3M™量子點增色膜應用於液晶顯示器相關技術

刊登日期:2016/5/5
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使用量子點增色膜的背光模組搭配高效能藍光 LED 與彩色濾光片,可使 LCD 顯示器展現出與 OLED 裝置相同的高效率廣色域表現,且又能提供相對應較低的可量產製造成本。在 2015 Touch Taiwan Show 中,友達光電(AUO)宣布與 3M 技術合作,運用最佳的量子點廣色域材料展現頂尖的產品畫質,提供全球電視業者全方位解決方案。在 2015 SID Show 中,3M 更是創造更高的色彩表現,成功展示第一台 93.7% Rec. 2020 色座標包覆率的監視器,是目前以 LCD 顯示器科技能做到的最大包覆率。

量子點液晶顯示器的發展
中世紀時,藝術家使用彩繪玻璃窗向群眾們傳遞著聖經中的故事,其中原理是利用日光穿過彩繪玻璃後散發出美麗的光澤,光澤的背後原理是經過調色技師巧妙的安排,他們在熔融的玻璃中混入了金的氯化物,當日光穿過這些細小的金粒子,就會產生紅光,這些優秀的技師很可能是史上最早運用奈米科技的人。

今日,液晶顯示器(LCD)運用了相似的原理來溝通影像與電子資訊。液晶顯示器產生的光會穿過紅、藍與綠三種顏色塑膠樹脂單元構成的彩色濾光片。運用奈米科技可以生動地顯示出亮麗的色彩,甚至精細到可以顯示出眼白上的血絲。雖然工程師們不再如以前調色技師在一般玻璃中的細小碎片上使用奈米粒子,而是將使用了奈米尺寸的半導體結構-量子點應用於液晶顯示器中,將 LED 的藍光轉換成白光。這些直徑落在 2~7 nm 的微小量子點,雖然微小但卻為顯示器工業帶來了巨大的影響。

量子點的簡述
量子點,以下簡稱 QD,是一個約分子大小的半導體球體奈米材料,為一種高效的螢光發光晶體。當 QD 受到短波長(高能量)的藍光激發後,會放出長波長(低能量)的光子,放出的光子具有狹窄光譜分布與可調控性峰值,可藉由控制 QD 的製程控制尺寸大小、調整峰值及尺寸的分布,使得具有窄光譜分布特性,這兩種特性可使液晶顯示器的背光源系統擴大彩色的色域表現。

有了 QD,LCD 顯示器就能與 OLED 顯示器在色域的寬廣程度上一較長短。在綠色光譜的部分,OLED 還是稍微小幅勝出;在量子點的作用下,LCD 顯示器的綠光範圍已經大幅提升,並得以符合 Adobe RGB 光譜規範,在紅光的部分更是十分鮮明,可以符合動作片需要的 DCI-P3 標準(見圖二)。



圖三、光學模擬結果顯示相對 LCD 效率分析。使用 QDEF 或高色飽和的彩色濾光片達到 Adobe RGB 色域規格時,使用 QDEF 的顯示器大約比使用高色飽和(CF90 +)彩色濾光片的效率提升 50%


圖四、3M™ QDEF 結構:兩層隔絕層中,夾著精準控制量子點分布於有機高分子塗層量子點顯示器產品在台灣顯示器市場上的影響

在 2015 Touch Taiwan 展覽上,友達展出與 3M技術合作的 ALCD(Advanced LCD)超尖端顯示技術電視,其採用 3M™ QDEF 材料,展現出美麗鮮豔的電視畫質。友達與3M一起努力整合雙方的製造能力,使得電視產品變得更鮮明逼真,也為電視產業提供了一高規格的產品。友達 ALCD 液晶電視顯示器使用 3M™ QDEF 材料,達到超越 100% NTSC 的表現,其中的關鍵材料 QD 是由……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:陳鵬驩 / 3M台灣明尼蘇達光電股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌」353期,更多資料請見下方附檔。

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