LED point quantique

1. Qu'est-ce qu'une LED à points quantiques ?

Quantum dot LED est un dispositif électroluminescent organique à points quantiques avec une nouvelle structure produite en combinant des matériaux organiques ou des puces LED avec des nanocristaux inorganiques électroluminescents à haute efficacité. Par rapport aux luminophores organiques traditionnels, les points quantiques ont une longueur d'onde de luminescence réglable (couvrant les bandes visibles et proches de l'infrarouge), une efficacité quantique de fluorescence élevée (peut être supérieure à 90%), une petite taille de particule, une saturation des couleurs élevée et un traitement de solution à faible coût, Haute stabilité et autres avantages. Il est particulièrement intéressant de noter que la grande pureté des couleurs de la lumière fait que sa gamme de couleurs peut dépasser le triangle de couleurs standard HDTV. Par conséquent, des diodes électroluminescentes basées sur des points quantiques devraient être utilisées dans la prochaine génération d'écrans plats et d'éclairage.

Caractériser les paramètres photoélectriques des boîtes quantiques :

1. Spectre de photoluminescence (spectre PL) : Le spectre de photoluminescence reflète la relation entre la longueur d'onde de la lumière émise et l'intensité lumineuse. À partir du spectre PL, des informations optiques de base telles que la monochromaticité de la couleur de luminescence, le mécanisme de la luminescence composite, la taille des particules et l'uniformité de la distribution des points quantiques et la longueur d'onde du pic d'émission intrinsèque peuvent être obtenues. Plus la largeur à mi-hauteur du spectre de photoluminescence de la boîte quantique est étroite, meilleure est la monochromaticité de l'émission lumineuse de la boîte quantique et moins les défauts et les impuretés du dispositif combinés pour émettre de la lumière sont nombreux.

2. Spectre d'absorption ultraviolet-visible : Le spectre d'absorption ultraviolet-visible des points quantiques reflète le degré d'absorption de la lumière de différentes longueurs d'onde par les points quantiques. La bande interdite des points quantiques peut être calculée à partir de la position du pic d'absorption dans le spectre. Le décalage entre le premier pic d'absorption du spectre d'absorption de la boîte quantique et le pic d'émission du spectre de photoluminescence est le décalage de Stokes. Plus le décalage de Stokes est grand, plus l'auto-absorption de la boîte quantique est faible et plus l'intensité de fluorescence de la boîte quantique est élevée. .

3. Rendement quantique de photoluminescence : Le rendement quantique de photoluminescence de la solution de points quantiques est mesuré par comparaison avec l'intensité de fluorescence d'une substance fluorescente standard (généralement Rhodamine 6G). Le rendement quantique élevé des points quantiques peut effectivement améliorer l'efficacité lumineuse du dispositif, mais le rendement quantique des points quantiques nucléaires purs déposés dans un film mince sera de 1 à 2 ordres de grandeur inférieur au rendement quantique en solution. Les points quantiques ont également un phénomène d'auto-extinction de la fluorescence, qui est causé par des excitons dans les points quantiques avec une distribution de taille inégale via le transfert d'énergie Foster vers des points non luminescents pour une recombinaison non radiative.

Deuxièmement, le schéma d'application de la LED à points quantiques dans l'affichage d'éclairage

Les points quantiques ont des pics d'émission étroits, des longueurs d'onde d'émission réglables, une efficacité de fluorescence élevée et une bonne saturation des couleurs, et conviennent parfaitement aux matériaux luminescents pour les dispositifs d'affichage. L'application de la LED à points quantiques dans le domaine de l'affichage d'éclairage comprend principalement deux aspects : a. Technologie de rétroéclairage à points quantiques basée sur les caractéristiques de photoluminescence des points quantiques (QD-BLU, c'est-à-dire LED blanche à points quantiques photo-induits); b. Technologie de diodes électroluminescentes à points quantiques (QLED) avec des caractéristiques d'électroluminescence de points.

(1) Technologie de rétroéclairage à points quantiques

La technologie de rétroéclairage à points quantiques, à savoir la LED blanche à points quantiques photo-induits, est une technologie de rétroéclairage basée sur les caractéristiques de photoluminescence des points quantiques.

