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为什么说薄膜型QD是降低总显示成本最有前途的技术?都有哪些方式?

行家说Display · 2018-09-04

根据Quantum Dot Materials and Technologies 2018-2028:Trends,Markets,Players ,IDTechEx Research的分析师认为,通过改进量子点(QD)材料来降低总显示成本的潜力巨大,其中薄膜型QD是最有前途的技术。

今天,除了研究用途之外,QD的主要市场是显示器。在这里,由于QD的超窄带发射,驱动器正在实现宽色域显示。该属性有助于将液晶显示器定位为对抗大尺寸高价位高色彩OLED显示器的可行竞争对手。

到目前为止,QD的材料特性已经定义了它们的用例。QD基本上仅作为“远程”荧光粉集成到显示器中。在一种实施方式中,将QD加载到树脂中,然后将树脂涂覆到膜上,然后将膜夹在两个阻挡(封装)层之间。这种布置称为薄膜型QD或QD增强薄膜(QDEF)。在另一种实施方式中,将QD放入放置在显示器边缘的管中。这通常称为边缘光学QD

在这两种情况下,QD从荧光体转换的背光LED重新发射光,并且这样做使发射光谱变窄,从而实现宽色域,从而推动显示器行业进一步朝向Rec2020标准。在这两种情况下,都采用了“远程”荧光粉集成,因为QD无法承受更严酷的热量或光通量应力条件,因此无法更接近光源(LED)

边缘光学QD现在基本上是过时的。它的主要支持者(QD.)输掉了与市场领头羊(Nanosys)的IP战,因此不得不以低廉的价格将其专利组合出售给领先的QD企业(三星)。然而,薄膜型QD的实施正在继续增长。

基于Cd的量子点过渡很快就会完成?

今天的几个关键趋势是薄膜型量子点(或QDEF)的市场和技术动态特征。欧洲的镉(Cd)禁令终于在2019年10月宣布。甚至在此宣布之前,Cd QD仅作为暂时解决方案出现。

作为回应,该行业一直在开发基于InP的QD作为基于Cd的QD的替代品。在早期,Cd和InP QD技术之间的性能差距很大。然而,现在,量子产率(QY)差异几乎消失,而FWHM差距也明显缩小(注意:QY影响效率,FWHM影响色域)。

然而,目前FWHM的差距仍然存在于InP量子点,目前商用量达到40纳米左右。将其推向商用38nm(实验室甚至35nm)仍然是一项挑战。这是因为发射带宽不仅仅是在合成期间控制QD的单分散性的函数,而且它也是颗粒的形状和晶体结构的函数。尽管性能持续存在差异,但市场转型似乎基本完成。

降低成本的方法

和所有显示器组件一样,实现“少花钱多办事”的压力持续不断,长期存在。QDs也不例外。在QD薄膜的情况下,它意味着降低整个解决方案的成本,包括QD材料,基板,涂层,屏障等。


阻隔性能要求的过去,现在和未来演变(以g /天/平方米计)。这种需求的放宽源于改善的空气稳定性,导致潜在的成本降低。资料来源:IDTechEx Research

实际上,阻挡层是显着的成本贡献者。然而,如果放松阻隔性能要求,则可以降低它们的成本,从而导致更简单的阻挡膜结构。反过来,只有当QD材料变得更加空气稳定时才能实现这一点。这方面继续取得进展。正如IDTechEx Research的报告所示,阻隔要求似乎从1E-4克/天/平方米放宽至1E-3克/天/平方米和1E-2克/天/平方米,现在甚至达到1E-的目标1克/天/平方米在不久的将来似乎是可行的。

QD材料成本也应降低。一种方法是提高QD的效率和亮度,输出的每平方米消耗更低。另一种方法是降低每公斤QD产量的成本。这当然将来自更大规模,也来自合成程序的创新。

至于后者,公司已经探索了低温分子播种过程,加热微毛细管反应器中的连续(与批次)过程,核 - 壳(或分级核 - 壳)结构的一锅合成过程,等等。然而,在所有情况下,平衡反应时间和温度与保持高尺寸和形状单分散性的需要,实现优异的脱壳过程,最小化内置应力和CTE不匹配以及获得完全配体表面覆盖(更多当配体与生长的配体交换时,以促进与树脂,光刻胶或油墨的相容性,因为这通常是一个耗时的过程)。各地都在不断取得进展,但往往具有渐进性。

重大变化趋势下的定价策略

随着成本的降低,QD显示器制造商的定价策略出现了新的问题。最初,显示器制造商将QD电视定位为超高端。这反映出需要改变(当时)针对新兴的白色OLED电视的价值主张以及实施的实际成本。

虽然实施成本已经下降,并且预计会进一步下降,但新的定价方案已经变得可行。一些制造商正在抓住这个机会,创造一个涵盖一系列价格的产品系列,而其他制造商仍在努力在价格信号的帮助下维持超高端定位。

然而,后一种情况从长远来看越来越难以维持。这种长期定价趋势也将对大型WOLED构成挑战,除非这也可以降低其生产成本。

总体而言,我们发现薄膜型的实施将在短期和中期内继续增长。但一个重要的问题是这种趋势是否会持续,如果持续多久?这是因为正在开发替代实施方法

薄膜型QDs走向何方?

Quantum Dot Materials and Technologies 2018-2028:Trends,Markets,Players中,IDTechEx Research制定了一个为期十年的技术路线图和市场预测(按QD集成类型划分),评估QD技术如何从边缘光学过渡(现在几乎已经过时了)以及薄膜型向彩色滤光片型,贴片型,最后到自发光型的过程。这些新兴方法具有截然不同的技术准备水平以及要求以及材料和设备的挑战。

这些替代方法不受价值主张的限制(与薄膜型相比),而是受技术挑战的限制。因此,随着这些挑战的克服,薄膜型QD将首先开始失去对QD显示器市场的独家控制,然后进入衰退阶段。薄膜型将首先与彩色滤光片类型共享市场,然后与贴片型(例如,microLED显示器),最后与自发光类型(需长期发展但最有价值)共享市场。

(作者Julien Happich,来源EEnews)

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