LED titik kuantum

1. Apa itu LED titik kuantum?

Quantum dot LED adalah perangkat pemancar cahaya organik quantum dot dengan struktur baru yang diproduksi dengan menggabungkan bahan organik atau chip LED dengan nanocrystals anorganik pemancar cahaya efisiensi tinggi. Dibandingkan dengan fosfor organik tradisional, titik-titik kuantum memiliki panjang gelombang pendaran yang dapat disesuaikan (mencakup pita inframerah dekat dan tampak), efisiensi kuantum fluoresensi tinggi (bisa lebih besar dari 90%), ukuran partikel kecil, saturasi warna tinggi, dan pemrosesan solusi berbiaya rendah. Stabilitas tinggi dan keuntungan lainnya. Sangat penting untuk dicatat bahwa kemurnian warna cahaya yang tinggi membuat gamut warnanya dapat melebihi segitiga warna standar HDTV. Oleh karena itu, dioda pemancar cahaya berdasarkan titik kuantum diharapkan dapat digunakan pada tampilan dan pencahayaan panel datar generasi berikutnya.

Karakterisasi parameter fotolistrik titik kuantum:

1. Spektrum fotoluminesensi (spektrum PL): Spektrum fotoluminesensi mencerminkan hubungan antara panjang gelombang cahaya yang dipancarkan dan intensitas cahaya. Dari spektrum PL, informasi optik dasar seperti monokromatisitas warna pendaran, mekanisme pendaran komposit, ukuran partikel dan keseragaman distribusi titik-titik kuantum, dan panjang gelombang puncak emisi intrinsik dapat diperoleh. Semakin sempit lebar setengah tinggi spektrum fotoluminesensi titik kuantum, semakin baik monokromatisitas emisi cahaya titik kuantum, dan semakin sedikit cacat dan kotoran perangkat yang digabungkan untuk memancarkan cahaya.

2. Spektrum serapan sinar tampak ultraviolet: Spektrum serapan sinar tampak sinar ultraviolet dari titik-titik kuantum mencerminkan tingkat penyerapan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda oleh titik-titik kuantum. Celah pita titik-titik kuantum dapat dihitung dari posisi puncak serapan dalam spektrum. Pergeseran antara puncak absorpsi pertama dari spektrum absorpsi titik kuantum dan puncak emisi dari spektrum fotoluminesensi adalah pergeseran Stokes. Semakin besar pergeseran Stokes, semakin lemah penyerapan diri dari titik kuantum dan semakin tinggi intensitas fluoresensi titik kuantum. .

3. Hasil kuantum fotoluminesensi: Hasil kuantum fotoluminesensi dari larutan titik kuantum diukur dengan membandingkan dengan intensitas fluoresensi zat fluoresen standar (umumnya Rhodamin 6G). Hasil kuantum titik kuantum yang tinggi dapat secara efektif meningkatkan efisiensi cahaya perangkat, tetapi hasil kuantum titik kuantum nuklir murni yang disimpan ke dalam film tipis akan menjadi 1 hingga 2 kali lipat lebih rendah daripada hasil kuantum dalam larutan. Titik-titik kuantum juga memiliki fenomena fluoresensi self-quenching, yang disebabkan oleh rangsangan di titik-titik kuantum dengan distribusi ukuran yang tidak merata melalui transfer energi Foster ke titik-titik non-luminescent untuk rekombinasi non-radiatif.

Kedua, skema aplikasi LED quantum dot dalam tampilan pencahayaan

Titik kuantum memiliki puncak emisi yang sempit, panjang gelombang emisi yang dapat disesuaikan, efisiensi fluoresensi yang tinggi, dan saturasi warna yang baik, dan sangat cocok untuk bahan luminescent untuk perangkat tampilan. Penerapan LED quantum dot di bidang tampilan pencahayaan terutama mencakup dua aspek: a. Teknologi lampu latar titik kuantum berdasarkan karakteristik fotoluminesensi titik kuantum (QD-BLU, yaitu LED putih titik kuantum yang diinduksi foto); B. Teknologi Quantum dot light-emitting diode (QLED) berbasis kuantum dengan karakteristik dot electroluminescence.

(1) Teknologi lampu latar kuantum dot

Teknologi lampu latar kuantum dot, yaitu LED putih kuantum dot yang diinduksi foto, adalah teknologi lampu latar yang didasarkan pada karakteristik fotoluminesensi titik-titik kuantum.

(1) Prinsip dasar teknologi lampu latar quantum dot

Prinsip quantum dot photoluminescence (PL): lapisan quantum dot memperoleh energi di bawah sumber cahaya eksternal, dan elektron menyerap energi foton tereksitasi untuk transisi dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron di bagian bawah pita konduksi dan lubang di bagian atas pita valensi dapat menghasilkan pendaran rekombinasi sisi pita. Sebagian elektron dan lubang ditangkap oleh tingkat pengotor yang relatif dangkal, dan elektron dan lubang yang ditangkap oleh tingkat pengotor dapat langsung bergabung kembali untuk menghasilkan pendaran. Atau transisi ke cacat yang lebih dalam. Emisi tepi pita adalah mekanisme utama pendaran perangkat. Pendaran gabungan cacat dan pengotor akan mempengaruhi pendaran titik-titik kuantum. Ada kira-kira dua skema implementasi untuk LED cahaya putih quantum dot yang diinduksi foto berwarna murni:

1. Konversi warna

Mekanisme konversi warna adalah menggabungkan chip LED biru dengan titik kuantum hijau dan merah untuk menyiapkan LED putih titik kuantum. Dibandingkan dengan pencampuran warna untuk menghasilkan cahaya putih—pencampuran elektroluminesensi titik-titik kuantum berbagai warna dengan tepat, konversi warna untuk menghasilkan cahaya putih adalah bahwa cahaya biru yang dipancarkan oleh chip LED diserap oleh titik-titik kuantum dan diubah menjadi lampu hijau dan lampu merah. . Prinsip RGB dikombinasikan dengan cahaya biru yang tersisa untuk membentuk cahaya putih.