(1) Principes de base de la technologie de rétroéclairage à points quantiques

Le principe de la photoluminescence à points quantiques (PL) : la couche de points quantiques obtient de l'énergie sous une source lumineuse externe, et l'électron absorbe l'énergie du photon excité pour passer de la bande de valence à la bande de conduction. Les électrons au bas de la bande de conduction et les trous au sommet de la bande de valence peuvent produire une luminescence de recombinaison côté bande. Une partie des électrons et des trous est capturée par le niveau d'impureté relativement peu profond, et les électrons et les trous capturés par le niveau d'impureté peuvent se recombiner directement pour produire de la luminescence. Ou transition vers des défauts plus profonds. L'émission de bord de bande est le principal mécanisme de luminescence de l'appareil. La luminescence combinée des défauts et des impuretés affectera la luminescence des points quantiques. Il existe à peu près deux schémas de mise en œuvre pour les LED à lumière blanche à points quantiques photo-induits de couleur pure :

1. Conversion des couleurs

Le mécanisme de conversion des couleurs consiste à combiner des puces LED bleues avec des points quantiques verts et rouges pour préparer des LED blanches à points quantiques. Par rapport au mélange de couleurs pour produire de la lumière blanche en mélangeant de manière appropriée l'électroluminescence des points quantiques de différentes couleurs, la conversion des couleurs pour produire de la lumière blanche consiste en ce que la lumière bleue émise par la puce LED est absorbée par les points quantiques et convertie en lumière verte et en lumière rouge . Le principe RVB est combiné avec la lumière bleue restante pour former une lumière blanche.

2. Lumière blanche directe

Le mécanisme de lumière blanche directe signifie qu'il n'y a qu'un seul type de point quantique électroluminescent dans la couche électroluminescente, qui est excité par la lumière ultraviolette émise par la puce LED ultraviolette pour émettre de la lumière de plus d'une couleur, puis directement se recombine pour produire de la lumière blanche. Le mécanisme de mélange des couleurs et de conversion des couleurs pour générer de la lumière blanche implique le problème du mélange et de l'équilibrage de plusieurs couleurs de lumière, et l'inadéquation de chaque lumière de couleur affectera sérieusement la qualité de la lumière de la LED à lumière blanche. Par conséquent, les gens ont un grand intérêt à utiliser des luminophores qui émettent directement de la lumière blanche pour l'éclairage à semi-conducteurs. Étant donné que la plupart de l'émission de lumière des points quantiques de lumière blanche directe implique des défauts de surface, l'efficacité est faible. Pour réaliser l'application ultime des points quantiques de lumière blanche directe, l'amélioration de l'efficacité lumineuse est la clé de la recherche.

(2) Application pratique de la technologie de rétroéclairage à points quantiques

L'application de la technologie de rétroéclairage à points quantiques dans la pratique consiste à combiner des puces LED bleues avec des matériaux à points quantiques pour remplacer les LED blanches, la source de lumière de fond des panneaux à cristaux liquides traditionnels. Les panneaux à cristaux liquides qui en résultent sont également appelés écrans LCD à points quantiques.

Il existe trois façons d'encapsuler des points quantiques dans des écrans à cristaux liquides. Le premier est le"On-Chip" méthode dans laquelle le matériau de la boîte quantique est directement placé sur la puce LED bleue. La seconde consiste à sceller les points quantiques dans un tube de verre mince. La méthode « On-Edge » est installée sur le port d'entrée de lumière LED de la plaque de guidage de lumière de rétroéclairage. La troisième méthode est la méthode « On-Edge » où le matériau en feuille avec des points quantiques pris en sandwich entre les films est collé entre la plaque de guidage de lumière et le panneau à cristaux liquides. Surface" méthode.

Source : NANOCO, China Galaxy Securities Research Department

1. Le plan de conception de la société 3M aux États-Unis et de la société Nanosys en Allemagne

En 2012, 3M et Nanosys ont développé conjointement un film épaissi à points quantiques (QDEF) composé de matériaux à points quantiques qui peuvent considérablement étendre la gamme de couleurs de l'écran. En combinant les LED bleues et QDEF, le NTSC (Comité national des normes de télévision) peut être facilement réalisé. La large gamme de couleurs avec un rapport de 100 % permet d'obtenir le même pouvoir d'expression des couleurs que l'EL organique, tandis que la gamme de couleurs standard du produit d'origine est un rapport NTSC de 70 %.

QDEF disperse les points quantiques d'un diamètre de 3 nm et 7 nm dans un film mince, puis fixe les points quantiques à travers un film protecteur (deux couches de film barrière à l'oxygène). QDEF est fixé entre la plaque de guidage de lumière du rétroéclairage et le panneau LCD (méthode"Surface"), et la source de rétroéclairage utilise des LED bleues pour remplacer les LED blanches d'origine. Les points quantiques de 3 nm convertissent la lumière bleue en lumière verte sous l'irradiation de LED bleues, tandis que les points quantiques de 7 nm convertissent la lumière bleue en lumière rouge sous l'irradiation de LED bleues et se mélangent avec une partie de la lumière bleue qui traverse le film pour obtenir une lumière blanche . Par rapport à la LED blanche d'origine avec des caractéristiques de longueur d'onde stables, la combinaison de LED bleue et de QDEF peut produire des sources de lumière rouge, verte et bleue avec des pics nets, ce qui peut améliorer efficacement la saturation des couleurs de l'écran LCD. Par rapport à la technologie traditionnelle à gamme de couleurs élevée, la technologie à points quantiques peut augmenter la gamme de couleurs de l'écran LCD de 30% sans augmenter l'épaisseur du film CF. D'autre part, il peut également augmenter la luminosité du rétroéclairage et économiser de l'énergie.

