LED с квантова точка

1. Какво е LED с квантова точка?

LED с квантова точка е органично излъчващо светлина устройство с квантова точка с нова структура, произведено чрез комбиниране на органични материали или LED чипове с високоефективни излъчващи светлина неорганични нанокристали. В сравнение с традиционните органични фосфори, квантовите точки имат регулируема дължина на вълната на луминесценция (покриваща видимите и близки до инфрачервените ленти), висока флуоресцентна квантова ефективност (може да бъде по-голяма от 90%), малък размер на частиците, висока наситеност на цветовете и обработка на евтин разтвор, Висока стабилност и други предимства. Особено заслужава да се отбележи, че високата цветова чистота на светлината прави цветовата ѝ гама да надвишава стандартния цветен триъгълник на HDTV. Следователно, светодиоди, базирани на квантови точки, се очаква да бъдат използвани в следващото поколение плоски дисплеи и осветление.

Охарактеризирайте фотоелектричните параметри на квантовите точки:

1. Фотолуминесцентен спектър (PL спектър): Фотолуминесцентният спектър отразява връзката между дължината на вълната на излъчваната светлина и интензитета на светене. От спектъра на PL може да се получи основна оптична информация като монохроматичността на луминесцентния цвят, механизма на композитната луминесценция, размера на частиците и равномерното разпределение на квантовите точки и вътрешната емисия на пиковата дължина на вълната. Колкото по-тясна е ширината на половин височина на спектъра на фотолуминесценцията на квантовата точка, толкова по-добра е монохроматичността на светлинното излъчване на квантовата точка и толкова по-малко дефектите и примесите на устройството, комбинирани за излъчване на светлина.

2. Ултравиолетово-видим абсорбционен спектър: Ултравиолетово-видимият абсорбционен спектър на квантовите точки отразява степента на поглъщане на светлина с различни дължини на вълните от квантови точки. Пропастта на квантовите точки може да бъде изчислена от позицията на пика на абсорбция в спектъра. Изместването между първия пик на абсорбция на спектъра на поглъщане на квантовата точка и емисионния пик на спектъра на фотолуминесценцията е изместването на Стокс. Колкото по-голямо е изместването на Стоукс, толкова по-слабо е самопоглъщането на квантовата точка и по-висок е интензитетът на флуоресценция на квантовата точка. .

3. Квантов добив на фотолуминесценция: Квантовият добив на фотолуминесценцията на разтвора с квантова точка се измерва чрез сравняване с интензитета на флуоресценция на стандартно флуоресцентно вещество (обикновено родамин 6G). Високият квантов добив на квантовите точки може ефективно да подобри светлинната ефективност на устройството, но квантовият добив на чисти ядрени квантови точки, депозирани в тънък филм, ще бъде с 1 до 2 порядъка по -нисък от квантовия добив в разтвор. Квантовите точки също имат явление на самозагасяване на флуоресценцията, което се причинява от екситони в квантови точки с неравномерно разпределение на размера чрез пренос на енергия на Фостър към нелуминисцентни точки за нерадиационна рекомбинация.

Второ, схемата на приложение на LED с квантова точка в дисплея за осветление

Квантовите точки имат тесни емисионни пикове, регулируеми дължини на вълните на емисиите, висока ефективност на флуоресценция и добра наситеност на цветовете и са много подходящи за луминесцентни материали за дисплейни устройства. Приложението на LED с квантова точка в областта на дисплея за осветление включва главно два аспекта: a. Технология за подсветка с квантови точки, базирана на фотолуминесцентните характеристики на квантовите точки (QD-BLU, тоест фотоиндуциран бял светодиод с квантови точки); б. Квантово-базирана технология на светодиод с квантови точки (QLED) с точкови електролуминесцентни характеристики.

(1) Технология за подсветка с квантови точки

Технологията за подсветка с квантови точки, а именно фотоиндуциран бял LED с квантови точки, е технология за подсветка, базирана на фотолуминесцентните характеристики на квантовите точки.

(1) Основни принципи на технологията за подсветка с квантови точки

Принципът на фотолуминесценцията на квантовата точка (PL): слоят от квантова точка получава енергия под външен източник на светлина, а електронът абсорбира енергията на възбудения фотон за преход от валентната зона към зоната на проводимост. Електроните в долната част на проводимата лента и дупките в горната част на валентната лента могат да предизвикат рекомбинационна луминесценция от страна на лентата. Част от електроните и дупките се улавят от относително плиткото ниво на примеси, а електроните и дупките, уловени от нивото на примесите, могат директно да се рекомбинират, за да произведат луминесценция. Или преминаване към по -дълбоки дефекти. Лентовото излъчване е основният механизъм на луминисценцията на устройството. Комбинираната луминесценция на дефекти и примеси ще повлияе на луминисценцията на квантовите точки. Има приблизително две схеми за прилагане на светодиоди с бяла светлина с квантова точка, индуцирани от цветни снимки, с чиста цветове:

1. Преобразуване на цветове

Механизмът за преобразуване на цветовете е да комбинира сини LED чипове със зелени и червени квантови точки, за да подготви бели светодиоди с квантови точки. В сравнение с цветовото смесване за получаване на бяла светлина, подходящо смесване на електролуминесценцията на квантовите точки с различни цветове, преобразуването на цветовете за получаване на бяла светлина е, че синята светлина, излъчвана от LED чипа, се абсорбира от квантовите точки и се превръща в зелена светлина и червена светлина . Принципът на RGB се комбинира с останалата синя светлина, за да образува бяла светлина.

