在量子點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用于液晶顯示產(chǎn)品的各種解決方案中,On-surface的方案已被業(yè)界認(rèn)為在未來幾年中最具有發(fā)展?jié)摿?;量子點(diǎn)色彩增強(qiáng)膜(簡稱量子點(diǎn)膜)是這個方案的關(guān)鍵產(chǎn)品,那么量子點(diǎn)膜都有哪些衡量指標(biāo)呢?
1. 色域覆蓋范圍(Color Gamut Coverage)
這是量子點(diǎn)被用于液晶顯示的初衷—提升液晶顯示器的色彩再現(xiàn)能力。簡言之,顯示器的色域高低取決于所使用的紅色和綠色兩種量子點(diǎn)在藍(lán)光激發(fā)時各自所發(fā)出的光的峰值的位置與半峰寬。而這兩個指標(biāo)均與量子點(diǎn)納米晶體粒徑的大小以及所包覆的外殼的厚度有關(guān)。量子點(diǎn)的化學(xué)合成過程是一個結(jié)晶的過程,關(guān)鍵在于如何精確地控制各種反應(yīng)條件,從而在納米尺度上精確地控制所析出的晶體的尺寸和形態(tài)。多達(dá)數(shù)十個反應(yīng)參數(shù)不是單靠理論就可以知道******配置的,更需要在數(shù)千次反復(fù)實(shí)驗(yàn)中才能找到具體規(guī)律。
需要澄清的一個事實(shí)是,在量子點(diǎn)用于液晶顯示器的實(shí)踐過程中,特別是使用紅、綠、藍(lán)三原色的系統(tǒng)中,人們發(fā)現(xiàn)并非色域的技術(shù)指標(biāo)越高越好。在這樣的系統(tǒng)中,更高的色域?qū)?yīng)著紅、綠、藍(lán)三原色更窄的半峰寬。然而由于不同的人對色彩的感受的主觀差異性,當(dāng)半峰寬過窄時,這種差異則被明顯放大,也就是說對于同一臺電視,不同人看到的顏色是不一樣的。因此目前市場上較成熟的量子點(diǎn)膜產(chǎn)品并不追求色域上的極致,而是適可而止。
崇越公司的量子點(diǎn)膜的色域選取參照國際主流的標(biāo)準(zhǔn),例如NTSC的100% 到105%的覆蓋率,或者可以根據(jù)用戶需求按Adobe RGB 或DCI-P3的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。
2. 能耗效率( Energy Efficiency )
影響一臺液晶顯示器的能耗效率的因素有很多。對于使用量子點(diǎn)技術(shù)的顯示器,所用量子點(diǎn)材料的內(nèi)部量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE)是一個關(guān)鍵影響因素。根據(jù)一些最新發(fā)表的論文,硒化鎘量子點(diǎn)的量子效率在實(shí)驗(yàn)室中已可以做到接近理想的100%,然而這樣的技術(shù)目前缺乏實(shí)用性。市場上較成熟的硒化鎘量子點(diǎn)產(chǎn)品的IQE一般是在80%左右;至于無鎘量子點(diǎn)產(chǎn)品,盡管有公司聲稱IQE也可以做到80%,但從市場上可以取得的產(chǎn)品實(shí)測其IQE只有65%左右。
在目前的量子點(diǎn)膜中一般是把發(fā)綠色光和發(fā)紅色光的兩種量子點(diǎn)按一定比例均勻混合。這樣入射的藍(lán)色光的一部分直接轉(zhuǎn)換成綠色光,一部分直接轉(zhuǎn)換成紅色光;由于紅色量子點(diǎn)在綠色光譜范圍也有很強(qiáng)的吸收,一部分剛被轉(zhuǎn)換成的綠色光進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換成紅色光,也就是所謂的二次吸收轉(zhuǎn)換,這也解釋了為什么一般綠色量子點(diǎn)的用量是紅色量子點(diǎn)的4~8倍。很明顯這種二次轉(zhuǎn)換的效率大大低于直接轉(zhuǎn)換的效率。
3. 制造成本(Manufacturing Cost)