Source : Nanosys, Département de recherche sur les valeurs mobilières de China Galaxy

2. Plan de conception de la société QDVision aux États-Unis

QDVision pense que les matières premières des points quantiques peuvent être utilisées dans des écrans à cristaux liquides à grande échelle, et promeut"couleur plus vive" téléviseurs LCD à points quantiques. En prenant un téléviseur de 42 pouces comme exemple, environ 100 tonnes de matériaux de points quantiques sont nécessaires chaque année. Afin de faire face à la montée rapide du marché, la méthode efficace consiste à installer les matériaux de points quantiques à l'entrée de la plaque guide de lumière (& quot;On-Edge" méthode) à la place de la lumière plaque de guidage et l'écran LCD. Entre la méthode (& quot;On-Surface"), la quantité de matériau de points quantiques utilisée dans cette méthode n'est que de 1/50 de celle de la méthode On-Surface, et des tubes en verre bon marché et stables peuvent être utilisé pour encapsuler des matériaux de points quantiques. Grand avantage de coût. De plus, bien que"On-Chip" méthode consistant à placer des matériaux de points quantiques sur la surface de la puce LED peut réduire la production annuelle à un dix millième (10 kg/an), compte tenu de la génération de chaleur de la LED, le"On-Edge" méthode est le meilleur choix. en sécurité.

Au salon international de l'électronique grand public (CES) en janvier 2013, Sony a présenté un téléviseur LCD équipé du matériau optique à points quantiques « ColorIQ » de QDVisions. Ce téléviseur LCD est nommé « Triluminos » et le rapport de gamme de couleurs NTSC est 70 % supérieur à celui d'origine. Augmenté à 100%, en utilisant la technologie de points quantiques de QDVision's, peut obtenir le même pouvoir d'expression des couleurs que l'EL organique.

3. Plan de conception de British Nanoco

Nanoco, un fournisseur britannique de matériaux pour points quantiques, a coopéré avec Dow Chemical dans le domaine de la technologie sans cadmium pour déployer le marché des points quantiques. À l'heure actuelle, la technologie de base de la société'la production de"CFQD" (points quantiques sans cadmium) qui ne contient pas l'élément toxique cadmium (Cd) est encore limité à quelques kilogrammes par an, ce qui n'est pas suffisant pour répondre au marché en pleine croissance centré sur les dalles LCD. avoir besoin. Afin d'établir un système de production à grande échelle, la société a signé un accord de licence exclusif avec Dow Chemical. L'objectif est d'utiliser la capacité de production et la chaîne d'approvisionnement de Dow Chemical's dans le domaine chimique pour se préparer à l'expansion future du marché. La technologie utilisée par les deux partenaires est une"On-Surface" méthode dans laquelle un matériau en feuille avec des points quantiques pris en sandwich entre des films est collé entre le rétroéclairage et le panneau LCD. Compte tenu de la stabilité des matériaux de points quantiques et des caractéristiques d'être facilement intégrés dans des panneaux à cristaux liquides, la méthode On-Surface est adoptée pour gagner le marché.

(2) Technologie de diode électroluminescente à points quantiques

La technologie des diodes électroluminescentes à points quantiques, la technologie QLED, est un nouveau type de technologie de fabrication de LED basée sur les caractéristiques d'électroluminescence des points quantiques, et c'est une véritable diode électroluminescente à points quantiques. La technologie de rétroéclairage à base de points quantiques est essentiellement un écran LCD à points quantiques, c'est-à-dire un panneau à points quantiques et à cristaux liquides, qui est une amélioration de l'écran LCD existant, et non un QLED au sens propre du terme.

(1) Principes de base de la technologie QLED

Principe de l'électroluminescence à points quantiques (EL) : l'électroluminescence QLED est généralement attribuée à la recombinaison par injection directe de porteurs, au transfert d'énergie par résonance de Forster ou à une combinaison des deux. Une fois les électrons et les trous injectés, il existe deux manières d'obtenir l'électroluminescence : a. Les électrons et les trous sont directement injectés dans la même boîte quantique pour réaliser une luminescence par recombinaison de rayonnement dans la boîte quantique ; b. Injecter des électrons et des trous dans la matière organique. Les trous forment des excitons, puis transfèrent de l'énergie aux points quantiques sous la forme d'un transfert d'énergie de résonance Forster. Un exciton, une paire électron-trou, est généré dans la boîte quantique, et finalement la paire électron-trou se recombine pour émettre un photon. Ces deux approches existent en même temps, ce qui permet de maximiser l'efficacité lumineuse des QLED.

(2) Quatre types de structure de base de QLED

Depuis que le QLED électro-piloté a été inventé en 1994, l'appareil a subi quatre développements et changements structurels, et sa luminosité et son efficacité quantique externe ont été considérablement améliorées.

