液晶面板技術(shù)發(fā)展前景有限,,為了不讓AMOLED面板技術(shù)不斷超前,,越來越多業(yè)者選擇在高階產(chǎn)品導入量子點技術(shù)方案,透過量子點技術(shù)進而擴增液晶面板的特性表現(xiàn),,甚至在Apple公司已針對量子點技術(shù)領域取得多項專利,,更讓量子點面板技術(shù)方案未來發(fā)展備受市場期待,。
檢視液晶螢幕的技術(shù)架構(gòu),背光設計一直是LCD的關(guān)鍵設計,,優(yōu)秀的背光與背光源頻譜效果大體上就左右一片液晶屏幕的成像品質(zhì)水準,!而目前常見具成本優(yōu)勢的液晶螢幕大多采用高亮度藍光LED、搭配封裝材料添加螢光粉的方式獲得接近白光的背光效果,,實際上這種作法雖具備低成本效益,,但也因為缺乏真實紅光/綠光混合光源讓面板的顯色能力因此受限,至于新穎的量子點(Quantum Dot)面板科技目前最大的效益在于以藍光背光為基礎精準轉(zhuǎn)換取得紅光/綠光背光需求,,進而擴展LCD面板的顯色能力,。
透過材料科技改善奈米技術(shù)讓光學材料特性更突出
以量子點面板技術(shù)觀察,一般來說把長,、寬,、高限制在100nm以下的材料都可以達到量子點或是奈米粒子,而多數(shù)產(chǎn)業(yè)會熱衷于開發(fā)奈米材料的關(guān)鍵在于,,因為如在一維條件下的100nm以下可以稱之為量子井(或稱奈米薄膜),、二維條件在100nm以下可以稱為奈米線,因為其材料單位尺寸極小,,因此材料的表面積相對也較原始材料設計比例較顯得更大許多,,因為面積相對較大、特性作用速度或表現(xiàn)更顯著,,材料本身的特性也可因此獲得大幅優(yōu)化,。
基本上若將材料制作成量子點尺寸,因為電子容易受到影響進而改變能階,而在電子發(fā)聲與電洞結(jié)合過程附帶產(chǎn)生的光能量強度,,被實驗證實會與量子點的尺寸大型呈現(xiàn)正比影響其表現(xiàn)特性,,也就是說若要控制量子點的光能量強度,只要產(chǎn)制特定量子點大小的材料就能控制對應物理效應發(fā)出的光量波長,。簡而言之,,當量子點直徑越大材料激發(fā)的光波長就接近偏紅;而當量子點直徑越小,、材料激發(fā)的光波長越小,、材料可取得偏藍的光,我們可以這么說,,透過材料控制不同直徑的量子點材料設計,,在理想狀態(tài)下,甚至可以在材料上制造接近自然光的連續(xù)光譜效果,。
量子點技術(shù)優(yōu)點多但量產(chǎn)仍有技術(shù),、成本瓶頸待突破雖說量子點技術(shù)若能掌握,應可制造出具自然光效果的背光模組,,但實際上制造達到量子點的半導體材料其實相當困難,,目前多半采用硒化鎘(CdSe)、氧化鋅(ZnO)搭配藍光LED照射于量子點材料上進而產(chǎn)生紅/綠光效果,,相關(guān)制程優(yōu)化與成本優(yōu)化仍需更多開發(fā)資源投入,。而整合量子點材料技術(shù)的LCD面板設計方案,目前已有多種技術(shù)方案,,常見的為以量子點技術(shù)來取代藍光LED光學封裝材料中的黃色螢光粉,,使用On-Chip制程將量子點材料與藍光LED封裝在一起,另一種是將材料配置于光學管材中,,以背光源銜接光學管材讓背光與量子點材料作用后取得的光源,,作用于面板背光設計上,第三種即將背光的光學材料擴散膜改用量子點技術(shù)制作,。
現(xiàn)有發(fā)展量子點技術(shù)方案的業(yè)者,有Nanoco,、Nanosys,、QD Vision等,其中Nanosys已與國際材料大廠3M合作,,開發(fā)On-Surface方案的背光擴散膜光學材料概念產(chǎn)品,,此為QDEF(Quantum Dot Enhancement Film)技術(shù)方案,實際的產(chǎn)品材料由于量子點材料容易受環(huán)境影響導致QDEF材料壽命縮短,,因此在3M技術(shù)方案中利用自家光學材料包覆保護QDEF的量子點材料,,借此延長QDEF模組的使用壽命,而Apple所評估的量子點面板技術(shù),據(jù)聞也是以QDEF方案為主,。另外平面電視大廠Sony則傾向在背光與面板之間置入量子點光學材料,,以On-Edge方式整合優(yōu)化背光品質(zhì),相關(guān)導入量子點技術(shù)方案的顯示器也使用Triluminos系列型號搶攻市場,。