2. Cahaya putih langsung

Mekanisme cahaya putih langsung berarti bahwa hanya ada satu jenis titik kuantum pemancar cahaya di lapisan pemancar cahaya, yang tereksitasi oleh sinar ultraviolet yang dipancarkan oleh chip LED ultraviolet untuk memancarkan cahaya lebih dari satu warna, dan kemudian secara langsung bergabung kembali untuk menghasilkan cahaya putih. Mekanisme pencampuran warna dan konversi warna untuk menghasilkan cahaya putih melibatkan masalah pencampuran dan keseimbangan beberapa warna cahaya, dan ketidakcocokan setiap warna cahaya akan sangat mempengaruhi kualitas cahaya LED cahaya putih. Oleh karena itu, orang-orang sangat tertarik menggunakan fosfor yang secara langsung memancarkan cahaya putih untuk pencahayaan solid-state. Karena sebagian besar emisi cahaya titik kuantum cahaya putih langsung melibatkan cacat permukaan, efisiensinya rendah. Untuk mewujudkan aplikasi utama titik kuantum cahaya putih langsung, meningkatkan efisiensi cahaya adalah kunci penelitian.

(2) Aplikasi praktis teknologi lampu latar quantum dot

Penerapan teknologi lampu latar quantum dot dalam praktiknya adalah menggabungkan chip LED biru dengan bahan quantum dot untuk menggantikan LED putih, sumber cahaya latar panel kristal cair tradisional. Panel kristal cair yang dihasilkan juga disebut LCD quantum dot.

Ada tiga cara untuk merangkum titik-titik kuantum dalam tampilan kristal cair. Yang pertama adalah"On-Chip" metode di mana bahan titik kuantum ditempatkan langsung pada chip LED biru. Yang kedua adalah menyegel titik-titik kuantum dalam tabung kaca tipis. Metode "On-Edge" dipasang pada port masuk lampu LED dari pelat pemandu lampu latar. Metode ketiga adalah metode "On-Edge" di mana bahan lembaran dengan titik-titik kuantum yang diapit di antara film ditempelkan di antara pelat pemandu cahaya dan panel kristal cair. Permukaan" metode.

Sumber: NANOCO, Departemen Riset Sekuritas Galaxy China

1. Rencana desain perusahaan 3M di Amerika Serikat dan perusahaan Nanosys di Jerman

Pada tahun 2012, 3M dan Nanosys bersama-sama mengembangkan film penebalan titik kuantum (QDEF) yang terbuat dari bahan titik kuantum yang dapat sangat memperluas gamut warna tampilan. Dengan menggabungkan LED biru dan QDEF, NTSC (Komite Standar Televisi Nasional) dapat dengan mudah diwujudkan. Gamut warna lebar dengan rasio 100% mencapai kekuatan ekspresi warna yang sama dengan EL organik, sedangkan gamut warna standar produk asli adalah rasio NTSC 70%.

QDEF menyebarkan titik-titik kuantum dengan diameter 3nm dan 7nm menjadi film tipis, dan kemudian menjepit titik-titik kuantum melalui film pelindung (dua lapisan film penghalang oksigen). QDEF dipasang di antara pelat pemandu cahaya lampu latar dan panel LCD (metode"On-Surface"), dan sumber cahaya latar menggunakan LED biru untuk menggantikan LED putih asli. Titik kuantum 3nm mengubah cahaya biru menjadi cahaya hijau di bawah penyinaran LED biru, sedangkan titik kuantum 7nm mengubah cahaya biru menjadi cahaya merah di bawah penyinaran LED biru, dan bercampur dengan bagian cahaya biru yang melewati film untuk mendapatkan cahaya putih . Dibandingkan dengan LED putih asli dengan karakteristik panjang gelombang yang stabil, kombinasi LED biru dan QDEF dapat menghasilkan sumber cahaya merah, hijau dan biru dengan puncak yang tajam, yang secara efektif dapat meningkatkan saturasi warna LCD. Dibandingkan dengan teknologi gamut warna tinggi tradisional, teknologi quantum dot dapat meningkatkan gamut warna LCD sebesar 30% tanpa meningkatkan ketebalan film CF. Di sisi lain, itu juga dapat meningkatkan kecerahan lampu latar dan menghemat energi.

Sumber: Nanosys, Departemen Riset Sekuritas Galaxy China

2. Rencana desain perusahaan QDVision di Amerika Serikat

QDVision percaya bahwa bahan baku titik kuantum dapat digunakan dalam layar kristal cair dengan skala pasar yang besar, dan mempromosikan"warna yang lebih hidup" TV LCD kuantum dot. Mengambil TV 42 inci sebagai contoh, sekitar 100 ton bahan quantum dot dibutuhkan setiap tahun. Untuk mengatasi pesatnya pertumbuhan pasar, metode yang efektif adalah memasang bahan quantum dot di pintu masuk pelat pemandu cahaya (metode"On-Edge") alih-alih lampu. pelat pemandu dan panel LCD. Antara ("On-Surface" metode), jumlah bahan quantum dot yang digunakan dalam metode ini hanya 1/50 dari itu bila menggunakan metode On-Surface, dan tabung kaca yang murah dan stabil dapat digunakan untuk merangkum bahan titik kuantum. Keuntungan biaya yang besar. Selain itu, meskipun"On-Chip" metode penempatan material titik kuantum pada permukaan chip LED dapat mengurangi keluaran tahunan menjadi sepersepuluh ribu (10kg/tahun), dengan mempertimbangkan pembangkitan panas LED,"On-Edge" metode adalah pilihan terbaik. aman.

Pada Pameran Elektronik Konsumen Internasional (CES) pada Januari 2013, Sony mendemonstrasikan TV LCD yang dilengkapi dengan bahan optik titik kuantum QDVisions "ColorIQ". TV LCD ini diberi nama “Triluminos” dan rasio gamut warna NTSC 70% lebih tinggi dari yang asli. Meningkat hingga 100%, menggunakan teknologi quantum dot QDVision's, dapat memperoleh kekuatan ekspresi warna yang sama dengan EL organik.