1. Type I : utilisez un polymère comme couche de transport de charge

Cette structure utilise un polymère comme couche de transport de support et est la première structure de dispositif QLED. Sa structure de dispositif typique est composée de points quantiques nucléaires purs de CdSe et de doubles couches de polymère ou d'un mélange des deux, pris en sandwich entre deux électrodes. Cette structure utilise du CdSe à noyau pur avec un faible rendement quantique, et il existe un parasite d'électroluminescence évident dans le polymère, de sorte que le dispositif a une efficacité quantique externe (EOE) plus faible et une luminosité maximale plus petite.

2. Type II : utilisez de petites molécules organiques comme couche de transport de charge

En 2002, Coe et al. a proposé une structure de dispositif QLED de type II combinant des points quantiques à couche unique et des OLED à double couche, en utilisant des matériaux organiques à petites molécules comme couche de transport de porteurs. Cette structure permet l'ajout d'une couche de points quantiques monocouche sur la base de l'OLED pour séparer le processus de transport de porteurs et le processus d'émission de lumière à travers la couche organique, améliorant ainsi l'efficacité quantique externe de l'OLED.

La combinaison de la structure OLED avec une seule couche de points quantiques permet aux gens de voir l'espoir d'améliorer l'efficacité des QLED. Ce dispositif structuré présente non seulement tous les avantages de l'OLED, mais peut également améliorer la pureté spectrale du dispositif et réaliser le réglage de la couleur lumineuse. Cependant, l'utilisation d'une couche organique conduit à une diminution de la stabilité du dispositif dans l'air. Comme les OLED traditionnelles, les QLED avec cette structure doivent être conditionnées, ce qui augmente le coût de production et limite la flexibilité. De plus, l'isolation du matériau semi-conducteur organique lui-même limite l'optimisation supplémentaire de la densité de courant du dispositif, qui à son tour limite la luminosité électroluminescente du dispositif, et le large spectre électroluminescent du matériau semi-conducteur organique n'est pas propice à l'optimisation de la pureté des couleurs de l'appareil.

3. Type III: Couche de transport de tous les transporteurs inorganiques

Par rapport au type de structure de Type II, ce type de structure remplace la couche de transport de support organique par une couche de transport de support inorganique. Cela améliore considérablement la stabilité de l'appareil dans l'air et permet à l'appareil de résister à des densités de courant plus élevées. Carugé et al. ont utilisé la méthode de pulvérisation cathodique pour préparer une QLED entièrement inorganique avec de l'oxyde de zinc-étain et de l'oxyde de nickel comme couches de transport d'électrons et de trous, respectivement. La densité de courant maximale que l'appareil peut supporter atteint 4Acm-2, mais l'efficacité quantique externe est inférieure à 0,1%. La faible efficacité du dispositif est attribuée à la destruction des points quantiques lors de la pulvérisation de la couche d'oxyde, au déséquilibre de l'injection de porteurs et à l'extinction de la fluorescence des points quantiques générée lorsque les points quantiques sont entourés d'oxydes métalliques conducteurs.

4. Type IV : La couche de transport de trous organiques est mélangée à la couche de transport d'électrons inorganiques

Le type de structure de Type IV utilise des couches de transport de porteurs mixtes organiques et inorganiques pour fabriquer des dispositifs QLED. La structure utilise généralement des semi-conducteurs à oxyde métallique inorganique de type N comme couche de transport d'électrons et des semi-conducteurs organiques de type P comme couche de transport de trous. Le QLED de la structure hybride a une efficacité quantique externe élevée et une luminosité élevée en même temps. Parmi eux, Qian et al. a rapporté que l'efficacité quantique externe est de 1,7%, 1,8%, 0,22% et que la luminosité maximale est de 31000cdm-2, 68000cdm-2, 4200cdm-2 à structure mixte rouge, verte et bleue QLED.

Récemment, un écran couleur QD-LED de 4 pouces a été développé en utilisant la structure hybride de type IV. Grâce à la technologie d'impression par micro-contact, la résolution de l'écran couleur QLED solubilisé atteint 1000 ppi (la taille des pixels est de 25 m).

Par rapport au type de structure de type II, l'épaisseur du film de points quantiques utilisée dans les types de structure de type III et de type IV dépasse une seule couche à 50 nm. Par conséquent, le mécanisme de travail du type de structure de type IV se concentre sur le mécanisme d'injection de porteurs plutôt que sur le mécanisme de transfert d'énergie de Forster.

(3) Méthode de préparation du dispositif QLED

Dans la méthode de préparation des appareils QLED, les technologies de préparation qui ont fait leurs preuves avec succès incluent la technologie de séparation de phases, la technologie à jet d'encre et la technologie de transfert.

