QLED小知识

量子点发光二极管（Quantum dot light-emitting diode, QLED）是一种以量子点最为发光层的电致发光器件，其结构和发光原理与OLED相似。图1是典型的QLED器件结构，包括透明电极、空穴注入与传输层、量子点发光层、电子传输层与金属电极。

图1. 典型的QLED结构

量子点是指粒径小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶体。量子点三个维度的尺度通常在10nm以下，内部的电子和空穴在各个方向上的运动均受到限制，量子限域效应(quantumconfinement effect)十分明显。应用于发光领域的量子点一般具有核-壳结构，表面由配体钝化，示意图如图2(a)所示。由于电子和空穴被量子限域，量子点具有分立的能级结构。这种分立的能级结构使得量子点具有独特的光学性质。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出荧光，荧光的波长由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。量子点的发光峰窄、发光颜色随自身尺寸可调、发光效率高，非常适合用作显示器件的发光材料。如图2(b)所示，量子点发射的半峰宽在30 nm左右，而传统的有机分子发射的半峰宽约100 nm。对比OLED，QLED具有理论发光效率更高、颜色可调、色域更广、色彩饱和度和鲜艳度更好、能耗成本更低等优点，使得量子点电致发光技术成为下一代新型显示技术的有利候选者。

图2（a）核-壳结构量子点示意图；（b）蓝、绿和红色QLED与发光颜色相同的OLED的电致发光光谱比较

关键量子点厂家制程

三星

由于量子点本身是无机纳米粒子，因此QLED无法如OLED一样采取蒸镀的方法制备。三星以及QD Vision分别展示了使用转印法（transfer printing）制备的AMQLED样机。转印法的基本思想是使用弹性模板与量子点（或纳米粒子）接触并施加压力，从而吸取图案化的量子点层，然后将至转移至背板上相应的像素区。

2011年，三星电子以有机层和无机层，分别作为量子点发光层的电子和空穴传输层，制备得到了量子点发光二极管。通过转印法对量子点薄膜图形化，三星电子公司制作了4英寸全彩有源矩阵QLED显示器件原型产品。三星研究人员首先将量子点溶液涂在硅板上，然后蒸发，再将突起部分进行压制成量子点层，去掉表层后转压到玻璃基板或塑料基板上，该过程就实现了量子点到基板的转移。该样机达到了100ppi的分辨率。同样的方法也适用于制备柔性QLED产品。转印法的工艺流程以及样机见图3。

(a)

(b)

(c)

图3 (a) 转印法制备图案化量子点薄膜的工艺流程 （b）量子点像素（c）三星展示的单色、柔性、全彩QLED样机。

QD Vision

QD Vision在2011年同样展示了4’的AMQLED样机。QD Vision采用的转印方法为Roll-to-roll的方式，理论上适宜制作更大尺寸的样机。其工艺流程以及样机见图4。

（a）

（b）

图4. （a）QD Vision使用的转印法工艺流程 （b）QD Vision展示的AMQLED样机

但是随着喷墨打印技术在OLED制备上的发展，喷墨打印法成为制备大面积AMQLED最可能的方式。AMQLED样机可以借助AMOLED开发过程中积累的成熟背板技术，并借鉴OLED的喷墨打印技术。与OLED器件相比，QLED器件的结构并不复杂，适用于喷墨打印技术。核心的难点在于纳米粒子墨水（量子点以及氧化锌）的开发、更适用于QLED的高效、深HOMO的空穴传输材料的开发，以及相应的纳米粒子墨水打印的工艺开发。