2. Директна бяла светлина

Механизмът за директна бяла светлина означава, че има само един вид излъчваща светлина квантова точка в светоизлъчващия слой, който се възбужда от ултравиолетовата светлина, излъчвана от ултравиолетовия LED чип, за да излъчва светлина с повече от един цвят, а след това директно рекомбинира, за да произведе бяла светлина. Механизмът за смесване на цветовете и преобразуване на цветовете за генериране на бяла светлина включва проблема със смесването и балансирането на няколко цвята светлина, а несъответствието на всяка цветна светлина ще засегне сериозно качеството на светлината на светодиода с бяла светлина. Следователно хората имат голям интерес да използват фосфори, които директно излъчват бяла светлина за твърдотелно осветление. Тъй като по -голямата част от светлинното излъчване на директните бели светлинни квантови точки включва повърхностни дефекти, ефективността е ниска. За да се реализира най -доброто приложение на директните квантови точки на бяла светлина, подобряването на светлинната ефективност е ключът към изследванията.

(2) Практическо приложение на технологията за подсветка с квантови точки

Приложението на технологията за подсветка с квантови точки на практика е да се комбинират сини светодиодни чипове с материали с квантови точки, за да се заменят бели светодиоди, източник на фонова светлина на традиционните панели с течни кристали. Получените панели с течни кристали се наричат ​​още LCD с квантови точки.

Има три начина за капсулиране на квантови точки в дисплеи с течни кристали. Първият е&"On-Chip &"; метод, при който материалът с квантова точка се поставя директно върху синия светодиоден чип. Второто е да запечатате квантовите точки в тънка стъклена тръба. Методът „On-Edge“ е инсталиран на входния порт на LED светлината на направляващата плоча на подсветката. Третият метод е методът „On-Edge“, при който листовият материал с квантови точки, поставени между филмите, е поставен между плочата за водене на светлина и панела с течни кристали. Повърхност" метод.

Източник: NANOCO, China Galaxy Securities Research Department

1. Проектният план на 3M компания в САЩ и Nanosys компания в Германия

През 2012 г. 3M и Nanosys съвместно разработиха удебелен филм с квантови точки (QDEF), изработен от материали с квантови точки, които могат значително да разширят цветовата гама на дисплея. Чрез комбиниране на сини светодиоди и QDEF може лесно да се реализира NTSC (Национален комитет по телевизионни стандарти). Широката цветова гама със съотношение 100% постига същата сила на изражение на цвета като органичната EL, докато стандартната цветова гама на оригиналния продукт е NTSC съотношение от 70%.

QDEF разпръсква квантовите точки с диаметри 3nm и 7nm в тънък филм и след това притиска квантовите точки през защитен филм (два слоя кислороден бариерен филм). QDEF е прикрепен между водещата светлинна плоча на подсветката и LCD панела (& quot; On-Surface" метод), а източникът на подсветка използва сини светодиоди за замяна на оригиналните бели светодиоди. 3nm квантови точки превръщат синята светлина в зелена светлина под облъчването на сини светодиоди, докато 7nm квантовите точки превръщат синята светлина в червена под облъчването на сини светодиоди и се смесват с част от синята светлина, която преминава през филма, за да получи бяла светлина . В сравнение с оригиналния бял светодиод със стабилни характеристики на дължината на вълната, комбинацията от син LED и QDEF може да произведе червени, зелени и сини източници на светлина с остри пикове, което може ефективно да подобри наситеността на цветовете на LCD дисплея. В сравнение с традиционната технология с висока цветова гама, технологията с квантови точки може да увеличи цветовата гама на LCD с 30%, без да увеличава дебелината на CF филма. От друга страна, той също може да увеличи яркостта на подсветката и да спести енергия.

Източник: Nanosys, China Galaxy Securities Research Department

2. План за проектиране на компанията QDVision в САЩ

QDVision вярва, че суровините на квантовите точки могат да се използват в дисплеи с течни кристали с огромен пазарен мащаб и насърчава&"по -ярък цвят [GG" quot; LCD телевизори с квантова точка. Като пример за 42-инчов телевизор са необходими около 100 тона материали с квантови точки всяка година. За да се справи с бързото издигане на пазара, ефективният метод е да се инсталират материалите с квантови точки на входа на светловодната плоча (& quot; On-Edge" method) вместо светлината направляваща плоча и LCD панел. Между (& quot; On-Surface" метод), количеството квантово-точков материал, използван в този метод, е само 1/50 от това при използване на On-Surface метода, а евтините и стабилни стъклени тръби могат да се използва за капсулиране на материали с квантови точки. Голямо предимство на разходите. В допълнение, въпреки че&"On-Chip &"; методът за поставяне на квантово-точкови материали върху повърхността на светодиодния чип може да намали годишната продукция до една десетхилядна (10 кг/година), като се има предвид генерирането на топлина на светодиода,&"On-Edge &"; методът е най -добрият избор. безопасно.

На Международното изложение за потребителска електроника (CES) през януари 2013 г. Sony демонстрира LCD телевизор, оборудван с оптичен материал с квантови точки QDVisions „ColorIQ“. Този LCD телевизор е наречен „Triluminos“ и NTSC съотношението на цветовата гама е 70% по -високо от оригиналното. Увеличено до 100%, като се използва технологията на квантовите точки на QDVision', може да се получи същата мощност на цветови израз като органичния EL.