1. Technologie de séparation de phases

La technologie de séparation de phases peut bien préparer des points quantiques monocouches colloïdaux ordonnés de grande surface. Le film à points quantiques peut être préparé à partir d'une solution mixte de points quantiques de matériau aromatique organique et de matériau aliphatique en utilisant un procédé de revêtement par centrifugation. Pendant le séchage par solvant, les deux matériaux différents sont séparés pour former un point quantique monocouche souhaité sur la surface du semi-conducteur organique. Cette méthode est fiable, flexible et peut être contrôlée avec précision en même temps avec une bonne répétabilité. La concentration de la solution, le rapport de solution, la distribution de la taille des points quantiques et la forme des points quantiques affectent tous la structure du film. Bien contrôler ces facteurs permet d'obtenir des QLED avec un rendement élevé et une saturation des couleurs élevée. Cependant, comme cette méthode utilise un revêtement par centrifugation, elle ne peut produire que des écrans d'affichage monochromes.

2. Technologie jet d'encre

Pour les écrans couleur, on espère trouver un processus de préparation capable de produire un motif de points quantiques à une seule couche sans imposer plus d'exigences sur les matériaux et les structures de l'appareil. Le procédé jet d'encre est une technologie de préparation qui remplit ces conditions. La technologie jet d'encre consiste à utiliser des buses d'impression au niveau du micron pour pulvériser l'& quot;encre" avec des fonctions spéciales sur le

Des unités de pixels sont formées sur le substrat ITO à motifs. L'utilisation de la méthode de pulvérisation peut contrôler avec précision la quantité et la position de la distribution à la demande, ce qui peut réduire les coûts de production, et peut également réaliser un affichage de grande surface et de grande taille.

3. Transfert de technologie

La technologie de transfert consiste à enduire d'abord la solution de points quantiques sur la plaque de silicium, puis à évaporer, puis à presser la partie saillante dans une couche de points quantiques, à retirer la couche de surface et à la transférer sur un substrat en verre ou un substrat en plastique. Ce processus permet d'obtenir le plus de sous-point de transfert sur le substrat.

(4) Les principaux problèmes du QLED actuel

1. Coût de préparation

Le coût de fabrication des dispositifs QLED peut être grossièrement divisé entre le coût des matières premières et le coût de fabrication du traitement de ces matériaux. Étant donné que les QLED utilisent actuellement des technologies de traitement de couche mince similaires, telles que l'impression à jet d'encre et par micro-contact, la quantification et la pulvérisation thermique de l'évaporation, etc., bien que les QLED aient un coût beaucoup plus bas que les OLED en termes de structure et de technologie de fabrication, elles nécessitent une haute -environnement de fabrication à la demande. Il y a encore une certaine distance entre elle et la commercialisation.

2. Durée de vie

À l'heure actuelle, la durée de vie des appareils QLED à la luminosité vidéo la plus faible (100cd/m2) n'est que de 100 à 1 000 heures, ce qui est bien inférieur à la durée de vie requise par l'écran (plus de 10 000 heures). En raison du manque de recherches théoriques approfondies à l'heure actuelle, de nombreux facteurs peuvent être à l'origine de la courte durée de vie de l'appareil. Comme les dispositifs QLED ont évolué sur la base des OLED dans une certaine mesure, l'instabilité inhérente de la matière organique en tant que couche de transport de charge des QLED peut être une raison de leur courte durée de vie. Sur cette base, l'amélioration de la stabilité de la matière organique dans le dispositif est devenue un axe de recherche pour augmenter la durée de vie des QLED.

Troisièmement, l'application de la LED à points quantiques

Les LED à points quantiques ont principalement deux directions d'application : l'une est un écran LCD à points quantiques utilisant la technologie de rétroéclairage à points quantiques, et l'autre est une diode électroluminescente à points quantiques QLED. Dans ces deux directions d'application, l'application de l'écran LCD à points quantiques est relativement simple et mature, et de nombreux produits sont apparus, tandis que QLED est toujours en développement et en amélioration continus.

(1) Avantages d'application de la LED à points quantiques

Étant donné que les LED à points quantiques utilisent des matériaux à points quantiques, elles présentent naturellement de nombreux avantages par rapport aux matériaux fluorescents organiques.

(2) Aperçu du développement des applications LED à points quantiques

(1) En 2010

LG a présenté un nouveau type de panneau lors de la SID International Display Information Conference. Le panneau utilise des LED à points quantiques comme source de lumière de fond. La pureté des couleurs du panneau LCD sera encore améliorée, élargissant ainsi la gamme de couleurs d'affichage du panneau de 30 %.

(2) 2011

NanoPhotonica, un développeur de matériaux avancés, a réalisé une percée majeure et réalisable dans la technologie d'affichage à LED à points quantiques, qui sera bientôt utilisée dans la production de masse d'écrans. Les écrans produits avec la technologie NanoPhotonica-QLED auront une meilleure qualité d'image, tandis que la consommation d'énergie sera réduite de 30 %, le prix sera réduit de 75 % et la durée de vie sera doublée. Il a un large éventail d'utilisations et peut être utilisé dans des écrans de différentes tailles. Derrière le large éventail d'utilisations se cache la technologie d'impression à jet d'encre économique qui ne nécessite pas d'évaporation sous vide.