量子點材料科技趨于實用化成為液晶面板產(chǎn)品差異化關(guān)鍵量子點液晶屏幕技術(shù),,除了是相關(guān)面板業(yè)者與韓系AMOLED技術(shù)對抗的關(guān)鍵技術(shù)外,在液晶面板或電視影音設備市場,,液晶顯示器已是高度成熟,、標準化的零組件,相關(guān)廠商很難找到產(chǎn)品差異化的設計方案,,而近期備受熱議的量子點技術(shù),,即是可在面板技術(shù)趨于同質(zhì)化的現(xiàn)況下,透過背光方案優(yōu)化下,、凸顯產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵重點,。
目前已有多家業(yè)者在消費性電子產(chǎn)品導入量子點的廣色域顯示面板技術(shù),例如2013年推出的Kindle Fire的HDX電子書產(chǎn)品所使用的小屏幕面板,、與Sony Triluminos系列液晶電視,,均為前祈導入量子點廣色域技術(shù)的LCD液晶面板產(chǎn)品。即便目前量子點技術(shù),,可以透過換用擴散膜或是變更背光設計導入現(xiàn)有的消費性產(chǎn)品液晶面板應用中,,但實際上要使量子點廣色域技術(shù)大量被新產(chǎn)品采用,其實還有相當多技術(shù)瓶頸需要克服,。
首先,,早期量子點廣色域技術(shù)在關(guān)鍵元件上仍有含鎘問題存在,因為鎘會造成產(chǎn)品廢棄或回收衍生之環(huán)境污染問題,,面對全球環(huán)保意識抬頭,,也會導致量子點螢幕技術(shù)導入受到質(zhì)疑,另外是目前量子點廣色域技術(shù)的關(guān)鍵材料取得成本仍高,,相關(guān)技術(shù)的專利掌握在僅數(shù)家業(yè)者手上,,專利授權(quán)或使用專利材料都會導致相關(guān)制品的成本過于高昂,使產(chǎn)品的終端售價競爭力降低,。
韓系業(yè)者積極投入材料研發(fā)Apple搶著注冊相關(guān)專利由于量子點廣色域顯示技術(shù)關(guān)鍵的擴散膜方案,,可望在未來顯示技術(shù)上成為關(guān)鍵組件,也吸引多家關(guān)鍵材料業(yè)者積極開發(fā)相關(guān)材料,,例如韓國的Samsung,、LG、Sangbo,、LMS,、Hanwha,、SKC-Haas等公司積極開發(fā)對應材料,只要投入量子點廣色域技術(shù)所需的關(guān)鍵材料業(yè)者增加,,透過市場競爭或許可讓具備量子點技術(shù)的擴散膜或是相關(guān)組件成本更低,,屆時也能為量子點廣色域技術(shù)屏幕的終端售價更為合宜。
除韓系顯示器或材料科技業(yè)者積極投入量子點廣色域技術(shù)研發(fā)外,,消費性電子產(chǎn)品大廠Apple也積極投入量子點相關(guān)顯示技術(shù),,尤其是與Apple相關(guān)消費性電子產(chǎn)品、筆電,、桌上型電腦整合的可能性,,Apple青睞量子點技術(shù)的關(guān)鍵在于,相較于傳統(tǒng)的螢光材料,,量子點技術(shù)方案具螢光亮度強,、發(fā)光穩(wěn)定性佳,與運用單一波長之紫外線光源就能激發(fā)多種波長光波的材料特性,,因為其光波可重復被激發(fā),、螢光時效持久可讓顯示器應用的背光品質(zhì)大幅提升,讓極為講究顯示品質(zhì)的Apple相關(guān)產(chǎn)品有了極大的導入效益,。例如Apple近期申請獲得的量子點應用相關(guān)專利中,,就已將量子點技術(shù)作為強化顯示器呈現(xiàn)效果的重點技術(shù)關(guān)鍵,該專利為運用側(cè)光式設計之藍光LED做為背光源,,再搭配導光板( Light Guide Panel,;LGP)與量子點強化膜(Quantum Dot Enhancement Film;QDEF)組合,,而在QDEF量子點強化膜中設置紅光/綠光量子點螢光粉,,同時配置液晶螢幕既有的彩色濾光片、增亮膜(Double Brightness Enhanced Film,;DBEF)等,。
另Apple還針對量子點廣色域技術(shù)可用的背光光源混合、背光亮度控制,、量子點顯示器之微機電控制開關(guān)設計...等技術(shù)申請獲得對應專利,,從近期Apple取得的量子點相關(guān)專利理解其專利布局,顯示Apple正積極研究量子點技術(shù)導入3C產(chǎn)品的整合可能性,,也讓相關(guān)面板,、顯示器廠商不得不重視這波量子點廣色域技術(shù)的產(chǎn)品熱潮。