3. Rencana desain British Nanoco

Nanoco, pemasok bahan quantum dot Inggris, telah bekerja sama dengan Dow Chemical di bidang teknologi bebas kadmium untuk menyebarkan pasar quantum dot. Saat ini, teknologi inti perusahaan' produksi"CFQD" (titik kuantum bebas kadmium) yang tidak mengandung unsur beracun kadmium (Cd) masih terbatas pada beberapa kilogram per tahun, yang tidak cukup untuk memenuhi pasar yang berkembang berpusat pada panel LCD. membutuhkan. Untuk membangun sistem produksi skala besar, perusahaan menandatangani perjanjian lisensi eksklusif dengan Dow Chemical. Tujuannya adalah untuk menggunakan kapasitas produksi dan rantai pasokan Dow Chemical' di bidang kimia untuk mempersiapkan ekspansi pasar di masa depan. Teknologi yang digunakan oleh kedua mitra adalah"On-Surface" metode di mana bahan lembaran dengan titik-titik kuantum yang diapit di antara film ditempelkan di antara lampu latar dan panel LCD. Mengingat stabilitas bahan titik kuantum dan karakteristik yang mudah disematkan dalam panel kristal cair, metode Di Permukaan diadopsi untuk memenangkan pasar.

(2) Teknologi dioda pemancar cahaya kuantum dot

Teknologi dioda pemancar cahaya titik kuantum, teknologi QLED, adalah jenis baru teknologi manufaktur LED berdasarkan karakteristik elektroluminesensi titik-titik kuantum, dan merupakan dioda pemancar cahaya titik kuantum nyata. Teknologi lampu latar berbasis titik kuantum pada dasarnya adalah LCD titik kuantum, yaitu titik kuantum plus panel kristal cair, yang merupakan peningkatan dari LCD yang ada, bukan QLED dalam arti sebenarnya.

(1) Prinsip dasar teknologi QLED

Prinsip kuantum dot electroluminescence (EL): QLED electroluminescence umumnya dikaitkan dengan rekombinasi injeksi pembawa langsung, transfer energi resonansi Forster, atau kombinasi keduanya. Setelah elektron dan lubang disuntikkan, ada dua cara untuk mencapai elektroluminesensi: a. Elektron dan lubang langsung disuntikkan ke titik kuantum yang sama untuk mewujudkan pendaran rekombinasi radiasi di titik kuantum; B. Menyuntikkan elektron dan lubang dalam bahan organik. Lubang-lubang tersebut membentuk eksiton, kemudian mentransfer energi ke titik-titik kuantum dalam bentuk transfer energi resonansi Forster. Sebuah exciton, pasangan elektron-lubang, dihasilkan di titik kuantum, dan akhirnya pasangan elektron-lubang bergabung kembali untuk memancarkan foton. Kedua pendekatan ini ada pada saat yang sama, yang dapat memaksimalkan efisiensi cahaya QLED.

(2) Empat tipe struktur dasar QLED

Sejak QLED yang digerakkan oleh elektro ditemukan pada tahun 1994, perangkat telah mengalami empat perkembangan dan perubahan struktural, dan kecerahan serta efisiensi kuantum eksternalnya telah sangat ditingkatkan.

1. TypeI: gunakan polimer sebagai lapisan transport muatan

Struktur ini menggunakan polimer sebagai lapisan transport pembawa dan merupakan struktur perangkat QLED paling awal. Struktur perangkatnya yang khas terdiri dari titik-titik kuantum nuklir murni CdSe dan lapisan ganda polimer atau campuran keduanya, diapit di antara dua elektroda. Struktur ini menggunakan inti murni CdSe dengan hasil kuantum rendah, dan ada parasit elektroluminesensi yang jelas dalam polimer, sehingga perangkat memiliki efisiensi kuantum eksternal (EOE) yang lebih rendah dan kecerahan maksimum yang lebih kecil.

2. TypeII: Gunakan molekul kecil organik sebagai lapisan transport muatan

Pada tahun 2002, Coe et al. mengusulkan struktur perangkat QLED Tipe II yang menggabungkan titik-titik kuantum lapisan tunggal dan OLED lapisan ganda, menggunakan bahan molekul kecil organik sebagai lapisan transpor pembawa. Struktur ini memungkinkan penambahan lapisan titik kuantum satu lapis berdasarkan OLED untuk memisahkan proses pengangkutan pembawa dan proses pemancaran cahaya melalui lapisan organik, sehingga meningkatkan efisiensi kuantum eksternal OLED.

Menggabungkan struktur OLED dengan satu lapisan titik kuantum memungkinkan orang melihat harapan untuk meningkatkan efisiensi QLED. Perangkat terstruktur ini tidak hanya memiliki semua keunggulan OLED, tetapi juga dapat meningkatkan kemurnian spektral perangkat dan mewujudkan penyetelan warna bercahaya. Namun, penggunaan lapisan organik menyebabkan penurunan stabilitas perangkat di udara. Seperti OLED tradisional, QLED dengan struktur ini perlu dikemas, yang meningkatkan biaya produksi dan membatasi fleksibilitas. Selain itu, isolasi bahan semikonduktor organik itu sendiri membatasi optimalisasi lebih lanjut dari kerapatan arus perangkat, yang pada gilirannya membatasi kecerahan pemancar cahaya perangkat, dan spektrum pemancar cahaya yang lebar dari bahan semikonduktor organik tidak. kondusif untuk mengoptimalkan kemurnian warna perangkat.

3. Tipe III: Semua lapisan transport pembawa anorganik

Dibandingkan dengan tipe struktur TypeII, tipe struktur ini menggantikan lapisan transport pembawa organik dengan lapisan transport pembawa anorganik. Ini sangat meningkatkan stabilitas perangkat di udara dan memungkinkan perangkat menahan kepadatan arus yang lebih tinggi. Caruge dkk. menggunakan metode sputtering untuk menyiapkan QLED semua-anorganik dengan seng timah oksida dan nikel oksida masing-masing sebagai lapisan transpor elektron dan lubang. Kepadatan arus maksimum yang dapat ditahan perangkat mencapai 4Acm-2, tetapi efisiensi kuantum eksternal kurang dari 0,1%. Efisiensi perangkat yang rendah dikaitkan dengan penghancuran titik-titik kuantum selama sputtering lapisan oksida, ketidakseimbangan injeksi pembawa, dan pendinginan fluoresensi titik kuantum yang dihasilkan ketika titik-titik kuantum dikelilingi oleh oksida logam konduktif.