3. План за проектиране на British Nanoco

Nanoco, британски доставчик на материали с квантови точки, си сътрудничи с Dow Chemical в областта на технологиите без кадмий за внедряване на пазара на квантови точки. В момента основната технология на компанията'-производството на" CFQD" (квантови точки без кадмий), който не съдържа токсичния елемент кадмий (Cd), все още е ограничен до няколко килограма годишно, което не е достатъчно, за да отговори на нарастващия пазар, съсредоточен върху LCD панелите. трябва. За да създаде мащабна производствена система, компанията подписа изключително лицензионно споразумение с Dow Chemical. Целта е да се използват производствените мощности и веригата на доставки на Dow Chemical' в областта на химиката, за да се подготвят за бъдещо разширяване на пазара. Технологията, използвана от двамата партньори, е" On-Surface" метод, при който листовият материал с квантови точки, поставени между филмите, се поставя между подсветката и LCD панела. С оглед на стабилността на материалите с квантови точки и характеристиките на лесното им вграждане в течнокристални панели, методът On-Surface е приет, за да спечели пазара.

(2) Технология на светодиод с квантови точки

Технологията на светодиоди с квантови точки, QLED технологията, е нов тип технология за производство на светодиоди, базирана на електролуминесцентните характеристики на квантовите точки и е истински диод с квантови точки. Технологията за подсветка на базата на квантови точки е по същество LCD с квантова точка, тоест панел с квантова точка плюс течни кристали, което е подобрение на съществуващия LCD, а не QLED в истинския смисъл.

(1) Основни принципи на QLED технологията

Принцип на електролуминесценцията с квантови точки (EL): Електролуминесценцията на QLED обикновено се дължи на директна рекомбинация чрез инжектиране на носител, пренос на резонансна енергия по Форстър или комбинация от двете. След инжектиране на електрони и дупки има два начина за постигане на електролуминесценция: a. Електроните и дупките се инжектират директно в една и съща квантова точка, за да се осъществи луминесценция на рекомбинация на радиация в квантовата точка; б. Инжектирайте електрони и дупки в органични вещества. Дупките образуват екситони и след това пренасят енергия към квантовите точки под формата на трансфер на резонансна енергия по Форстър. Екситон, двойка електрон-дупка, се генерира в квантовата точка и накрая двойката електрон-дупка се рекомбинира, за да излъчи фотон. Тези два подхода съществуват едновременно, което може да увеличи максимално светлинната ефективност на QLED.

(2) Четири основни типа структура на QLED

Тъй като електрозадвижваният QLED е изобретен през 1994 г., устройството е претърпяло четири структурни разработки и промени, а неговата яркост и външна квантова ефективност са значително подобрени.

1. Тип I: използвайте полимер като слой за транспортиране на заряд

Тази структура използва полимер като носещ транспортен слой и е най -ранната структура на QLED устройство. Типичната му структура на устройството се състои от чисти ядрени квантови точки CdSe и двойни полимерни слоеве или смес от двата, притиснати между два електрода. Тази структура използва чисто ядро ​​CdSe с нисък квантов добив и има очевидна електролуминесценция, паразитна в полимера, така че устройството има по -ниска външна квантова ефективност (EOE) и по -малка максимална яркост.

2. Тип II: Използвайте органични малки молекули като слой за транспортиране на заряд

През 2002 г. Coe et al. предложи структура на QLED устройство тип II, комбинираща еднослойни квантови точки и двуслойни OLED, използвайки органични материали с малки молекули като транспортен слой носител. Тази структура позволява добавянето на еднослоен слой от квантови точки на базата на OLED за разделяне на процеса на транспортиране на носителя и процеса на излъчване на светлина през органичния слой, като по този начин се подобрява външната квантова ефективност на OLED.

Комбинирането на OLED структурата с един слой квантови точки позволява на хората да видят надеждата за подобряване на ефективността на QLED. Това структурирано устройство не само има всички предимства на OLED, но също така може да подобри спектралната чистота на устройството и да реализира настройката на светещия цвят. Използването на органичен слой обаче води до намаляване на стабилността на устройството във въздуха. Подобно на традиционните OLED, QLED с тази структура трябва да бъдат опаковани, което увеличава производствените разходи и ограничава гъвкавостта. В допълнение, изолацията на самия органичен полупроводников материал ограничава по-нататъшното оптимизиране на плътността на тока на устройството, което от своя страна ограничава яркостта на излъчване на светлина на устройството, а широкият светоизлъчващ спектър на органичния полупроводников материал не е благоприятстващи оптимизирането на чистотата на цветовете на устройството.

3. Тип III: Транспортният слой на всички неорганични носители

В сравнение с тип тип структура II, този тип структура замества транспортния слой на органичния носител с неорганичен транспортен слой носител. Това значително подобрява стабилността на устройството във въздуха и позволява на устройството да издържа на по -високи плътности на тока. Caruge et al. използва метода на разпръскване за получаване на изцяло неорганичен QLED с цинков калаен оксид и никелов оксид като съответно електронен и дупчив транспортни слоеве. Максималната плътност на тока, която устройството може да издържи, достига 4Acm-2, но външната квантова ефективност е по-малка от 0,1 %. Ниската ефективност на устройството се дължи на разрушаването на квантовите точки по време на разпръскването на оксидния слой, дисбаланса на инжектирането на носителя и гасенето на флуоресценцията на квантовите точки, генерирана, когато квантовите точки са заобиколени от проводими метални оксиди.