我們從兩個角度來討論成本問題。首先是量子點(diǎn)膜本身的制造成本。首當(dāng)其沖是量子點(diǎn)材料本身。早些年量子點(diǎn)的合成工藝為了達(dá)到合格的量子效率以及半峰寬,不得不大量使用昂貴的劇毒的有機(jī)磷溶劑(TOPO),不但環(huán)境影響巨大,成本亦高居不下,甚至數(shù)十倍于黃金的價(jià)格。國內(nèi)近些年出現(xiàn)的一個趨勢是使用低毒的有機(jī)溶劑替代有機(jī)磷溶劑,成本大幅下降。由于量子點(diǎn)的合成工藝往往都是一個量子點(diǎn)產(chǎn)品的公司核心技術(shù),因而每家公司都對自己的核心工藝守口如瓶。
使用對環(huán)境無毒副作用的有機(jī)溶劑的量子點(diǎn)合成工藝,并且實(shí)現(xiàn)對所有溶劑的回收再利用,大大降低整體量子點(diǎn)的生產(chǎn)成本是量子點(diǎn)公司必須解決的問題。
量子點(diǎn)膜成本的另一部分是封裝用的水氧阻隔膜的成本。隨著量子點(diǎn)本身的成本的降低,阻隔膜的成本所占的比例已經(jīng)與量子點(diǎn)本身相當(dāng)甚至超過。市面上阻隔膜的供應(yīng)商不是很多,且質(zhì)量參差不齊,交貨周期較長,在一定程度上成為量子點(diǎn)膜市場成長的一個瓶頸。
除了量子點(diǎn)膜本身的成本,其在液晶顯示器里使用,造成的系統(tǒng)成本的增加則更為下游廠商所關(guān)注。比如目前市場上的無鎘的量子點(diǎn)膜由于其量子轉(zhuǎn)換效率偏低,為了達(dá)到相同的亮度指標(biāo),勢必要增加背光源的功率,而這又會進(jìn)一步造成對散熱的要求的提高,以及驅(qū)動電路的改變,這便造成整體系統(tǒng)成本的上漲大大超過了量子點(diǎn)膜本身的成本。
高效能超低鎘含量量子點(diǎn)膜產(chǎn)品則能夠大大提高了系統(tǒng)的光轉(zhuǎn)換效率,放寬了對散熱、驅(qū)動功率的要求,使得其系統(tǒng)的成本也降低。而這對于量子點(diǎn)膜從少量高端市場向更為廣大但對成本更為敏感的中端市場邁進(jìn)具有重大意義。
4. 穩(wěn)定性(Stability)
量子點(diǎn)膜的穩(wěn)定性也是下游廠家最為關(guān)心的問題。眾所周知,量子點(diǎn)材料本身非常不穩(wěn)定,極容易被氧化失效,因此常見的方法是把量子點(diǎn)封裝在兩層水氧阻隔膜的夾層中。水氧阻隔膜的一般做法是在諸如PET等基膜上使用真空濺射、化學(xué)氣相沉積法、甚至單原子層沉積法沉積上一層致密的氧化硅,使得水蒸氣和氧氣的透過率大幅降低,從而使封裝在里面的量子點(diǎn)的穩(wěn)定性可以延長到數(shù)萬小時。另外一種方法是通過對量子點(diǎn)的外殼的改進(jìn),以及對分散量子點(diǎn)的UV固化膠水的配方的優(yōu)化,使得其量子點(diǎn)本身的穩(wěn)定性大大提高,因此大幅降低了對阻隔膜水汽和氧氣透過率的要求。
高效能超低鎘含量量子點(diǎn)膜技術(shù)這不僅開啟了量子點(diǎn)膜使用其他更低成本的封裝方法,擺脫了對阻隔膜供應(yīng)鏈的依賴;也意外解決了一直困擾量子點(diǎn)膜生產(chǎn)廠家的一個難題,就是邊緣失效的問題。穩(wěn)定性的另外一個方面則反映在量子點(diǎn)膜規(guī)?;a(chǎn)的良品率上。UV涂覆光固化的方法已經(jīng)被證實(shí)是一種生產(chǎn)量子點(diǎn)膜的可行方法,該方法難度最高的地方就在于涂層厚度的均勻性與可重復(fù)性。
目前尚未有行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但一些下游電視廠家要求100um的涂層厚度的誤差在正負(fù)5um以內(nèi),否則便會出現(xiàn)肉眼可以察覺的條紋,嚴(yán)重影響良品率,進(jìn)而導(dǎo)致成本失控。
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