4. TypeIV: Lapisan transpor lubang organik dicampur dengan lapisan transpor elektron anorganik

Tipe struktur TypeIV menggunakan lapisan transport pembawa campuran organik dan anorganik untuk membuat perangkat QLED. Struktur umumnya menggunakan semikonduktor oksida logam anorganik tipe-N sebagai lapisan transpor elektron dan semikonduktor organik tipe-P sebagai lapisan transpor lubang. QLED dari struktur hibrida memiliki efisiensi kuantum eksternal yang tinggi dan kecerahan tinggi pada saat yang bersamaan. Di antara mereka, Qian dkk. melaporkan bahwa efisiensi kuantum eksternal adalah 1,7%, 1,8%, 0,22%, dan kecerahan maksimum adalah 31000cdm-2, 68000cdm-2, 4200cdm-2 struktur campuran merah, hijau, dan biru QLED.

Baru-baru ini, layar warna QD-LED 4 inci telah dikembangkan menggunakan struktur hibrida Tipe IV. Menggunakan teknologi pencetakan kontak mikro, resolusi layar warna QLED terlarut mencapai 1000 ppi (ukuran piksel 25 m).

Dibandingkan dengan tipe struktur TypeII, ketebalan film quantum dot yang digunakan dalam tipe struktur TypeIII dan TypeIV melebihi satu lapisan hingga 50nm. Oleh karena itu, mekanisme kerja tipe struktur TypeIV berfokus pada mekanisme injeksi pembawa daripada mekanisme transfer energi Forster.

(3) Metode persiapan perangkat QLED

Dalam metode preparasi perangkat QLED, teknologi preparasi yang telah berhasil dibuktikan antara lain teknologi pemisahan fasa, teknologi inkjet, dan teknologi transfer.

1. Teknologi pemisahan fase

Teknologi pemisahan fase dapat mempersiapkan titik-titik kuantum koloid monolayer yang dipesan dengan area luas dengan baik. Film quantum dot dapat dibuat dari larutan campuran quantum dot bahan aromatik organik dan bahan alifatik dengan menggunakan metode spin coating. Selama pengeringan pelarut, dua bahan yang berbeda dipisahkan untuk membentuk titik kuantum lapisan tunggal yang diinginkan pada permukaan semikonduktor organik. Metode ini dapat diandalkan, fleksibel, dan dapat dikontrol secara tepat pada saat yang sama dengan pengulangan yang baik. Konsentrasi larutan, rasio larutan, distribusi ukuran titik kuantum, dan bentuk titik kuantum semuanya mempengaruhi struktur film. Mengontrol faktor-faktor ini dengan baik dapat memperoleh QLED dengan efisiensi tinggi dan saturasi warna yang tinggi. Namun karena metode ini menggunakan spin coating, maka hanya dapat menghasilkan tampilan layar monokromatik.

2. Teknologi inkjet

Untuk tampilan penuh warna, diharapkan dapat menemukan proses persiapan yang dapat menghasilkan pola titik kuantum satu lapis tanpa menempatkan lebih banyak persyaratan pada material dan struktur perangkat. Proses inkjet adalah teknologi persiapan yang memenuhi kondisi ini. Teknologi inkjet adalah menggunakan nozel cetak tingkat mikron untuk menyemprotkan"ink" dengan fungsi khusus pada

Unit piksel terbentuk pada substrat ITO berpola. Penggunaan metode semprot dapat secara akurat mengontrol jumlah dan posisi distribusi sesuai permintaan, yang dapat mengurangi biaya produksi, dan juga dapat mewujudkan area yang luas dan tampilan ukuran besar.

3. Teknologi transfer

Teknologi transfernya adalah melapisi terlebih dahulu larutan quantum dot pada pelat silikon, kemudian menguap, lalu menekan bagian yang menonjol ke dalam lapisan quantum dot, menghilangkan lapisan permukaan dan memindahkannya ke substrat kaca atau substrat plastik. Proses ini mencapai transfer sub-titik paling banyak ke substrat.

(4) Masalah utama QLED saat ini

1. Biaya persiapan

Biaya produksi perangkat QLED secara kasar dapat dibagi menjadi biaya bahan baku dan biaya produksi untuk memproses bahan-bahan ini. Karena QLED saat ini menggunakan teknologi pemrosesan film tipis kotak peralatan serupa, seperti pencetakan inkjet dan kontak mikro, kuantifikasi penguapan termal dan sputtering, dll., meskipun QLED memiliki biaya yang jauh lebih rendah daripada OLED dalam hal struktur dan teknologi manufaktur, mereka memerlukan -permintaan lingkungan manufaktur. Masih ada jarak antara itu dan komersialisasi.

2. Kehidupan pelayanan

Saat ini, masa pakai perangkat QLED pada kecerahan video terendah (100cd/m2) hanya 100-1000 jam, yang jauh lebih kecil dari masa pakai yang dibutuhkan oleh layar (lebih dari 10.000 jam). Karena kurangnya penelitian teoretis yang mendalam saat ini, mungkin ada banyak faktor yang menyebabkan masa pakai perangkat yang singkat. Karena perangkat QLED berevolusi berdasarkan OLED sampai batas tertentu, ketidakstabilan yang melekat pada bahan organik sebagai lapisan transpor muatan QLED dapat menjadi alasan untuk masa pakai perangkat yang singkat. Atas dasar ini, meningkatkan stabilitas bahan organik di perangkat telah menjadi arah penelitian untuk meningkatkan umur QLED.

Ketiga, penerapan LED kuantum dot

LED kuantum dot terutama memiliki dua arah aplikasi: satu adalah LCD kuantum dot menggunakan teknologi lampu latar kuantum dot, dan yang lainnya adalah dioda pemancar cahaya kuantum dot QLED. Dalam dua arah aplikasi ini, penerapan LCD kuantum dot relatif sederhana dan matang, dan beberapa produk telah muncul, sementara QLED masih dalam pengembangan dan peningkatan berkelanjutan.

