量子点离市场还有多远?听听五位大咖怎么说

 中国电子报、电子信息产业网  作者:孙鸿凌
发布时间:2016-10-25
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  近两年,显示技术快速升级,并涌现出4K/8K技术、量子点技术、印刷显示技术以及OLED技术等一系列新名词。然而,在产业和技术加快转型升级的同时,也出现了概念不清、技术路线不明等问题,影响行业发展。

  《中国电子报》邀请北京交通大学教授徐征、中国光学光电子行业协会液晶分会副秘书长胡春明、京东方集团副总裁技术战略与全球合作中心负责人徐晓光、IHS Markit资深分析师Richard Son、TCL多媒体中国区销售公司市场总监陈冰峰谈谈量子点技术面临的问题及未来发展趋势,为产业发展指明方向。

  量子点电致发光处于实验研究阶段

  徐征:量子点的发光峰窄、发光颜色可调、发光效率高,比较适合在显示器件中使用。量子点在显示技术领域的应用主要包括两个方面:基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术(Quantum Dots-Backlight Unit, QD-BLU);基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管显示技术(Quantum Dots Light Emitting Diode Displays, QLED)。

  利用量子点材料的光致发光特性制造的背光源可将现有白光LED作为背光源,显示器件色域覆盖率从72%提高到110%,大幅度提升显示器件的色彩表现力。量子点材料非常昂贵,虽然量子点材料的光致发光应用已经商业化,但只是定位于高端市场。对于大面积应用还需看量子点材料的降价幅度和速度。量子点电致发光的应用还处于实验研究阶段,从实验阶段到生产阶段还需要较长时间,要解决制备工艺、发光亮度、寿命、效率等多方面问题。因此量产时间很难确定。

  胡春明:目前市场上的应用都是量子点光致发光技术,其实质是将量子点材料加入液晶面板的背光源或彩膜中,丰富显示器的色彩,显示单元仍然是液晶器件。量子点发光二极管技术(QLED)才可以称为真正意义上的“量子点显示技术”,但仍处于实验研究阶段。

  量子点材料大幅提升了LCD显示器件的色域,使得LCD电视在与OLED电视的竞争中取得了相对竞争优势。但量子点技术无论是光致发光还是电致发光,都有待于继续完善和研究,如何提升其产能、降低成本、无镉化、解决发热淬灭、延长寿命等多方面均需有所突破。相信在各国科研人员的努力下,QLED商业化的脚步会离我们越来越近。

  徐晓光:现在市面上提到的量子点显示,譬如三星和TCL推出的量子点电视产品,从技术架构上讲,都是采用混入量子点材料的背光替代传统的白光背光。

  从本质上讲,所谓的量子点显示仍然是LCD(液晶)显示,只是在光学组材中用到了量子点材料。近年来有关量子点电致发光的研究非常活跃,是显示行业比较关注的研究课题。

  作为电致器件,量子点发光显示将会是未来很有竞争力的显示技术之一。但其现在同样面临很多问题,一是目前光电效率较高的量子点材料往往含有金属Cd(镉),这是一类对环境有毒的重金属,如何找到特性友好且无毒的替代材料是在量子点材料领域的重要课题。

  Richard Son:事实上,关于QLED 有许多不同的说法,真正的QLED目前仍在研究。QLED真正的理念是改变发射至 QD(量子点)的OLED发射层。因此,其设备结构或研究和发展过程很大程度上与OLED(有机发光二极体)初步发展类似。QLED设备的驱动原理亦与OLED类似。简单地说,真正的QLED应该被叫做“QD OLED”,它是自发射显示器,然而,当前QD LCD电视中的 QD材料为光致发光(需要外部光源)。

  另一种是应用QD彩色滤光片(也就是彩膜)技术。这是一种先进的QD电视。当前的QD电视需要在背光系统中额外增加涂有QD材料的薄膜。但是,应用QD的彩膜意味着QD材料位于彩膜上,所以是在面板内部,而非外部。这也是导致电视制造模式转换的原因。QD电视主要由电视品牌推动,因为迄今为止涂有QD材料的薄膜由电视品牌处理,而非面板制造商。然而应用QD的滤色器意味着这项工作将由面板制造商完成,与电视制造商无关。

  因此,面板制造商推动并主导应用 QD的彩膜技术。从面板制造商的角度来看,特别是大的面板制造商,最好的武器是扩大与其他效仿者的技术差距。事实上,应用QD的彩膜技术被认为是TFT-LCD阵营获得真正QD OLED的桥梁。

  QLED与OLED生产工艺相似度高

  徐征:量子点电致发光二极管(QLED)的工作原理与有机电致发光器件是相同的复合发光机理。QLED电致发光器件的基本结构和OLED器件也基本一样。现在有机电致发光器件中的发光材料也有磷光材料、荧光材料及延迟荧光材料,也就是用量子点材料替代有机发光器件中的上述3类有机发光材料。量子点材料与荧光材料和磷光材料一样是电致发光材料的筛选内容之一,都是为高效的、高亮度的电致发光器件提供途径。