4. Тип IV: Транспортният слой на органичната дупка се смесва с неорганичния електронен транспортен слой

Типът структура тип IV използва органични и неорганични смесени транспортни слоеве за създаване на QLED устройства. Структурата обикновено използва N-тип неорганични метални оксидни полупроводници като електронен транспортен слой и Р-тип органични полупроводници като транспортиращ слой на дупките. QLED на хибридната структура има висока външна квантова ефективност и висока яркост едновременно. Сред тях Qian et al. съобщава, че външната квантова ефективност е 1,7%, 1,8%, 0,22%, а максималната яркост е 31000cdm-2, 68000cdm-2, 4200cdm-2 червена, зелена и синя QLED смесена структура.

Наскоро беше разработен 4-инчов цветен QD-LED дисплей, използващ хибридна структура тип IV. Използвайки технология за микроконтактен печат, разделителната способност на разтворения цветен QLED дисплей достига 1000 ppi (размерът на пиксела е 25 μm).

В сравнение с типа тип структура II, дебелината на филма с квантови точки, използвана в структурите от тип III и тип IV, надвишава един слой до 50 nm. Следователно, работният механизъм от тип структура тип IV се фокусира върху механизма за инжектиране на носителя, а не върху механизма за трансфер на енергия на Forster.

(3) Метод на подготовка на QLED устройството

В метода за подготовка на QLED устройства, технологиите за подготовка, които са успешно доказани, включват технология за разделяне на фазите, мастилено -струйна технология и технология за трансфер.

1. Технология на разделяне на фазите

Технологията за разделяне на фазите може да подготви добре подредени колоидни монослойни квантови точки с голяма площ. Филмът с квантови точки може да бъде приготвен от смесен квантов разтвор от органичен ароматен материал и алифатен материал чрез използване на метод на спин покритие. По време на сушене с разтворител двата различни материала се разделят, за да образуват желана еднослойна квантова точка върху повърхността на органичния полупроводник. Този метод е надежден, гъвкав и може да бъде прецизно контролиран едновременно с добра повторяемост. Концентрацията на разтвора, съотношението на разтвора, разпределението на размера на квантовите точки и формата на квантовите точки влияят върху структурата на филма. Ако контролирате добре тези фактори, можете да получите QLED с висока ефективност и висока наситеност на цветовете. Въпреки това, тъй като този метод използва спин покритие, той може да произвежда само монохроматични екрани.

2. Мастилено -струйна технология

За пълноцветните дисплеи се надяваме да намерим процес на подготовка, който може да създаде еднослоен модел на квантова точка, без да поставя повече изисквания към материалите и структурите на устройствата. Мастилено -струйният процес е технология за подготовка, която отговаря на тези условия. Мастилено-струйната технология е да се използват печатащи дюзи на микроново ниво за пръскане на приготвения&мастило" със специални функции на

Пикселни единици се оформят върху шарени ITO субстрат. Използването на метода за пръскане може точно да контролира количеството и позицията на разпределението при поискване, което може да намали производствените разходи, а също така може да реализира голяма площ и дисплей с голям размер.

3. Трансферна технология

Технологията за прехвърляне е първо да се нанесе разтворът на квантовата точка върху силициевата плоча, след това да се изпари и след това да се натисне изпъкналата част в слой с квантова точка, да се отстрани повърхностният слой и да се прехвърли върху стъклен субстрат или пластмасов субстрат. Този процес постига най-много прехвърляне на подточка към субстрата.

(4) Основните проблеми на текущия QLED

1. Разходи за подготовка

Производствените разходи на QLED устройствата могат да бъдат грубо разделени на цената на суровините и производствените разходи за обработка на тези материали. Тъй като QLED понастоящем използват подобни технологии за обработка на тънкослойни инструменти, като например мастилено-струен и микроконтактен печат, количествено определяне на термичното изпарение и разпръскване и т.н., въпреки че QLED имат много по-ниска цена от OLED по отношение на структурата и технологията на производство, те изискват висока -търсене на производствена среда. Все още има известно разстояние между него и комерсиализацията.

2. Срок на експлоатация

Понастоящем животът на QLED устройства при най-ниска яркост на видеото (100cd/m2) е само 100-1000 часа, което е далеч по-малко от продължителността на живота, необходима на дисплея (повече от 10 000 часа). Поради липсата на задълбочени теоретични изследвания в момента, може да има много фактори, които причиняват краткия живот на устройството. Тъй като QLED устройствата се развиха до известна степен на базата на OLED, присъщата нестабилност на органичната материя като слой за пренос на заряд на QLED може да бъде причина за техния кратък живот. На тази основа подобряването на стабилността на органичната материя в устройството се превърна в изследователска посока за увеличаване на продължителността на живота на QLED.

Трето, прилагането на LED с квантова точка

Светодиодите с квантови точки имат предимно две посоки на приложение: едната е LCD с квантова точка, използваща технология за подсветка на квантови точки, а другата е светодиод с квантови точки QLED. В тези две направления на приложение, прилагането на LCD с квантови точки е сравнително просто и зряло и се появиха доста продукти, докато QLED все още е в непрекъснато развитие и усъвършенстване.

(1) Предимства на приложението на LED с квантова точка

Тъй като светодиодите с квантови точки използват материали с квантови точки, те естествено имат много предимства пред органичните флуоресцентни материали.

