從IDW 2019看「OLED」、「QLED」與「microLED」的發展(下)

 

刊登日期:2020/5/27
  • 字級

廖鎔榆/工研院材化所
InP QLED
這邊提到的QLED,主要是電激發光(EL)式的量子點(QD)元件,不是光激發光(PL)式。QD材料多元,但是CdSe與含Pb的Perovskite的QD材料,由於材料本身有毒,且在ROHS規範中有明文限定該毒性材料濃度範圍,所以該材料在實際顯示及照明應用量產的可行性極低,故略去相關論文,不予討論。
1. BOE京東方
京東方在2017年SID曾經展示過CdSe的量子點IJP-QLED面板,而目前因Cd材料有毒被ROHS限制,所以已轉往開發無毒的InP量子點材料與元件了。
 
影響QLED元件的因素,被認為與QD材料的光激發光量子效率(PLQY)、電子電洞注入平衡與元件取光效率有關(圖十四)。而目前BOE所得到的QD材料,CdSe部分,溶液態PLQY~80%,薄膜態PLQY~60%;而InP的表現較差,溶液態的PLQY~55%,薄膜態PLQY~35%,而且隨濃度上升,與溫度上升,而降低效率,如圖十四所示。其次,討論電子/電洞間的載子平衡,主要藉由ZnMgO來控制。與CdSe的量子點搭配ZnO作為電子傳輸層不同,InP偏好搭配ZnMgO(ZMO)。主要原因可能是ZnMgO因Mg的摻雜,而使LUMO(或傳導帶CB)往上偏移(圖十五),使得電子注入QD較為容易。另一個原因是---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖十四、全球量子點開發里程與電激發光式QLED元件效率影響因素
圖十四、全球量子點開發里程與電激發光式QLED元件效率影響因素
 
2. 慶熙大學
韓國慶熙大學有多名教授接受三星的研發計劃資金,研究InP量子點的QLED,本篇為其中之一。眾所周知,三星是首家推出無毒InP量子點,以光激發光(PL)應用於TV面板的廠商。雖然一直以來電激發光(EL)只有CdSe有較好的壽命表現,但是三星始終沒有改變的朝InP QLED開發,視InP為QD的唯一選擇。
 
本篇討論InP/ZnSe/ZnS的Core-Shell-Shell結構,之所以有兩層Shell,主要是為了減少InP與ZnS之間的晶格常數差異過大,故中間插以晶格常數介於之間的ZnSe緩衝。其合成的InP之PLQY可達~80%,FWHM~38nm,PL的性質接近一般CdSe的表現(圖十七)。
 
在QLED元件製作中,一直以來都有兩派:一派是傳統式,先做電洞傳輸層,必須連續塗布電洞注入、電洞傳輸、QD、ZnO(電子傳輸)等四層溶液材料,一直以來頗有材料間互溶的疑慮;另一種做法是---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖十七、倒置式InP QLED內各層材料性質
圖十七、倒置式InP QLED內各層材料性質
 
MicroLED
1. 錼創
台灣的錼創公司主要從LED磊晶開始,並進行切割與巨量轉移、巨量檢測、巨量維修。由於LED在Wafer上的顏色不均,而LED晶粒又不事先篩檢,所以該公司致力於開發『Super Uniform Wafer』,希望可以控制整片Wafer上的發光接近一致(圖廿二)。
 
在巨量轉移上,由於LED晶粒沒有事先經過測試分類,所以本來就已經會有Wafer層級的Defect,且在Panel上也會有焊點、導線、Particle等問題。所以要一次轉移成功率在99.99999%以上,幾乎不可能(圖廿三左)。所以---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
2. Yole Development
法國的市場研究公司Yole Development針對MicroLED提出研究報告。首先,認為近幾年microLED在研發的智財上都大幅成長,對於產業而言是好事(圖廿五)。不過,隨著LED晶粒微小化,一旦小於10μm,則晶粒的數量過於龐大,LED轉移與效率的難題會大幅增加,目前看來---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 

分享