispositius emissors de llum, cèl·lules solars, catàlisi, biomarcadors i biomedicina. Investigació bàsica i desenvolupament d'aplicacions en altres camps.

2. Tecnologia de visualització de punts quàntics ColorIn: els productes inclouen dispositius de conversió de llum de punts quàntics (Q-LCD) i pel·lícules de conversió de llum de punts quàntics (QLCF), que s’utilitzen àmpliament en productes terminals com televisors, monitors i telèfons mòbils.

3. QLED: s'ha creat el centre de recerca de projectes d'impressió i visualització OLED i s'està promovent activament el desenvolupament industrial de la tecnologia d'impressió i visualització QLED.

4. Biomedicina: va establir una filial de propietat total, Beijing Najing Biotechnology Co., Ltd., dedicada a l’aplicació i promoció de punts quàntics en el camp de les ciències de la vida. Els productes inclouen marcadors de punts quàntics, kits d’etiquetatge de punts quàntics, plataformes d’inspecció ràpida de punts quàntics, etc.

5. Llum natural de nanocristall: mitjançant l’exclusiu nanocristall de punts quàntics combinat amb la tecnologia d’excitació remota autoritzada mundial CREE dels Estats Units, es desenvolupa un dispositiu emissor de llum de màscara esfèrica de silicona 3D basat en la tecnologia de simulació d’espectre de llum natural, que se solapa més més del 95% de la llum natural i l’àrea d’espectre visible i saludable. És, amb diferència, la font de llum artificial més propera a la llum natural.