中科納通 | 量子點膜邂逅LCD:讓「視界」更精彩

　　

　　統計數據顯示，2017年全球TV面板的出貨數量達2.62億片，出貨面積為1.38億平方米。2018年，TV市場競爭日趨白熱化和焦灼化。以三星和TCL為代表的量子點電視陣營雄心勃勃，LG主導的OLED電視陣營更不甘示弱，兩大技術路線的競爭甚囂塵上。雖然Micro-LED技術尚未成熟，但三星在CES展上發布的146寸Micro-LED電視「The Wall」也是賺足了眼球。從一定意義上講，平板顯示產業的戰國時代已悄然來臨。

　　
從本質上講，當前量子點電視與OLED電視的競爭仍屬於液晶顯示與OLED顯示的競爭。量子點顯示的技術基礎有兩個層面：電致發光與光致發光。所謂電致發光，就是量子點材料在電場驅動下發出不同顏色的光，基於此可以製備量子點發光二極體（QLED）。QLED的顯示原理與OLED類似，然而囿於量子點材料的特性，QLED器件只能通過噴墨列印等溼法工藝來製備，目前在設備、工藝等方面的瓶頸尚未突破，因而QLED真正產業化尚需時日。目前商業化的量子點顯示器是基於光致發光原理，屬於量子點背光技術（QD-BLU）與液晶顯示相結合的產物，即量子點背光液晶顯示器（QD-LCD）。

　　
早在上世紀80年代初，科學家就發現了量子點材料並開始研究其應用。1981年，前蘇聯科學家Efros和Ekimov就發現了半導體納米晶的量子尺寸效應。1983年，美國貝爾實驗室的Brus首次報導了CdS納米晶具有尺寸效應等相關的性質，拉開了量子點研究的序幕，雖然「量子點」這一名稱是數年後耶魯大學物理學家馬克裡德正式賦予的。在以後的數年中，研究者將精力集中於如何製備大小均一的量子點、如何提高量子點的量子效率和穩定性，以及無鎘多元量子點材料的研究，這些研究為量子點的商業化應用奠定了基礎。時至今日，應用於發光的量子點材料家族逐漸壯大，已經涵蓋了硒化鎘、磷化銦、鈣鈦礦等幾大體系。

　　
自量子點材料被發現後，人們就開始思考其應用價值，科學家探索了量子點材料在LED、太陽能電池以及生命科學方面的應用。2009年，美國尼克思照明的夏洛特將量子點的塗料塗在藍光LED上，在實驗室中製成了世界上第一個量子點LED燈，正式開啟了量子點的商業化應用探索。然而量子點照明的商業化並不順利，價格昂貴、壽命短、產業鏈不成熟，使得量子點照明的商業化停滯不前。

　　量子點顯示的產業化探索始於本世紀初，由此誕生了QD-Vision（2016年被三星收購）、Nanosys和Nanoco三大量子點巨頭。三家的發展各具特色：Nanoco從成立之初就致力於無鎘量子點開發及應用；QD-Vision於2013年率先實現了量子點電視，採用的是量子點管技術；與QD-Vision師出同門的Nanosys專利布局深遠，是量子點膜的發明者。在量子點背光技術中，先後出現了三種產品形態：On-chip、On-edge和On-surface。On-chip是將量子點油墨塗敷在藍光晶片上直接做成白光量子點光源，其好處是量子點粉體用量最少，但其弊端也非常明顯，藍光晶片工作時產生的熱量會使量子點的壽命大幅降低，無法達到商業化應用。On-edge方式即為量子點管技術，是將量子點粉體封裝在玻璃管中，裝配在模組導光板入光側面。這種方式克服了量子點直接與高溫LED接觸的問題，壽命大大延長，早期的量子點電視多採用這種方式。然而，這種方式並不適合大規模推廣。原因在於量子點管比較脆、很容易破損，且安裝在導光板側面需要額外的空間，必須重新進行產品設計，因而終端用戶的阻力很大。Nanosys與3M聯合開發，將量子點材料包覆在兩層PET膜之間得到量子點膜，裝配時放在導光板或擴散板上面，即所謂的On-surface。量子點膜在空間上遠離LED燈，且與當前模組製造工藝兼容度高，因而受到下遊廠家的青睞。

　　
量子點液晶顯示大事記

　　

量子點膜邂逅LCD：讓「視界」更精彩

　　量子點膜問世之初，並未受到產業界的青睞。第一，當時價格昂貴，每平米價格高達100多美金，終端廠商無法接受。第二，產品的性能及信賴性有待提高。第三，產業鏈不成熟，終端廠商對量子點膜產品及如何應用不了解。隨著量子點合成及塗布工藝的改善，特別是國內廠商開始涉足量子點膜生產。產品的外觀、性能、信賴性以及價格逐步跨過下遊廠商的門檻，量子點膜逐漸成為量子點顯示廠商的首選和主流產品。

