從SID 2014看量子點於顯示器的應用現況(下)

刊登日期:2014/10/22
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温俊祥/ 工研院材化所

三、QLED技術發展
與現有的顯示器技術比較,QLED是一種具有廣色域與高色純度的顯示器技術。圖十所示為分別為常規模式(Regular)與反向模式(Inverted)的QLED的結構示意圖,構造與OLED類似,均包含電洞電子注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EL)、電子傳輸層(ETL)、電子注入層(EIL)以及上下電極,不同的是常規模式的下電極是陽極而反向模式則為陰極。QLED的特色不僅結構簡單,而且只需改變量子點材料層的粒徑即可發出不同顏色的色光。

OLED主要的材料技術議題在於量子點的凝集問題、量子點材料本身的穩定性以及元件中量子點材料層的均一性。而在元件端的技術議題則是如何優化電荷傳輸層(charge transport layers)與阻隔層(barriers)以達到最佳的電荷平衡,並達成最適化的能階組合以達到最大發光效率。

表一整理出期刊上發表的常規模式與反向模式QLED元件數據,其中綠光的最佳電流效率與外部量子效率是由韓國Hongik大學Lee等人所發表的46.4 cd/A與12.6 %;而紅光則是由QD Vision Inc. Mashford等人與MIT的Bulovic和Bawendi所共同發表的19.2 cd/A 與大於25.0 lm/W。


圖十、QLED結構示意圖,(a)常規模式(Regular) 及(b)反向模式(Inverted)

四、展覽會現場觀察
Nanosys公司QD色光轉換材料
Nanosys公司是量子點材料的開發公司,圖十四所示為該公司今年的展覽攤位,與整體展覽會場的明亮程度比較,顯然刻意將其攤位弄得比較暗,主要是因為做成薄膜的Quantum Dot Enhanced Film (QDEF)的色光轉換的光強效率顯然不高。但是該公司強調其具有的優勢為;螢光波長可調、頻譜寬度窄、穩定性佳及高亮度等特性。該產品已初步導入應用在LCD顯示器產業上,並已授權給3M公司製作成QDEF的產品。該薄膜的結構在所塗佈之量子點材料層的上下需另外再各自加上一層阻水阻氣層以保持其穩定性,主因還是在於量子點材料本身怕水氧的問題。圖十五所示為該色光轉換膜的外觀以及其放置在藍光背光模組上將藍光轉換成白光的外觀。


圖十五、Nanosys公司的QDEF外觀以及搭配藍光背光模組轉換成白光的外觀

3M公司QDEF色光轉換膜
3M公司在顯示器產業上的業務,一直以光學薄膜為主穩定發展。該公司是SID上的展覽常客,圖十六所示為該公司今年的展覽攤位。3M所展出的一系列光學薄膜中,比較新的是它與Nanosys公司合作開發的QDEF產品。圖十七所示是OLED、LCD與使用QDEF LCD螢幕的外觀色彩比較,可以看出使用QDEF的LCD螢幕在R、G、B三色均比其它二者有較高的色彩飽和度與亮度,其色域範圍為NTSC的112%(1976 CIE LUV色度座標),而白色部分的白度也必比其它二者好;但是視角稍大時白色的畫面便有明顯的色偏問題。

 
圖十七、3M公司運用QDEF與其它顯示器的比較

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