(1) Keuntungan aplikasi dari quantum dot LED

Karena LED titik kuantum menggunakan bahan titik kuantum, mereka secara alami memiliki banyak keunggulan dibandingkan bahan fluoresen organik.

(2) Ikhtisar pengembangan aplikasi LED quantum dot

(1) Pada tahun 2010

LG mendemonstrasikan jenis panel baru di Konferensi Informasi Tampilan Internasional SID. Panel menggunakan LED quantum dot sebagai sumber cahaya latar belakangnya. Kemurnian warna panel LCD akan lebih ditingkatkan, sehingga memperluas gamut warna tampilan panel sebesar 30%.

(2) 2011

NanoPhotonica, pengembang material canggih, telah membuat terobosan besar dan layak dalam teknologi layar LED quantum dot, yang akan segera digunakan dalam produksi massal layar. Layar yang diproduksi dengan teknologi NanoPhotonica-QLED akan memiliki kualitas gambar yang lebih baik, sementara konsumsi daya akan berkurang 30%, harga akan berkurang 75%, dan masa pakai akan berlipat ganda. Ini memiliki berbagai kegunaan dan dapat digunakan dalam tampilan berbagai ukuran. Di balik berbagai kegunaan adalah teknologi pencetakan inkjet hemat biaya yang tidak memerlukan penguapan vakum.

Samsung Electronics menggunakan lapisan organik dan lapisan anorganik sebagai lapisan transpor elektron dan lubang dari lapisan pemancar cahaya quantum dot, untuk membuat dioda pemancar cahaya quantum dot. Dengan membuat pola film quantum dot dengan metode transfer, Samsung Electronics telah menghasilkan prototipe perangkat layar QLED matriks aktif 4 inci penuh warna.

QDVision mendemonstrasikan layar LED quantum dot 4 inci penuh warna di SID. Kualitas gambar dan efisiensi tampilan telah mencapai tingkat OLED yang ada. QDVision berharap untuk mencapai produksi massal tampilan LED titik kuantum dalam waktu 3-5 tahun.

Nanosys mendemonstrasikan teknologi QDEF film peningkatan kuantum dot di SID pada tahun 2011. Teknologi ini menambahkan film peningkatan kuantum dot antara unit lampu latar layar LCD dan modul tampilan, yang dapat meningkatkan gamut warna layar LCD yang ada hingga 50%. %, mencapai level gamut warna dengan OLED.

Pada tahun 2011, Nanosys mengembangkan TV LCD full HD 47 inci dengan gamut warna 80% NTSC menggunakan film pemancar cahaya quantum dot eksitasi LED biru sebagai sumber cahaya latar belakang.

(3) 2013

Pada Juni 2013, Sony meluncurkan model TV LCD kelas atas yang menggunakan teknologi quantum dot di lampu latar. Pada bulan Oktober tahun yang sama, Amazon meluncurkan komputer tablet yang menggunakan titik-titik kuantum di lampu latar LCD.

(4) 2014

Pada bulan April, VX2457sml dari ViewSonic, merek teknologi global terkemuka di Amerika Serikat, adalah perwakilan dari teknologi quantum dot. Dengan teknologi tampilan quantum dot, jumlah warna yang dapat ditampilkan dapat lebih ditingkatkan, dan gamut warna tampilan panel dapat ditingkatkan hingga 99% AdobeRGB, LCD Kemurnian warna panel juga telah sangat ditingkatkan, dan kualitas gambar telah ditingkatkan, sehingga menghadirkan tampilan warna yang profesional dan sangat realistis kepada pengguna.

Pada bulan September, Samsung Electronics, LGE dan TCL semuanya memamerkan TV LCD menggunakan teknologi lampu latar quantum dot untuk pertama kalinya di International Consumer Electronics Show (IFA) di Berlin. Diantaranya, Samsung Electronics akan memproduksi TV QDLCD secara massal pada kuartal pertama tahun depan. SDC akan menyediakan Opencell. Batch pertama produk akan berukuran 55 inci dan 66 inci, dan akan diposisikan di pasar ultra-high-end.

TCL akan menggunakan panel UHD 55 inci Huaxing dan 3MQDEF, dengan gamut warna 105%, dan berencana untuk memproduksinya secara massal pada awal akhir tahun 2014. LGE juga telah bekerja sama dengan QDvision untuk mengembangkan teknologi lampu latar quantum dot dan berencana meluncurkan TV QDLCD, namun strategi produknya di tahun 2015 masih akan fokus pada produk OLED. Sony juga memiliki rencana untuk meluncurkan produk TV QDLCD di atas 55 inci.

Pada awal 2014, Kantor Paten dan Merek Dagang Amerika Serikat menyetujui paten yang disebut"Quantum Dot Enhanced Display with Dichroic Filter" diajukan oleh Apple pada tahun 2012. Paten tersebut merinci teknologi quantum dot dan bagaimana teknologi ini diterapkan pada perangkat seluler seperti iPhone.

(5) 2015

Samsung dengan penuh semangat mempromosikan kutipan&baru;SUHDTV&kutipan; seri di CES2015 Electronics Show, yang menonjolkan keunggulannya dalam kecerahan, reproduksi warna, dan presentasi detail, yang juga berbeda dari TV UHD (Ultra HD) biasa. Namun pada intinya, SUHD juga berbasis teknologi quantum dot, namun Samsung telah mengoptimalkan mesin nanocrystal dan image processing, yang terlihat lebih baik dari TV backlight 4KLED sebelumnya.

Di CES2015, TCL Group juga mengadakan konferensi promosi produk baru di pameran, dan merilis TV kuantum dot H9700 pertama China' untuk pasar Amerika Utara, yang menjadi sorotan pameran CES 2015 di Amerika Serikat .

(6) 2016

Pada pameran IFA 2016, Samsung memamerkan berbagai TV layar lebar baru. TV kuantum dot berbasis SUHD secara mengejutkan telah menempati setengah dari langit-selain 19 TV kuantum dot baru yang mencakup 43 inci hingga 88 inci, Samsung juga Meluncurkan layar game melengkung kuantum dot pertama.