Samsung Electronics utilise la couche organique et la couche inorganique comme couches de transport d'électrons et de trous de la couche électroluminescente à points quantiques, respectivement, pour fabriquer des diodes électroluminescentes à points quantiques. En modelant le film de points quantiques par la méthode de transfert, Samsung Electronics a produit un prototype d'un dispositif d'affichage QLED à matrice active couleur de 4 pouces.

QDVision a présenté un écran LED à points quantiques en couleur de 4 pouces sur SID. La qualité d'image et l'efficacité de l'affichage ont atteint le niveau des OLED existantes. QDVision prévoit d'atteindre la production de masse d'écrans LED à points quantiques d'ici 3 à 5 ans.

Nanosys a présenté une technologie QDEF de film d'amélioration des points quantiques au SID en 2011. Cette technologie ajoute un film d'amélioration des points quantiques entre l'unité de rétroéclairage de l'écran LCD et le module d'affichage, ce qui peut augmenter la gamme de couleurs de l'écran LCD existant de 50 %. %, atteignant le niveau de gamme de couleurs avec OLED.

En 2011, Nanosys a développé un téléviseur LCD Full HD de 47 pouces avec une gamme de couleurs de 80 % NTSC utilisant un film électroluminescent à points quantiques à excitation LED bleue comme source de lumière de fond.

(3) 2013

En juin 2013, Sony a lancé un modèle de téléviseur LCD haut de gamme qui utilise la technologie des points quantiques dans le rétroéclairage. En octobre de la même année, Amazon a lancé une tablette informatique qui utilise des points quantiques dans le rétroéclairage LCD.

(4) 2014

En avril, le VX2457sml de ViewSonic, une marque technologique mondiale de premier plan aux États-Unis, est un représentant de la technologie des points quantiques. Grâce à la technologie d'affichage à points quantiques, le nombre de couleurs pouvant être affichées peut être encore augmenté et la gamme de couleurs d'affichage du panneau peut être augmentée à 99% AdobeRGB, LCD La pureté des couleurs du panneau a également été considérablement améliorée, et le la qualité de l'image a été améliorée, offrant ainsi aux utilisateurs un écran couleur professionnel et extrêmement réaliste.

En septembre, Samsung Electronics, LGE et TCL ont tous exposé pour la première fois des téléviseurs LCD utilisant la technologie de rétroéclairage à points quantiques au Salon international de l'électronique grand public (IFA) à Berlin. Parmi eux, Samsung Electronics produira en masse des téléviseurs QDLCD au premier trimestre de l'année prochaine. SDC fournira Opencell. Le premier lot de produits mesurera 55 pouces et 66 pouces, et se positionnera sur le marché de l'ultra haut de gamme.

TCL utilisera le panneau Huaxing 55 pouces UHD et 3MQDEF, avec une gamme de couleurs de 105%, et prévoit de le produire en masse dès la fin de 2014. LGE a également coopéré avec QDvision pour développer la technologie de rétroéclairage à points quantiques et prévoit de lancer des téléviseurs QDLCD, mais sa stratégie produit en 2015 se concentrera toujours sur les produits OLED. Sony prévoit également de lancer des produits TV QDLCD de plus de 55 pouces.

Au début de 2014, l'Office des brevets et des marques des États-Unis a approuvé un brevet appelé" Affichage amélioré à points quantiques avec filtre dichroïque" déposé par Apple en 2012. Le brevet détaille la technologie des points quantiques et comment cette technologie est appliquée sur un appareil mobile comme l'iPhone.

(5) 2015

Samsung a vigoureusement promu le nouveau"SUHDTV" série au CES2015 Electronics Show, soulignant ses avantages en termes de luminosité, de reproduction des couleurs et de présentation des détails, qui sont également différents des téléviseurs UHD (Ultra HD) ordinaires. Mais en substance, SUHD est également basé sur la technologie des points quantiques, mais Samsung a optimisé le moteur de traitement des nanocristaux et de l'image, qui est plus beau que le précédent téléviseur à rétroéclairage 4KLED.

Au CES2015, TCL Group a également organisé une nouvelle conférence de promotion de produits à l'exposition et a lancé le premier téléviseur à points quantiques H9700 de Chine' pour le marché nord-américain, qui est devenu un moment fort de l'exposition CES 2015 aux États-Unis. .

(6) 2016

Lors de l'exposition IFA 2016, Samsung a présenté une variété de nouveaux téléviseurs à grand écran. Sans surprise, les téléviseurs à points quantiques basés sur SUHD ont occupé la moitié du ciel.

En septembre, TCL a lancé une importante gamme de produits d'automne, lançant la sous-marque haut de gamme"Chuangyi" (Nom anglais"Xess"), et ses téléviseurs à points quantiques, tablettes, téléphones portables et autres produits terminaux, dont le téléviseur à points quantiques X2 est utilisé comme produits phares importants devraient être officiellement lancé sur le marché en trois mois.

