從SID 2014看量子點於顯示器的應用現況(上)

 

刊登日期:2014/10/20
  • 字級

温俊祥/ 工研院材化所

今年 SID Display Week 的活動雖已結束,但今年激增的量子點相關技術與應用的議題卻仍持續發酵著,它真的能將顯示器色彩規格帶向另一波高峰嗎?或者是如同 OLED 與 R、G、B 三色 LED背光一樣,只是創造出話題,而無法在現實的應用市場上創造出全面性的滲透率?本文將由今年所發表的論文與產品去介紹量子點材料技術在顯示器的應用現況與機會點。

前言
此次SID Display Week 的活動中共有 3場有關量子點的口頭報告研討會,主題分別是『Electroluminescent Quantum Dots』、『Photoluminescent Quantum Dots』以及『Quantum Dots for LCDs』,原規劃共計有 13篇論文發表,可惜的是在『Electroluminescent Quantum Dots』中,第一位邀請演講者MIT的V. Bulovic教授以及第三演講者 K. Qasim教授並未出現;而在其它主題中有 2篇,壁報論文則有 7篇。這些論文來自學校與研究單位的有 12篇,而來自公司的則有 8篇,其中包括 3M、QD Vision, Inc.、Nanosys, Inc.、Sony Corporation、LG Display Co.、Phosphor Tech Corporation、TCL Corporate Research 以及 China Star Optoelectronics Technology。

而由論文的內容來分,與 QLED ( Quantum Dot LED ) 技術相關有4篇、背光模組組件相關有5篇、量子點材料的合成與鑑定分析有 4篇、應用模擬設計 5篇以及 LED 和太陽能的應用2篇。其中背光模組組件、應用模擬設計與 LED 相關的應用論文主要是由公司所發表,其餘則是由學校與研究單位所發表;由此可知量子點材料技術與其應用在 QLED 元件技術中,仍處於由研發轉移到應用的過渡階段,相關的技術仍有很大的進步空間與問題等待克服。

量子點材料
1-1、量子點( QDs )材料概述
量子點( Quantum Dot, QDs )是一種半導體粒子材料,它的特殊奈米結構性質是由 Alexei Ekimov 與 Louis E. Brus 於 1980年代初期,在各自獨立的研究中所發現,而所謂的 Quantum Dot 一詞則是後來由 Mark Reek 所訂下。量子點是一種準零維( quasi-zero-dimensional )的奈米材料,由少量的原子所構成。量子點的三維尺度均在100 nm以下,因此其內部電子在各方向上的運動都受到侷限,所以量子侷限效應( Quantum Confinement Effect )特別顯著;加上比表面積很大,大部分原子都在表面,因此表面未鍵結電子很多,活性很高,已失去巨觀上塊材的原有特性。


圖一、量子點材料的基本結構示意圖

若要嚴格定義量子點,則必須由量子力學( Quantum Mechanics )出發。我們知道電子具有粒子性與波動性,電子的物質波特性取決於其費米波長( Fermi wavelength ) λF = 2π / kF ,它能夠刻劃粒子的量子漲落(Quantum Fluctuations),當系統的尺度接近費米波長時,粒子的量子漲落非常強;而當尺度遠大於費米波長時,粒子的量子漲落相對較弱。這時,它的量子相干性很容易受到破壞。由此可知,並非小到 100 nm以下的材料就是量子點,真正的關鍵尺寸是由電子在材料內的費米波長來決定。一般而言,電子費米波長在半導體內較在金屬內長得多 ---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖二、Cd基量子點材料的QLED應用電流效率逐年提昇情形

★完整內容請見下方附檔。


分享
為此篇文章評分

相關廠商