Pada bulan September, TCL meluncurkan lini produk musim gugur yang penting, meluncurkan sub-merek kelas atas"Chuangyi" (Nama Inggris"Xess"), dan TV kuantum dot, komputer tablet, ponsel, dan produk terminal lainnya, di mana kuantum dot TV X2 digunakan sebagai Produk unggulan penting diharapkan secara resmi diluncurkan di pasar dalam tiga bulan.

(3) Analisis pasar aplikasi Quantum dot LED

Pasar aplikasi LED quantum dot dibagi menjadi QLED dan LCD quantum dot. Karena komersialisasi QLED belum cukup matang, pasar aplikasi LED quantum dot saat ini pada dasarnya ditempati oleh LCD quantum dot.

(1) Prakiraan pasar aplikasi QLED global

Meskipun semua mata sekarang tertuju pada LCD quantum dot, QLED adalah dioda pemancar cahaya quantum dot yang sebenarnya, yang diharapkan menjadi generasi berikutnya dari teknologi layar OLED. Menurut perkiraan berwawasan ke depan dari IDTechExResearch, ukuran pasar QLED dapat mencapai 11,2 miliar dolar AS pada tahun 2026, dan ukuran pasar bidang tampilan adalah 9,6 miliar dolar AS, terhitung sekitar 85%.

Gambar 26: Prakiraan skala pasar aplikasi QLED

(2) Prakiraan Pasar Aplikasi LCD Quantum Dot Global

Teknologi layar kuantum dot telah ada sejak tahun 1990-an, tetapi baru belakangan ini menjadi populer di pasar TV. Panel LCD telah dikembangkan selama beberapa dekade, dan peningkatan utama terletak pada pengembangan teknologi lampu latar. Lampu latar LED kini telah menjadi arus utama dan memiliki efek tampilan yang lebih baik daripada lampu latar lampu neon katoda dingin tradisional. Tapi jelas lampu latar LED bukanlah obat mujarab. Yang disebut"WhiteLED" memiliki spektrum yang sangat luas. Oleh karena itu, untuk menampilkan warna merah, hijau, dan biru yang lebih jenuh, diperlukan teknologi peredupan yang lebih presisi, dan juga ada beberapa hambatan. OLED bercahaya sendiri memiliki efek reproduksi warna yang lebih baik, tetapi biayanya sangat tinggi, penerimaan pasarnya rendah, dan produksi massal dalam skala besar sangat tidak realistis. Titik kuantum adalah teknologi tampilan yang lebih efisien dalam teknologi layar kristal cair. Titik kuantum dapat mengubah sumber cahaya biru murni menjadi merah dan hijau, menekan lemparan warna, dan mencapai keluaran yang lebih seimbang dari tiga warna primer. Pada saat yang sama, konsumsi daya dan biayanya juga lebih rendah daripada OLED. Mempertimbangkan bahwa teknologi quantum dot dapat menghadirkan efisiensi energi dan performa warna yang lebih tinggi, sekaligus mengurangi biaya, LCD quantum dot akan segera menjadi pilihan paling populer di pasar TV kelas atas.

Ukuran pasar LCD kuantum dot pada tahun 2015 adalah 77,6 juta dolar AS, dan diharapkan ukuran pasar akan mencapai 477 juta dolar AS pada tahun 2020, peningkatan tahun ke tahun sebesar 515%. Dapat dilihat bahwa ukuran pasar LCD quantum dot akan menunjukkan pertumbuhan eksplosif dalam lima tahun ke depan, dengan potensi yang sangat besar.

Gambar 27: Prakiraan ukuran pasar LCD kuantum

LCD Quantum dot memiliki tiga bentuk kemasan: On-Surface, On-Edge dan On-Chip. Saat ini, dua metode pertama adalah bentuk pengemasan utama LCD quantum dot. Pada tahun 2015, ukuran pasar LCD quantum dot yang dikemas dalam bentuk On-Surface dan On-Edge masing-masing adalah US$69,5 juta dan US$8,1 juta, dan ukuran pasar diharapkan menjadi US$425,4 juta dan US$16,1 juta pada tahun 2020, masing-masing. Ukuran pasar format On-Surface meningkat dari tahun ke tahun, dan ukuran pasar format On-Edge pada tahun 2018 diperkirakan mencapai 20,2 juta dolar AS, diikuti dengan tren menurun. LCD kuantum yang dikemas dalam format On-Chip diharapkan memiliki ukuran pasar 7 juta dolar AS pada 2018 dan mencapai 3570 dolar AS pada 2020, yang akan melebihi ukuran pasar paket format On-Edge. Kemasan di permukaan adalah pilihan utama untuk LCD quantum dot. Pangsa pasar pada tahun 2015 adalah 89,6%, dan diperkirakan akan mencapai 89,1% pada tahun 2020.

Karena kinerjanya yang sangat baik, LCD kuantum akan banyak digunakan pada layar televisi (TV), layar monitor (monitor), layar komputer notebook (notebook), layar komputer tablet (tablet) dan layar ponsel (smartphone). Pada tahun 2015, ukuran pasar untuk TV, monitor, dan tablet masing-masing adalah 73,5 juta dolar AS, 3,5 juta dolar AS, dan 500.000 dolar AS, dan pengiriman masing-masing adalah 1,4 juta, 400.000 dan 100.000 unit. Ukuran pasar diharapkan masing-masing pada tahun 2020 Untuk 41,3 juta dolar AS, 24,2 juta dolar AS dan 19,3 juta dolar AS, pengiriman adalah 24,5 juta unit, 3,2 juta unit dan 4,7 juta unit. Pada 2016, ukuran pasar notebook adalah 700.000 dolar AS, dengan pengiriman 100.000 unit. Diperkirakan pada tahun 2020, ukuran pasar akan menjadi 4 juta dolar AS, dengan pengiriman 800.000 unit. Ukuran pasar untuk smartphone pada 2018 adalah 1,1 juta dolar AS, dengan pengiriman 500.000 unit. Diperkirakan pada tahun 2020, ukuran pasar akan menjadi 13,5 juta dolar AS, dengan pengiriman 7,4 juta unit. Quantum dot TV adalah bidang aplikasi utama LCD quantum dot, menyumbang sekitar 94,8% dari total pasar pada tahun 2015, dan diharapkan menjadi sekitar 87,2% pada tahun 2020.