(2) Преглед на развитието на приложения с LED квантова точка

(1) През 2010 г.

LG демонстрира нов тип панел на Международната информационна информационна конференция на SID. Панелът използва светодиоди с квантова точка като източник на фонова светлина. Чистотата на цветовете на LCD панела ще бъде допълнително подобрена, като по този начин ще се разшири цветовата гама на дисплея на панела с 30%.

(2) 2011

NanoPhotonica, разработчик на съвременни материали, направи голям и възможен пробив в технологията за LED дисплеи с квантови точки, която скоро ще бъде използвана в масовото производство на дисплеи. Дисплеите, произведени с технологията NanoPhotonica-QLED, ще имат по-добро качество на картината, докато консумацията на енергия ще бъде намалена с 30%, цената ще бъде намалена със 75%, а експлоатационният живот ще се удвои. Той има широк спектър от приложения и може да се използва в дисплеи с различни размери. Зад широката гама от приложения стои рентабилната технология за мастилено-струен печат, която не изисква вакуумно изпаряване.

Samsung Electronics използва органичния слой и неорганичния слой като транспортни слоеве на електрони и дупки съответно на светоизлъчващия слой с квантови точки, за да произвежда светодиоди с квантова точка. Чрез моделиране на филма с квантови точки по метода на прехвърляне, Samsung Electronics е произвела прототип на 4-инчово пълноцветно QLED дисплейно устройство с активна матрица.

QDVision демонстрира 4-инчов пълноцветен LED дисплей с квантова точка на SID. Качеството на изображението и ефективността на дисплея са достигнали нивото на съществуващите OLED. QDVision очаква да постигне масово производство на LED дисплеи с квантова точка в рамките на 3-5 години.

Nanosys демонстрира технология QDEF за подобряване на квантовите точки на SID през 2011 г. Тази технология добавя филм за подобряване на квантовите точки между модула за подсветка на LCD дисплея и модула на дисплея, което може да увеличи цветовата гама на съществуващия LCD дисплей с 50%. %, достигайки нивото на цветовата гама с OLED.

През 2011 г. Nanosys разработи 47-инчов LCD телевизор с висока разделителна способност с цветова гама от 80% NTSC, като използва светлоизлъчващ филм със синя LED възбуждаща светлина като източник на фонова светлина.

(3) 2013

През юни 2013 г. Sony пусна LCD телевизор от висок клас, който използва технология с квантови точки в подсветката. През октомври същата година Amazon пусна таблетен компютър, който използва квантови точки в LCD подсветката.

(4) 2014

През април VX2457sml на ViewSonic, водеща световна технологична марка в САЩ, е представител на технологията с квантови точки. С технологията за показване на квантови точки броят на цветовете, които могат да се показват, може да бъде допълнително увеличен, а цветовата гама на дисплея на панела може да бъде увеличена до 99% AdobeRGB, LCD Чистотата на цветовете на панела също е значително подобрена и качеството на изображението е подобрено, като по този начин се предоставя на потребителите професионален и изключително реалистичен цветен дисплей.

През септември Samsung Electronics, LGE и TCL изложиха за първи път LCD телевизори, използващи технология за подсветка с квантови точки, на Международното изложение за потребителска електроника (IFA) в Берлин. Сред тях Samsung Electronics ще произвежда масово QDLCD телевизори през първото тримесечие на следващата година. SDC ще предостави Opencell. Първата партида продукти ще бъде с размер 55 инча и 66 инча и ще бъде позиционирана на пазара на ултра висок клас.

TCL ще използва Huaxing 55-инчов UHD панел и 3MQDEF, с цветова гама от 105%, и планира да го произвежда масово още в края на 2014 г. LGE също си сътрудничи с QDvision за разработване на технология за подсветка с квантови точки и планира да пусне QDLCD телевизори, но продуктовата му стратегия през 2015 г. все още ще се фокусира върху OLED продуктите. Sony също има планове за пускане на QDLCD телевизионни продукти над 55 инча.

В началото на 2014 г. Службата за патенти и търговски марки на САЩ одобри патент, наречен"um Dot Enhanced Display with Dichroic Filter" подадена от Apple през 2012 г. Патентът подробно описва технологията на квантовите точки и как тази технология се прилага в На мобилно устройство като iPhone.

(5) 2015

Samsung енергично популяризира новия&„SUHDTV &“; серия на изложението за електроника CES2015, подчертавайки неговите предимства в яркостта, възпроизвеждането на цветовете и детайлното представяне, които също са различни от обикновените UHD (Ultra HD) телевизори. Но по същество SUHD също се основава на технологията с квантови точки, но Samsung оптимизира нанокристалния и процесор за обработка на изображения, който изглежда по -добре от предишния 4KLED телевизор с подсветка.

На CES2015 TCL Group също проведе нова конференция за популяризиране на продуктите на изложението и пусна първата китайска телевизия с квантова точка H9700 за северен американски пазар с квантова точка, която се превърна в акцент на изложението CES в САЩ през 2015 г. .

(6) 2016

На изложението IFA през 2016 г. Samsung показа разнообразие от нови телевизори с голям екран. Телевизорите с квантови точки, базирани на SUHD, неочаквано заемат половината небе-в допълнение към 19 нови телевизора с квантови точки, обхващащи 43 инча до 88 инча, Samsung пусна и първия гейминг дисплей с квантови точки.