  徐晓光:实际上量子点电致发光器件结构与OLED器件结构十分相似,生产工艺上相似度也极高。因此,从产业的角度来说不存在量子点对OLED的挑战,因为设备工艺几乎完全相同,无需大量的额外投资。从技术上讲,量子点器件较之OLED器件理论上拥有更好的颜色表现、更久的工作寿命等优势。但就目前的研究水平看,量子点器件尚不能达到OLED器件的特性表现。一方面,需要量子点材料本身的性能提升;另一方面,器件结构层次也需要进一步的优化改善。伴随工业界与学术界的深入合作,相信未来量子点发光技术的进展会十分迅速。

  Richard Son:AMOLED(有机发光二极体)显示器正在崛起,被认为是可以取代TFT-LCD的最完美显示器。因而,TFT-LCD行业正在寻求一种解决方案,以改善其色域表现,与AMOLED竞争。与AMOLED相比,QD(量子点)不仅拥有更好的色域表现,而且更具成本竞争力,这是目前QD(量子点)在显示器行业越来越受欢迎的原因。预计2021年QD显示器市场将由 2016年的730万台增加至3100万台。

  陈冰峰:量子点确实会对OLED形成强力挑战,三星也发表了类似的观点,他们甚至认为OLED没有未来,在下一代显示技术之争中一定会被量子点打败。首先,受制于有机材料的问题,OLED存在良品率较低、成本太高、使用寿命较短等缺陷,而量子点是无机材料,不存在不稳定和寿命短的问题;其次,OLED的显示工艺还存在开口率的问题,导致分辨率做不高,4K已经是OLED技术的天花板了,无法应对下一代8K及更高分辨率的要求;最后,我们看到OLED看似有不少品牌在推广,但实际上OLED TV面板全球就只有LGD一家供应,且良品率低、产能小,目前来看市场还无法形成规模。

  未来5年量子点显示技术将持续升温

  徐征:在国际面板制造企业的积极推动下,未来5年量子点显示技术将持续升温。根据行业内部的数据显示,2015年量子点QLED显示技术在智能手机液晶面板中的渗透率将达3%,到2020年迅速增至26%;平板电脑渗透率将从2015年的2%增至2020年的15%;液晶电视面板方面,2015年市场渗透率大约只有1%,到2020年或增至9%。

  在2014年,三星宣布暂缓OLED电视计划,将重心转向量子点作为背光的TFT-LCD电视并推出了SUHD系列产品。国内方面,许多企业也意识到了量子点背光技术带来的巨大机遇,华星光电、京东方等面板厂商都相继采用这一技术,TCL、海信等公司已经推出了采用量子点背光技术的液晶电视。

  胡春明:以TCL、长虹、康佳等显示产业链下游的国内电视厂商在量子点技术上进行积极布局,从产品应用效果上看,与三星量子点电视相比基本处于相同水平。但是从产业链上游看,量子点材料供应上被欧美少数几家垄断。

  徐晓光:京东方一直关注新一代显示技术及颠覆性的显示技术,介于量子点显示优异的颜色表现和广泛的用途,京东方在此课题上也投入了资源。一方面,京东方积极开发搭载量子点背光元件的LCD显示产品;另一方面,在前瞻的主动发光量子点显示器件方面,京东方积极在提高器件效率、优化工艺条件等方面进行布局,并承担国家在此方向的重大课题研究,带领产业链内的科研机构一同攻关。

  Richard Son:三星VD(电视部门)明确表示电视的未来发展是“QLED”。因此,三星公司将QD(量子点)OLED视作电视显示器技术的未来,而非当前的 AMOLED 技术。换句话说,这就意味着三星公司不会涉足AMOLED电视。因此,QD至关重要,它是三星公司电视业务成功的关键。三星公司推出SUHD TV 时,为QD创建了包括背光系统在内的从材料到薄膜的自有供应链。但是,获得真正的QD OLED需要相当长的时间,作为获得真正的QD OLED的桥梁,三星公司可能再次成为应用QD的彩膜技术的前沿公司。

  中国的电视品牌力正日益强大,并试图发力前沿QD技术。TCL 集团最近直接向韩国名为“Sangbo”的QD制造商投资,以增强其QD技术和供应链。TCL亦表示他们的目标是QD OLED打印技术。这些都是中国电视品牌积极涉足QD技术的实例。IHS Markit认为,QD时代将是中国电视制造商成为“前沿领袖”的开端,中国将不再是各项技术的“追随者”。

  陈冰峰:目前TCL已经在量子点材料合成、量子点印刷器件、印刷显示工艺技术、G4.5印刷显示平台、G8.5印刷显示平台等五大部分得到优先布局和均衡发展,抢占印刷显示领域的技术尖端。希望在不久的将来,TCL在量子点电致发光的基础上,把新一代印刷显示工艺开发成熟。

  从上游量子点供应材料来看,在QD Vision面临困难的同时,也应当看到行业中的量子点生产厂商正在呈倍数地成长。单独一家公司经营状况的好坏,有其内部经营的各种综合因素,我们评价一个行业的发展应该更多地着眼于整体市场规模的成长以及新进入者的数量。TCL一直在致力于量子点技术的发展,截至目前已经在全球范围内收购或参与投资了4家量子点厂商,在资源上完全可以支持公司已制定的量子点发展战略,同时也为未来QLED的发展做好了布局。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:赵强
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