量子點材料技術
硒化鎘(CdSe)是目前最廣泛使用的量子點材料，因為CdSe/ZnS（硫化鋅）量子點具有高量子效率、高穩定性（核-殼結構）及激發光範圍幾乎涵蓋整個可見光區域等優點。2001年Peng團隊用較穩定的氧化鎘(CdO)作為材料來取代有劇毒且高活性容易爆炸的二甲基鎘(Cd(CH3)2)，使得以鎘(Cd)為材料的量子點研究能夠加速發展。量子點合成傳統方法是利用核-殼(Core-Shell)的合成方式，在反應過程中，必須隨時觀察並且量測激發光波段來控制粒徑大小及光色，當到達所需的粒徑大小時，將溶液冷卻至室溫，便可停止核(Core)的生長，之後再利用注入量及溫度來控制需要長幾層殼，進行殼(Shell)的合成，以達到最優化且穩定的產物。此法的缺點在於需要隨時觀察光色之變化，避免核成長過大導致顏色紅位移(Red-shift)。
近幾年來，許多研究致力於改變傳統核-殼的合成方式，其中很受注目的是將核利用合金(Alloy)的方式來製備。此種合成法主要是控制加入起始材料的劑量比例來調控光色，不需要持續觀察激發光波段來調控粒徑大小，可以直接在同一鍋反應下得到穩定的產物，因此能夠簡易且大量製備所需的量子點產物。
量子點在平面顯示器的應用
1. 液晶顯示器(LCD)
量子點在LCD的應用目前主要是提升LCD的色彩表現，達到廣色域的目標。方法是將目前YAG螢光粉白光LED改為以藍光LED激發紅、綠量子點。因為量子點的發光光譜對稱性高，近乎高斯分佈，其半高寬(Full Width at Half Maximum; FWHM)可窄至20~35 nm，因此，可以輸出很窄的RGB光譜，其發光波長也能配合彩色濾光片的穿透波峰做調整，形成大的色域(Color Gamut)面積，擴大顯示器所能表示的顏色範圍。
QDEF膜中含有兩種不同尺寸的量子點，一種是3 nm，發出中心波長約540 nm（FWHM約30 nm）的綠光，以及另一種尺寸約7 nm，發出中心波長約615 nm（FWHM約40 nm）的紅光，藍光LED的中心波長則為440~460 nm（FWHM約15 nm），由此RGB三色光組合成白光光源，可達到廣色域LCD的要求（圖八）。另外，因On-surface的設計量子點光學膜離LED光源較遠，受到高溫和高光通量等的負面效應較輕，現階段至少可達到20,000~30,000小時的壽命。
2. 高分子分散型液晶顯示器
PDLC是將液晶與預聚物相混合，經過聚合反應，形成微米級的液晶微滴均勻地分散在高分子網絡中。在無外加電壓的情形下，液晶微粒的光軸散亂，其有效折射率與高分子的折射率不匹配，因此入射光線被散射，薄膜呈不透明或半透明狀。當施加電壓後，液晶的光軸垂直於薄膜表面排列，其折射率與聚合物的折射率匹配，無明顯介面，因此，入射光不會發生散射，薄膜呈透明狀。在外加電場的驅動下，PDLC具備光開關特性。
圖十、PDLC 作動原理(a)無施加電壓；(b)施加電壓
3. QD-LED
於1994年問世的QD-LED，是利用量子點電致發光(EL)的特性，在透明顯示器、NIR顯示器、可撓曲顯示器、超薄顯示器、主動式全彩顯示等領域都有其應用潛力。其優點包括……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十三、Type-II QD-LED(a)架構；(b)能帶圖
作者：劉怡君、王聖為 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」342期，更多資料請見下方附檔。