През септември TCL стартира важна есенна продуктова линия, стартирайки под-марката от висок клас&quo; Chuangyi" (Английско наименование&"; Xess &" пуснат на пазара след три месеца.

(3) Анализ на пазара на LED приложения с квантови точки

Пазарът на приложения на светодиоди с квантова точка е разделен на QLED и LCD с квантова точка. Тъй като комерсиализацията на QLED не е достатъчно зряла, настоящият пазар на LED приложения с квантови точки е основно зает от LCD с квантови точки.

(1) Глобална пазарна прогноза за QLED приложения

Въпреки че сега всички погледи са насочени към LCD с квантови точки, QLED е истинският светодиод с квантови точки, който се очаква да се превърне в следващото поколение OLED дисплейна технология. Според прогнозната прогноза на IDTechExResearch, пазарният размер на QLED може да достигне 11,2 милиарда щатски долара до 2026 г., а пазарният размер на полето за показване е 9,6 милиарда щатски долара, което представлява около 85%.

Фигура 26: Прогноза за мащаба на пазара на QLED приложения

(2) Глобална пазарна прогноза за LCD приложения с квантови точки

Технологията за показване на квантови точки съществува от 90 -те години на миналия век, но едва наскоро стана популярна на телевизионния пазар. LCD панелите се разработват от десетилетия и основното подобрение се крие в развитието на технологията за подсветка. LED подсветката вече се превърна в мейнстрийм и има по -добри дисплейни ефекти от традиционните подсветки с флуоресцентна лампа със студен катод. Но очевидно LED подсветката не е панацея. Така нареченият" WhiteLED" има много широк спектър. Следователно, за да се покажат по -наситени червени, зелени и сини цветове, е необходима по -прецизна технология на затъмняване, а има и някои пречки. Самосветящият се OLED има по-добър ефект на възпроизвеждане на цветовете, но цената е много висока, приемането на пазара е ниско, а масовото производство в голям мащаб е много нереалистично. Квантовите точки са по -ефективна технология за показване в технологията за дисплей с течни кристали. Квантовите точки могат да преобразуват източници на чиста синя светлина в червено и зелено, да потискат цветовете и да постигнат по -балансиран изход на трите основни цвята. В същото време консумацията на енергия и цената му също са по -ниски от OLED. Като се има предвид, че технологията с квантови точки може да донесе по-висока енергийна ефективност и цветово представяне, като същевременно намали разходите, LCD с квантови точки може скоро да се превърне в най-популярния избор на телевизионния пазар от висок клас.

Пазарният размер на LCD с квантова точка през 2015 г. беше 77,6 милиона щатски долара, като се очаква размерът на пазара да достигне 477 милиона щатски долара до 2020 г., което е увеличение от 515%на годишна база. Може да се види, че пазарният размер на LCD дисплеите с квантови точки ще покаже експлозивен растеж през следващите пет години, с огромен потенциал.

Фигура 27: Прогноза за квантовия размер на LCD пазара

LCD с квантова точка има три опаковъчни форми: On-Surface, On-Edge и On-Chip. В момента първите два метода са основните форми на опаковане на LCD с квантови точки. През 2015 г. пазарният размер на LCD с квантови точки, опакован под формата On-Surface и On-Edge, беше съответно 69,5 милиона щатски долара и 8,1 милиона щатски долара, а пазарният размер се очаква да бъде 425,4 милиона щатски долара и 16,1 милиона щатски долара до 2020 г., съответно. Пазарният размер на формата On-Surface се увеличава всяка година, а пазарният размер на формата On-Edge през 2018 г. се очаква да достигне 20,2 милиона щатски долара, последван от низходяща тенденция. Квантовият LCD, опакован във формат On-Chip, се очаква да има пазарен размер от 7 милиона щатски долара през 2018 г. и да достигне 3570 щатски долара през 2020 г., което ще надхвърли пазарния размер на пакета с формат On-Edge. Повърхностната опаковка е основният избор за LCD дисплеите с квантови точки. Пазарният дял през 2015 г. беше 89,6%, като се очаква той да представлява 89,1% през 2020 г.

Благодарение на отличните си характеристики, квантовият LCD ще бъде широко използван в телевизионния дисплей (телевизор), мониторен дисплей (монитор), дисплей на преносим компютър (преносим компютър), дисплей на таблетен компютър (таблет) и дисплей на мобилен телефон (смартфон). През 2015 г. пазарният размер на телевизора, монитора и таблета беше съответно 73,5 милиона щатски долара, 3,5 милиона щатски долара и 500 000 щатски долара, а пратките бяха съответно 1,4 милиона, 400 000 и 100 000 броя. Размерите на пазара се очаква да бъдат съответно до 2020 г. За 41,3 милиона щатски долара, 24,2 милиона щатски долара и 19,3 милиона щатски долара доставките са 24,5 милиона единици, 3,2 милиона единици и 4,7 милиона единици. През 2016 г. пазарният размер на преносими компютри беше 700 000 щатски долара, с пратки от 100 000 единици. Смята се, че до 2020 г. пазарният размер ще бъде 4 милиона щатски долара, с пратки от 800 000 единици. Пазарният размер на смартфоните през 2018 г. беше 1,1 милиона щатски долара, с пратки от 500 000 единици. Смята се, че до 2020 г. пазарният размер ще бъде 13,5 милиона щатски долара, с пратки от 7,4 милиона единици. Quantum dot TV е основното приложение на LCD с квантова точка, което представлява около 94,8% от общия пазар през 2015 г. и се очаква да бъде около 87,2% през 2020 г.