　　
量子點膜結構示意圖

　　當前量子點膜都採用三明治結構：兩層水氧阻隔膜中間夾著量子點層。量子點層中含有紅色和綠色量子點，藍光激發產生紅光和綠光，與LED自身藍光複合形成白光。由於量子點材料發光半峰寬比較窄（通常30nm左右），這意味著與螢光粉LED背光相比，量子點背光的紅色和綠色更純正。依據色度學原理不難理解，RGB三基色光譜的半峰寬越窄，三基色的純度越高，其顯示的色域也更寬。一般採用YAG螢光粉的LCD，色域值只有70%（NTSC），而採用量子點膜的LCD色域值可以達到110%（NTSC），高於目前OLED電視的色域值。因此，無論是要與OLED顯示器競爭，還是液晶顯示行業內部的競爭，都有必要採用量子點技術提高色域、改善顯示效果。

　　量子點膜可以應用於TV、商業顯示器、電子黑板、筆電、PAD、車載顯示及手機等領域。以量子點液晶TV為例，其背光結構分為直下式和側入式。中高端TV通常採用側入式背光結構，引入量子點膜技術後，其一般結構為「反射片/導光板/量子點膜/BEF/DBEF/上擴散片/液晶cell」。由於要採用藍光激發，原來的白光LED燈條需要更換成藍光LED燈條，一般推薦主波長區間在445-450nm範圍內的藍光LED燈條。量子點液晶顯示器的產業鏈與傳統的液晶顯示器基本相同，其模組生產工藝也和傳統液晶顯示器基本一致，主要區別是在模組結構上增加一片量子點膜。採用量子點膜對傳統LCD進行性能升級相對比較簡單，成本增加也比較低，顯示器色域可以達到110%甚至更高，從而以較低的成本實現了顯示性能的大幅提升。

　　目前業界領頭羊三星把量子點技術作為戰略性發展方向，近日三星顯示為8.5代線QD-OLED 生產打造試驗線。這也是為打破大尺寸事業LCD技術的限制，為次世代顯示技術做準備。

　　我國政府也非常重視新材料產業的發展，近年來，工信部、發改委、科技部等多部委相繼發布了新材料產業、戰略性新興產業發展規劃及科技發展規劃。今年6月，國家新材料產業發展戰略諮詢委員會發布了《2017十三五新材料技術發展報告》。報告中指出功能性光學薄膜作為重要的新材料，近年來受到了國家相關政策的關注與支持。我國科技部制定的《「十三五」材料領域科技創新專項規劃》中要求大力發展新型顯示技術，並將TFT 等印刷顯示關鍵材料與技術作為發展重點之一。此外，國務院印發的《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》中的新材料提質和協同應用工程專欄中明確提出加快制定光學功能薄膜標準，完善節能環保用功能性膜材料配套標準。

　　國內量子點陣營TCL也是在其高端到中端X系列和C系列都在延續量子點配置，而旗下華星光電和工研院也積極的布局投資光致發光的QLED技術。海信雖在海外項目中開始導入OLED機種，但在國內項目中高端系列依然堅持著量子點。

　　風行、樂視、微鯨、康佳線上品牌均在採用量子點技術。量子點技術從一開始的高端旗艦機種延伸至中低端全線系列，並趨向於標配化也是得益於國內量子點上遊的蓬勃發展。

　　

中科納通：量子點膜後起之秀

　　
國內光電顯示領域電子材料先行者。經過6年的不斷探索，現已初步形成「漿」、「膠」「膜」三大產品線，涵蓋數十種電子材料產品。產品應用於觸控、顯示、LED照明、電磁屏蔽、電熱等領域。尤其在顯示領域，中科納通提早布局，開發的產品已應用於面板玻璃減薄、液晶顯示模組、OLED硬屏保護以及量子點背光源等場合。

　　作為一家中科院技術背景的企業，中科納通在量子點膜開發方面得到了中科院化學所、聯想集團的大力支持。中科院化學所及中科納通技術團隊早在2013年就開始關注量子點技術，並開始做相關技術和產品預研。目前，公司已經在量子點油墨開發、量子點膜耐水氧性能、量子點膜新型結構及器件結構改善等方面申請核心專利5項。在量子點粉體方面，中科納通與國內外廠家採取聯合開發等模式，保障了粉體供應的安全和穩定，同時也在積極驗證導入無鎘量子點。結合不同的應用場景及客戶需求，現已開發出QD350、QD155及QD105三大系列產品，產品最大幅寬達為1200mm，可以支持86寸量子點電視。憑藉在量子點材料供應、量子點油墨配方、塗布工藝控制方面的獨特優勢，我們快速配合客戶做定製化開發，產品得到了多家大客戶的讚賞和認可。

　　「納四海英才，通產業之巔」。中科納通自成立之日起一直堅守這一理念，致力於成為一家專業的電子材料公司。在顯示領域，中科納通未來三年會加強量子點膜等產品的開發與推廣，為液晶模組及終端客戶提供高性能的產品和解決方案，助力液晶顯示在當前平面顯示器激烈的競爭格局中煥發生機、大放異彩。

　　

　　

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