Gambar 31: Prakiraan pengiriman untuk aplikasi LCD quantum dot

Dalam lima tahun ke depan, TV quantum dot akan menempati sebagian besar pasar untuk aplikasi LCD quantum dot. Pada tahun 2015, pengiriman TV quantum dot 40-49 inci sebanyak 100.000 unit, 50-59 inci sebanyak 800.000 unit, dan 60-69 inci terkirim. Incinya adalah 400.000 unit, dan pengiriman pada tahun 2020 diperkirakan masing-masing mencapai 8,3 juta unit, 11,9 juta unit, dan 3,9 juta unit. Diperkirakan pengiriman TV quantum dot yang lebih besar dari 70 inci akan menjadi 100.000 unit pada 2017 dan 400.000 unit pada 2020. 40-60 inci adalah permintaan utama untuk TV quantum dot, menyumbang 69,2% dari total pengiriman pada 2015 dan 82,5 % pada tahun 2020. Sebaliknya, permintaan lebih dari 70 inci adalah kecil.

Gambar 33: Prakiraan pengiriman berbagai ukuran TV quantum dot

4. Produsen titik kuantum global utama

Saat ini, ada sekitar 60 unit di dunia yang melakukan penelitian quantum dot, termasuk perusahaan, universitas, lembaga penelitian, dll. Diantaranya, tiga produsen bahan quantum dot terkemuka dunia-Nanoco di Inggris, QDVision di Amerika Serikat dan Nanosys di Jerman, secara bertahap Membentuk situasi berkaki tiga, ketiga perusahaan ini hampir membagi pasar, dan Hangzhou Nanojing Technology Co., Ltd. adalah satu-satunya perusahaan domestik dengan kemampuan penelitian dan pengembangan teknologi kuantum dot.

(1) Perusahaan quantum dot asing besar

(1) Nanoco, Inggris

British Nanoco didirikan pada tahun 2001, dan posisi pasarnya adalah menjadi produsen dan pemasok titik kuantum bebas kadmium (CFQD) yang ramah lingkungan. Ini bekerja sama dengan Dow Chemical di Amerika Serikat untuk uji coba produksi layar kristal cair menggunakan titik kuantum bebas kadmium (Cd) pada tahun 2014 Ini ditunjukkan selama"SID2014" pada tanggal 2 Juni dan mengadopsi quot"On-Surface" formulir paket, tetapi belum ada laporan publik tentang produk aplikasi. Selain itu, produksi massal material lampu latar quantum dot Samsung yang akan datang terutama berasal dari Nanoco dan Dow Chemical. Kapitalisasi pasar perusahaan' saat ini adalah $196 juta.

Pendapatan operasional dan laba bersih Nanoco' pada tahun 2015 masing-masing adalah 3,2 juta dolar AS dan 12,9 juta dolar AS. Selama enam tahun berturut-turut, laba bersih negatif dan berkembang, dan merugi. Pendapatan operasionalnya pada tahun 2015 berasal dari tiga bagian: pendapatan royalti dan lisensi, material quantum dot dan layanan teknis, di mana material quantum dot menyumbang 21,9% dari pendapatan operasionalnya.

Ikhtisar bisnis bahan nanoco quantum dot:

1. Tampilan lampu latar: CFQD dapat secara signifikan meningkatkan gamut warna tampilan (meningkat 30%) untuk membuat gambar lebih hidup, warnanya lebih indah, dan tidak perlu mengubah mode proses tampilan LCD dan LED yang ada, biaya lebih rendah, dan lebih mudah digunakan oleh sebagian besar LCD (LED ) Diterima oleh pabrikan. Arah aplikasi: panel ponsel, komputer tablet, layar komputer, TV, dll.

2. Pencahayaan: Dengan mengontrol ukuran CFQD, suhu warna dan indeks rendering warna cahaya dapat disesuaikan secara akurat, sehingga dapat memenuhi kebutuhan individu pelanggan akan cahaya. Selain itu, karena efisiensi konversi fotolistrik yang lebih baik dari CFQD, penggunaan sumber cahaya LED dapat dikurangi untuk mencapai tujuan yang lebih hemat energi. Arah aplikasi: Kemasan LED, perangkat pencahayaan LED, lampu LED, produk lampu LED, dll.

3. Energi surya film tipis: Nanopartikel (CIGS) yang diproduksi oleh Nanoco memiliki efisiensi konversi fotolistrik yang sangat baik. Berbeda dari metode pemrosesan saat ini, nanopartikel dapat digunakan untuk menghasilkan sel surya film tipis dengan metode larutan, dan tingkat pemanfaatan material mencapai 90%, yang jauh lebih tinggi daripada metode penguapan dan sputtering saat ini.

Metode pemotretan

4. Biomedis: CFQD yang larut dalam air dan CFQD fungsional, arah aplikasi: bioimaging, diagnosis in vivo dan in vitro in vivo.

(2) QDVision, AS

QDVision Amerika Serikat didirikan pada tahun 2004 oleh para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) yang terkenal di dunia, termasuk Moungi Bawendi, bapak teknologi tampilan titik kuantum. Selain memiliki lebih dari 250 paten dan paten yang tertunda, ia juga telah memperoleh persetujuan dari Amerika Serikat. Banyak penghargaan termasuk"Presidential Green Chemistry Award" dikeluarkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan. Ini bekerja sama dengan Nexxus Lighting dari Amerika Serikat untuk meluncurkan sumber pencahayaan quantum dot komersial pada tahun 2009. Tabung lampu latar quantum dot yang dirilis pada 2013 diterapkan pada perangkat TV Sony Corporation di Jepang, menggunakan"On-Edge&kutipan; metode pengemasan. QDVision mengklaim bahwa output bulanan komponen optik quantum dot dapat mencapai 1 juta.