Фигура 31: Прогноза за доставка за LCD приложения с квантови точки

През следващите пет години телевизорите с квантова точка ще заемат по -голямата част от пазара на LCD приложения с квантови точки. През 2015 г. доставките на 40-49-инчови телевизори с квантова точка бяха 100 000 единици, 50-59 инча бяха 800 000 единици, а 60-69 инча бяха изпратени. Инчът е 400 000 единици, а доставките до 2020 г. се очаква да достигнат съответно 8,3 милиона единици, 11,9 милиона единици и 3,9 милиона единици. Смята се, че доставката на телевизори с квантова точка, по-големи от 70 инча, ще бъде 100 000 броя през 2017 г. и 400 000 броя до 2020 г. 40-60 инча е основното търсене на телевизори с квантова точка, което представлява 69,2% от общите доставки през 2015 г. и 82,5 % през 2020 г. За разлика от това, търсенето на повече от 70 инча е малко.

Фигура 33: Прогноза за доставка на различни размери на телевизори с квантова точка

4. Големи световни производители на квантови точки

Понастоящем в света има около 60 звена, които извършват изследвания на квантови точки, включително предприятия, университети, изследователски институции и др. Сред тях трите водещи световни производители на материали с квантови точки-Nanoco в Обединеното кралство, QDVision в САЩ и Nanosys в Германия, постепенно са формирали ситуация с три крака, тези три компании почти са разделили пазара, а Hangzhou Nanojing Technology Co., Ltd. е единственото местно предприятие с възможности за изследване и развитие на технологиите с квантови точки.

(1) Големи чуждестранни компании с квантови точки

(1) Nanoco, Великобритания

Британската Nanoco е създадена през 2001 г. и нейната пазарна позиция е да бъде производител и доставчик на екологично чисти квантови точки без кадмий (CFQD). Той си сътрудничи с Dow Chemical в Съединените щати, за да произведе пробно производство на дисплеи с течни кристали, използващи квантови точки без кадмий (Cd). Това беше демонстрирано по време на&„SID2014 &“; на 2 юни и прие" On-Surface" пакетна форма, но няма публични доклади за продуктите на приложението. В допълнение, предстоящото масово производство на материали за подсветка от квантови точки на Samsung идва главно от Nanoco и Dow Chemical. Текущата пазарна капитализация на компанията' е 196 милиона долара.

Оперативният доход и нетната печалба на Nanoco' през 2015 г. са съответно 3,2 милиона щатски долара и 12,9 милиона щатски долара. В продължение на шест поредни години нетната печалба беше отрицателна и се разширяваше и беше на загуба. Оперативният му доход през 2015 г. идва от три части: приход от лицензионни възнаграждения и лицензи, материали с квантови точки и технически услуги, от които материалите с квантови точки представляват 21,9% от оперативния му доход.

Преглед на бизнеса с материали с квантови точки на Nanoco:

1. Дисплей с подсветка: CFQD може значително да увеличи цветовата гама на дисплея (увеличаване с 30%), за да направи изображението по -реалистично, цветът е по -красив и няма нужда да променяте съществуващия режим на LCD и LED дисплей, цената е по -ниска и е по -лесно да се използва от по -голямата част от LCD (LED), приети от производителя. Посока на приложение: панел за мобилен телефон, таблетен компютър, компютърен дисплей, телевизор и др.

2. Осветление: Чрез контролиране на размера на CFQD, цветовата температура и индексът на цветопредаване на светлината могат да бъдат точно регулирани, така че да отговарят на индивидуалните нужди на клиентите за светлина. В допълнение, поради по-отличната ефективност на фотоелектрическо преобразуване на CFQD, използването на LED източници на светлина може да бъде намалено, за да се постигнат по-икономични цели. Посока на приложение: LED опаковки, LED осветителни устройства, LED лампи, LED осветителни продукти и др.

3. Слънчева енергия с тънък слой: Наночастиците (CIGS), произведени от Nanoco, имат много добра ефективност на фотоелектрично преобразуване. За разлика от настоящите методи за обработка, наночастиците могат да се използват за производство на тънкослойни слънчеви клетки по метода на разтвора, а степента на използване на материала достига 90%, което е много по -високо от настоящия метод на изпаряване и разпръскване

Метод на снимане

4. Биомедицина: водоразтворим CFQD и функционален CFQD, насоки на приложение: биоизображение, in vivo и in vitro in vivo диагностика.

(2) QDVision, САЩ

QDVision на САЩ е основана през 2004 г. от изследователи от световноизвестния Масачузетски технологичен институт (MIT), включително Moungi Bawendi, бащата на технологията за квантови точки. В допълнение към притежаването на повече от 250 патента и висящи патенти, той е получил и одобрения от САЩ. Много награди, включително известната" Президентска награда за зелена химия" издадено от Агенцията за опазване на околната среда. Той си сътрудничи с Nexxus Lighting от САЩ, за да пусне търговски източник на осветление с квантови точки през 2009 г. Лампата с подсветка с квантови точки, пусната през 2013 г., беше приложена към телевизора на Sony Corporation в Япония, използвайки&"On-Edge"" метод на опаковане. QDVision твърди, че месечната му продукция от оптични компоненти с квантова точка може да достигне 1 милион.