(3) Analyse du marché des applications LED à points quantiques

Le marché des applications des LED à points quantiques est divisé en QLED et LCD à points quantiques. Étant donné que la commercialisation de QLED n'est pas suffisamment mature, le marché actuel des applications de LED à points quantiques est essentiellement occupé par les écrans LCD à points quantiques.

(1) Prévisions du marché mondial des applications QLED

Bien que tous les yeux soient désormais rivés sur l'écran LCD à points quantiques, QLED est la véritable diode électroluminescente à points quantiques, qui devrait devenir la prochaine génération de technologie d'affichage OLED. Selon les prévisions prospectives d'IDTechExResearch, la taille du marché de QLED peut atteindre 11,2 milliards de dollars américains d'ici 2026, et la taille du marché du champ d'affichage est de 9,6 milliards de dollars américains, soit environ 85 %.

Figure 26 : Prévision à l'échelle du marché des applications QLED

(2) Prévisions du marché mondial des applications LCD à points quantiques

La technologie d'affichage à points quantiques existe depuis les années 1990, mais elle n'est devenue populaire que récemment sur le marché de la télévision. Les panneaux LCD sont développés depuis des décennies et la principale amélioration réside dans le développement de la technologie de rétroéclairage. Les rétroéclairages à LED sont maintenant devenus courants et ont de meilleurs effets d'affichage que les rétroéclairages traditionnels à lampes fluorescentes à cathode froide. Mais évidemment, le rétroéclairage LED n'est pas une panacée. Le soi-disant"WhiteLED" a un spectre très large. Par conséquent, afin d'afficher des couleurs rouges, vertes et bleues plus saturées, une technologie de gradation plus précise est requise, et il existe également des goulots d'étranglement. L'OLED auto-lumineux a un meilleur effet de reproduction des couleurs, mais le coût est très élevé, l'acceptation du marché est faible et la production de masse à grande échelle est très irréaliste. Les points quantiques sont une technologie d'affichage plus efficace dans la technologie d'affichage à cristaux liquides. Les points quantiques peuvent convertir les sources de lumière bleue pure en rouge et vert, supprimer la dominante de couleur et obtenir une sortie plus équilibrée des trois couleurs primaires. Dans le même temps, sa consommation d'énergie et son coût sont également inférieurs à ceux de l'OLED. Étant donné que la technologie à points quantiques peut améliorer l'efficacité énergétique et les performances des couleurs, tout en réduisant les coûts, l'écran LCD à points quantiques pourrait bientôt devenir le choix le plus populaire sur le marché de la télévision haut de gamme.

La taille du marché des écrans LCD à points quantiques en 2015 était de 77,6 millions de dollars américains, et on s'attend à ce que la taille du marché atteigne 477 millions de dollars américains d'ici 2020, soit une augmentation de 515% d'une année sur l'autre. On peut voir que la taille du marché des écrans LCD à points quantiques affichera une croissance explosive au cours des cinq prochaines années, avec un potentiel énorme.

Figure 27 : Prévision de la taille du marché des écrans LCD quantiques

Quantum dot LCD a trois formes d'emballage : On-Surface, On-Edge et On-Chip. Actuellement, les deux premières méthodes sont les principales formes d'emballage de l'écran LCD à points quantiques. En 2015, la taille du marché des écrans LCD à points quantiques conditionnés sous forme On-Surface et On-Edge était respectivement de 69,5 millions de dollars américains et de 8,1 millions de dollars américains, et la taille du marché devrait être de 425,4 millions de dollars américains et de 16,1 millions de dollars américains d'ici 2020, respectivement. La taille du marché du format On-Surface augmente d'année en année, et la taille du marché du format On-Edge en 2018 devrait atteindre 20,2 millions de dollars américains, suivie d'une tendance à la baisse. L'écran LCD quantique conditionné au format On-Chip devrait avoir une taille de marché de 7 millions de dollars américains en 2018 et atteindre 3570 dollars américains en 2020, ce qui dépassera la taille du marché du package de format On-Edge. L'emballage en surface est le choix principal pour les écrans LCD à points quantiques. La part de marché en 2015 était de 89,6 % et devrait représenter 89,1 % en 2020.