QDVision adalah pemimpin di bidang teknologi tampilan titik kuantum. Teknologi layar quantum dot ColorIQ-nya memberikan solusi komponen unik yang memungkinkan layar menampilkan"full gamut" warna. Sejak 2013, perusahaan telah menjual lebih dari satu juta perangkat optik ColorIQ dan terus bekerja sama dengan merek di pasar TV dan layar termasuk TCL, Hisense, Philips dan Konka. TV dan layar kuantum dot yang menggunakan teknologi ColorIQ telah terdaftar di China, Jepang, dan Eropa.

Teknologi layar quantum dot ColorIQ adalah teknologi semikonduktor pemancar cahaya canggih yang dikembangkan oleh QDVision. Produk terkait terbuat dari bahan quantum dot, yang dapat memancarkan cahaya merah, hijau, dan biru dengan lebar pita sempit yang sangat murni dan jenuh. Melalui integrasi komponen optik ColorIQ dan teknologi tampilan pelanggan, TV LCD dapat mencapai gamut warna yang lebih luas dan standar NTSC 100%. Arah aplikasi: TV LCD layar besar, komputer pribadi, monitor stasiun kerja, ponsel pintar, bidang pencahayaan, dll.

(3) Nanosys, Jerman

German Nanosys didirikan pada tahun 2001 dan merupakan salah satu pemimpin dalam teknologi tampilan titik kuantum. Perusahaan ini memegang lebih dari 300 paten terkait tampilan kuantum dot. Pada 2012, bekerja sama dengan 3M untuk mengembangkan teknologi quantum dot thick film (QDEF). , Penggunaan teknologi QDEF tidak hanya dapat memperluas gamut warna dari 70% NTSC menjadi 100%, tetapi juga meningkatkan efisiensi cahaya yang dinyatakan oleh rasio kecerahan panel LCD dengan kekuatan lampu latar sekitar 50%. Ini mengadopsi quot &; On-Surface" Bentuk paket.

Bisnis bahan quantum dot Nanosys terutama mencakup konsentrat quantum dot dan teknologi QDEF. Perusahaan saat ini memiliki basis produksi terbesar di dunia untuk konsentrat quantum dot dengan output tahunan 25 ton dan pasokan tahunan 6 juta TV quantum dot 60-inci.

Dengan kemampuan material sub-dot, serangkaian produk quantum dot baru, seperti pipa quantum dot, akan diluncurkan setelah 2015. Perusahaan telah menjalin kerjasama erat dengan beberapa merek komputer dan monitor ternama seperti 3M, Samsung, Sharp dan LG, dan produknya banyak digunakan di komputer tablet, TV, ponsel pintar, dll.

(2) Perusahaan quantum dot domestik utama

(1) Hangzhou Najing Technology Co., Ltd.

Teknologi Najing didirikan pada Agustus 2009. Ini adalah perusahaan teknologi tinggi nasional dengan bahan baru semikonduktor titik kuantum sebagai teknologi intinya. Bisnis utamanya adalah penelitian, manufaktur dan teknologi aplikasi dan pengembangan produk bahan baru quantum dot. Desain, sintesis, dan modifikasi permukaan dot material' berada di posisi terdepan di dunia, dan merupakan satu-satunya perusahaan domestik yang terdaftar di New Third Board. Ini memiliki kemampuan penelitian ilmiah yang kuat dan nilai pasarnya saat ini adalah 1,63 miliar yuan.

Pendapatan operasional dan laba bersih Najing Technology pada tahun 2015 masing-masing adalah 7,31 juta yuan dan -4,9 juta yuan. Laba bersih selama empat tahun berturut-turut negatif, tetapi kerugian dalam tiga tahun terakhir telah menurun. Bahan quantum dot perusahaan' dan aplikasinya sedang dalam periode pengenalan dan verifikasi pasar. Meskipun memiliki keunggulan kompetitif teknologi yang tak tergantikan, dan produk aplikasinya termasuk tabung kuantum telah mulai diproduksi massal, masih ada kerugian yang berkelanjutan sebelum pendapatan operasional objektif terbentuk. Resiko operasional. Pendapatan operasionalnya pada tahun 2015 berasal dari lima bagian: produk pencahayaan, bahan luminescent semikonduktor, layanan teknis, produk biologis, dan produk tampilan. Pendapatan operasional masing-masing menyumbang 56,8%, 26,2%, 11,4%, 4,7% dan 1%. Tampilan produk Proporsinya kecil.

Tinjauan bisnis utama Najing Technology'

1. Bahan titik kuantum: dibagi menjadi empat sistem produk - reagen titik kuantum yang mengandung kadmium, reagen titik kuantum bebas kadmium, kristal nano logam dan kristal nano oksida, yang banyak digunakan dalam perangkat pemancar cahaya, sel surya, katalisis, biomarker, dan biomedis Riset dasar dan pengembangan aplikasi di bidang lain.

2. Teknologi layar kuantum dot berwarna: Produk termasuk perangkat konversi cahaya titik kuantum (Q-LCD) dan film konversi cahaya titik kuantum (QLCF), yang banyak digunakan dalam produk terminal seperti TV, monitor, dan ponsel.

3. QLED: Pusat penelitian proyek pencetakan dan tampilan OLED telah didirikan, dan pengembangan industri teknologi pencetakan dan tampilan QLED sedang dipromosikan secara aktif.

4. Biomedis: Mendirikan anak perusahaan yang sepenuhnya dimiliki, Beijing Najing Biotechnology Co., Ltd., yang didedikasikan untuk penerapan dan promosi titik-titik kuantum di bidang ilmu kehidupan. Produk termasuk penanda titik kuantum, kit pelabelan titik kuantum, platform pemeriksaan cepat titik kuantum, dll. .

5. Cahaya alami kristal nano: Menggunakan kristal nano titik kuantum eksklusif yang dikombinasikan dengan teknologi eksitasi jarak jauh resmi global CREE dari Amerika Serikat, perangkat pemancar cahaya topeng bola silikon 3D berdasarkan teknologi simulasi spektrum cahaya alami dikembangkan, yang lebih tumpang tindih dari 95% cahaya alami dan area spektrum tampak yang sehat. Ini adalah sumber cahaya buatan yang paling dekat dengan cahaya alami.