QDVision е лидер в областта на технологията за квантови точки. Неговата технология за изобразяване на квантови точки ColorIQ предоставя уникално компонентно решение, което позволява на дисплея да извежда" пълна гама" цветове. От 2013 г. компанията е продала повече от един милион оптични устройства ColorIQ и продължава да си сътрудничи с марки на пазара на телевизори и дисплеи, включително TCL, Hisense, Philips и Konka. Телевизорите и дисплеите с квантова точка, използващи технологията ColorIQ, са регистрирани в Китай, Япония и Европа.

ColorIQ технологията за квантови точки е напреднала полупроводникова технология, излъчваща светлина, разработена от QDVision. Свързаните продукти са изработени от материали с квантови точки, които могат да излъчват много чиста и наситена тесна честотна лента червена, зелена и синя светлина. Чрез интегрирането на оптични компоненти ColorIQ и технологията на дисплея на клиента, LCD телевизорите могат да постигнат по -широка цветова гама и 100% стандарт NTSC. Посока на приложение: LCD телевизор с голям екран, персонален компютър, монитор на работна станция, смарт телефон, поле за осветление и др.

(3) Nanosys, Германия

Германският Nanosys е основан през 2001 г. и е един от лидерите в технологията за квантови точки. Компанията притежава повече от 300 патента, свързани с квантовите точки. През 2012 г. тя си сътрудничи с 3M за разработване на технология с дебел филм с квантови точки (QDEF). , Използването на технологията QDEF може не само да разшири цветовата гама от 70%от NTSC до 100%, но и да увеличи светлинната ефективност, изразена чрез съотношението на яркостта на LCD панела към мощността на подсветката с около 50%. Той приема" On-Surface" Пакетна форма.

Бизнесът на Nanosys с квантови точки включва основно концентрати с квантови точки и QDEF технология. В момента компанията разполага с най-голямата производствена база в света за концентрати с квантови точки с годишна продукция от 25 тона и годишно снабдяване с 6 милиона 60-инчови телевизори с квантови точки.

Със способността на материали с подточки, серия от нови продукти с квантови точки, като тръби с квантови точки, ще бъдат пуснати след 2015 г. Компанията е установила тясно сътрудничество с някои известни марки компютри и монитори като 3M, Samsung, Sharp и LG и неговите продукти се използват широко в таблетни компютри, телевизори, смартфони и др.

(2) Големи местни компании с квантови точки

(1) Hangzhou Najing Technology Co., Ltd.

Najing Technology е създадена през август 2009 г. Това е национално високотехнологично предприятие с основни технологии за полупроводникови квантови точки. Основният му бизнес е изследване, производство и технология на приложение и разработване на продукти на нови материали с квантови точки. Дизайнът, синтезът и модификацията на повърхността на Dot material' са на водеща позиция в света и това е единствената местна компания, включена в Новия трети съвет. Той има силни научноизследователски възможности и настоящата му пазарна стойност е 1,63 милиарда юана.

Оперативният доход и нетната печалба на Najing Technology през 2015 г. са съответно 7,31 милиона юана и -4,9 милиона юана. Нетната печалба за четири последователни години е отрицателна, но загубите през последните три години намаляват. Материалите за квантови точки на компанията' и техните приложения са в периода на въвеждане и проверка на пазара. Въпреки че има незаменими технологични конкурентни предимства и продуктите от приложението му, включително квантови тръби, са започнали масово производство, все още съществуват загуби, преди да се формира обективен оперативен доход. Оперативен риск. Оперативният му доход през 2015 г. идва от пет части: осветителни продукти, полупроводникови луминесцентни материали, технически услуги, биологични продукти и продукти за излагане. Оперативните приходи представляват съответно 56,8%, 26,2%, 11,4%, 4,7%и 1%. Показване на продуктите Пропорцията е малка.

Преглед на основния бизнес на Najing Technology'

1. Материали с квантови точки: разделени на четири продуктови системи-реактиви за квантови точки, съдържащи кадмий, реактиви за квантови точки без кадмий, метални нанокристали и оксидни нанокристали, които се използват широко в устройства, излъчващи светлина, слънчеви клетки, катализа, биомаркери и биомедицина Основни изследвания и разработка на приложения в други области.

2. ColorIn технология за показване на квантови точки: Продуктите включват устройства за преобразуване на светлина с квантови точки (Q-LCD) и филми за преобразуване на светлина с квантови точки (QLCF), които са широко използвани в терминални продукти като телевизори, монитори и мобилни телефони.

3. QLED: Изследователският център за проекти за печат и дисплей OLED е създаден и индустриалното развитие на технологията за печат и дисплей QLED се насърчава активно.

4. Биомедицина: Създадено изцяло дъщерно дружество, Beijing Najing Biotechnology Co., Ltd., посветено на прилагането и популяризирането на квантовите точки в областта на науките за живота. Продуктите включват маркери за квантови точки, комплекти за етикетиране на квантови точки, платформи за бърза проверка с квантови точки и др.

5. Естествена светлина от нанокристал: Използвайки изключителния нанокристал с квантови точки, комбиниран с глобалната разрешена технология за дистанционно възбуждане CREE в Съединените щати, е разработено 3D силиконово сферично масково излъчващо светлина устройство, базирано на технология за симулация на естествен светлинен спектър, което припокрива повече над 95% от естествената светлина и здравия видим спектър. Това е най -близкият източник на изкуствена светлина до естествената светлина.