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未来15年量子点LED将点亮全球

2015-11-24 作者: 来源:广东LED 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 目前,量子点生物技术首先在医药学上得到应用,量子点电视显示屏已经出现,量子点LED(QLED)光源也在实验室里诞生。

  2009年,美国尼克思照明的夏洛特将量子点的涂料涂在蓝光LED上,在实验室中制成了世界上第一个量子点LED灯泡——QLED灯。当时,所用材料是剧毒的镉化物。

  将无镉技术引入量子点研究的是我国的彭笑刚教授。他基于对激发态合成技术的重新认识,采用了一些新的合成控制方法,得到了一些性能前所未有的量子点,从此,量子点技术进入了无毒环保研究阶段。同时,他又发明了一种在QLED器件中插入1层纳米绝缘层的技术,从而彻底解决了正、负载流子注入平衡的关键难点。这两项技术的突破,从实验上验证了QLED实用化的可行性,为QLED在未来的显示和照明领域扮演重要角色提供了理论和技术基础。

  2010年5月,在美国拉斯维加斯的世界灯展上,来自我国浙江大学的彭笑刚教授与其合作者推出两种无公害的QLED系列产品,他的全新工艺理念标志着固态照明领域的颠覆性技术突破。这一突破性的技术成为QLED照明进入实用化的起点。

  目前,QLED进入实用化的领域是彩色显示屏。2014年9月,TCL公司率先推出中国第1台型号为H9700的55 in量子点电视,到2014年底,彩电业兴起一股量子点电视的热潮。2015年1月,在美国CES国际消费电子展会上,长虹也展出号称全球第1台曲面量子点电视。2015年4月,TCL多媒体又发布了量子点电视新品TV+量子点曲面电视,并一举夺得“中国家电艾普兰创新奖”。这一切创新成就的出现都充分显示了QLED的发展活力。

  据了解,最初制造的量子点电视是含有剧毒镉元素材料的,而现在刚上市的量子点电视大多不含镉元素。

  4.OLED的困惑:从希望到尴尬

  有机物发光二极管(OLED)是邓青云博士(他被誉为现代OLED之父)在1979年发现的。1994年日本科学家宣布了第1只白光有机发光二极管用于照明。2007年,一种15 cm×15 cm的大面积白光OLED被开发,当时的有效发光面积达到了12cm×12 cm,平均亮度达到852 cd/m2。2008年,欧司朗发表在玻璃基板上1 000 cd/ m2亮度的时候,光效达到46 lm/W,寿命超过了5 000h。

  目前,用于照明的OLED面板面积以30 cm×30 cm为主流产品,也有达60 cm×60 cm以上的。亮度一般为1 000 nt以下,寿命宣称达到了10 000 h以上。

  OLED是一种基于有机薄膜的自有光源显示屏技术,为电致发光光源。与液晶显示技术相比,具有众多的优点。如只有1 mm左右的超薄厚度、超轻、广视角、自发光(不需要背景光源)、刷新速度快(是液晶的1 000倍)、高清晰、低能耗、低温特性优(在-40 ℃下性能依然良好),可以实现柔性显示(即屏幕可以卷曲)等,被认为是显示技术的未来。到目前为止,全球各大显示器制造商都在开发OLED产品。

  过去20年,在改善基础OLED材料整合方面,人们不断地投入了许多的努力。虽然理论上可运用的小分子和高分子材料种类相当繁多,然而,有机材料的寿命、效率、色彩及目前最佳化制程条件仍受到多重参数的牵制,使得原本领先的OLED红、蓝、绿发光材质的开发受到阻碍。

  与QLED的开发相比,OLED从弯曲到柔性,从光效到色纯度,从寿命到价格,OLED都不占优势。

  第一,制造OLED时,需要使用1个“阴罩”,当屏幕尺寸变大时,阴罩板容易发生热胀冷缩,会使得色彩等不够精确。而QLED的制造过程不需要使用阴罩,因此不会出现精确度减少的问题。另外量子点还可悬停在液体中,并使用多种技术让其沉积,包括将其喷墨打印在非常薄的、柔性或者透明的衬底上。

  第二,OLED的光色的纯度不足,其纯色需用彩色过滤器才能产生,而QLED从一开始就能产生各种不同纯色,也在将电子转化为光子方面优于OLED,因此能效更高,制造成本更低。

  第三,在同等画质下,QLED的节能性有望达到OLED屏的2倍,发光率将提升30%~40%。同时QLED可以达到与无机半导体材料一样的稳定性、可靠性。

  综上所述,QLED不但成为OLED强有力的竞争者,或者,更大胆一点说,QLED也可能是OLED的掘墓者。

  5.QLED照明优势与挑战并存

  5.1 化学性能方面的优势

  在制备技术方面,QLED有以下3方面优势。第一,因为构成QD的材料全部为无机物,使得它们对制造环境的要求不再苛刻,在有水气或氧气的环境中,比OLED更为稳定,稳定性比有机荧光体高几个数量级;第二,它同时兼具高分子的溶解性以及磷光材料的高发光效率潜力;第三,因为纳米晶体的直径控制了QD的光学能隙,使得发光光色特性的判定及最佳化程序变得更简化。

  5.2 照明学方面的优势

  从近几年的研究发现,与太阳光比较,现在的白光LED灯是有缺陷的,这种人造白光有很多的高能光子(即蓝光过多)现象。已经有一些医学证据表明蓝光过多对人类健康的影响是不利的。

  低色温、大功率白光LED仍是商品化GaN基白光LED发展的总体趋势。为适应这种趋势,就要加快红光荧光粉的研发进程,这对提升白光LED的显色指数具有重要意义。然而,令人遗憾的是,到目前为止,所有红色荧光粉的性能与蓝、绿色荧光粉相比在光通量性能维持方面还相差甚远,这是白光LED发展的最大瓶颈所在。

  另外,现行白光LED发热还比较明显。QLED的白光,在原理上可以完全做到与理想照明光源一致,更加接近于自然光,并且发热会进一步减少。

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