En raison de ses excellentes performances, l'écran LCD quantique sera largement utilisé dans l'affichage de la télévision (TV), l'affichage de surveillance (moniteur), l'affichage de l'ordinateur portable (ordinateur portable), l'affichage de la tablette (tablette) et l'affichage du téléphone portable (smartphone). En 2015, la taille du marché des téléviseurs, moniteurs et tablettes était de 73,5 millions de dollars américains, 3,5 millions de dollars américains et 500 000 dollars américains, respectivement, et les expéditions étaient respectivement de 1,4 million, 400 000 et 100 000 unités. Les tailles de marché devraient être respectivement d'ici 2020 Pour 41,3 millions de dollars américains, 24,2 millions de dollars américains et 19,3 millions de dollars américains, les expéditions étaient de 24,5 millions d'unités, 3,2 millions d'unités et 4,7 millions d'unités. En 2016, la taille du marché des ordinateurs portables était de 700 000 dollars américains, avec des livraisons de 100 000 unités. On estime que d'ici 2020, la taille du marché sera de 4 millions de dollars américains, avec des expéditions de 800 000 unités. La taille du marché des smartphones en 2018 était de 1,1 million de dollars américains, avec des livraisons de 500 000 unités. On estime que d'ici 2020, la taille du marché sera de 13,5 millions de dollars américains, avec des expéditions de 7,4 millions d'unités. Quantum dot TV est le principal domaine d'application de l'écran LCD à points quantiques, représentant environ 94,8% du marché total en 2015, et il devrait être d'environ 87,2% en 2020.

Figure 31 : Prévision d'expédition pour les applications LCD à points quantiques

Au cours des cinq prochaines années, les téléviseurs à points quantiques occuperont la majeure partie du marché des applications LCD à points quantiques. En 2015, les expéditions de téléviseurs à points quantiques de 40 à 49 pouces étaient de 100 000 unités, celles de 50 à 59 pouces de 800 000 unités et celles de 60 à 69 pouces ont été expédiées. Le pouce est de 400 000 unités et les expéditions d'ici 2020 devraient atteindre 8,3 millions d'unités, 11,9 millions d'unités et 3,9 millions d'unités respectivement. On estime que l'expédition de téléviseurs à points quantiques de plus de 70 pouces sera de 100 000 unités en 2017 et de 400 000 unités d'ici 2020. % en 2020. En revanche, la demande de plus de 70 pouces est faible.

Figure 33 : Prévision d'expédition de différentes tailles de téléviseurs à points quantiques

4. Principaux fabricants mondiaux de points quantiques

À l'heure actuelle, il existe environ 60 unités dans le monde qui mènent des recherches sur les points quantiques, y compris des entreprises, des universités, des instituts de recherche, etc. Parmi eux, les trois principaux fabricants mondiaux de matériaux à points quantiques - Nanoco au Royaume-Uni, QDVision aux États-Unis et Nanosys en Allemagne, ont progressivement formé une situation à trois pattes, ces trois sociétés ont presque divisé le marché, et Hangzhou Nanojing Technology Co., Ltd.

(1) Grandes entreprises étrangères de points quantiques

(1) Nanoco, Royaume-Uni

Le britannique Nanoco a été créé en 2001 et sa position sur le marché est d'être un fabricant et un fournisseur de points quantiques sans cadmium (CFQD) respectueux de l'environnement. Elle a coopéré avec Dow Chemical aux États-Unis pour tester la production d'écrans à cristaux liquides utilisant des points quantiques sans cadmium (Cd) en 2014. le 2 juin et a adopté le"On-Surface" forme de package, mais il n'y a eu aucun rapport public sur les produits d'application. En outre, la prochaine production en série de matériaux de rétroéclairage à points quantiques de Samsung provient principalement de Nanoco et Dow Chemical. La capitalisation boursière actuelle de la société's est de 196 millions de dollars.

Le résultat d'exploitation et le bénéfice net de Nanoco' en 2015 étaient respectivement de 3,2 millions de dollars américains et de 12,9 millions de dollars américains. Pendant six années consécutives, le bénéfice net a été négatif et en expansion, et il était à perte. Ses revenus d'exploitation en 2015 provenaient de trois parties : les revenus de redevances et de licences, les matériaux de points quantiques et les services techniques, dont les matériaux de points quantiques représentaient 21,9 % de ses revenus d'exploitation.

Présentation de l'activité des matériaux à points quantiques Nanoco :

1. Affichage rétro-éclairé: CFQD peut augmenter considérablement la gamme de couleurs d'affichage (augmentation de 30%) pour rendre l'image plus réaliste, la couleur est plus belle et il n'est pas nécessaire de modifier le mode de traitement d'affichage LCD et LED existant, le coût est plus faible, et il est plus facile à utiliser par la majorité des LCD (LED) acceptés par le constructeur. Direction de l'application: panneau de téléphone portable, tablette, écran d'ordinateur, TV, etc.

2. Éclairage : En contrôlant la taille du CFQD, la température de couleur et l'indice de rendu des couleurs de la lumière peuvent être ajustés avec précision, afin de répondre aux besoins individuels des clients en matière de lumière. De plus, en raison de l'efficacité de conversion photoélectrique plus excellente du CFQD, l'utilisation de sources lumineuses à LED peut être réduite pour atteindre des objectifs plus économes en énergie. Direction de l'application : emballage à LED, dispositifs d'éclairage à LED, lampes à LED, produits d'éclairage à LED, etc.

3. Énergie solaire en couche mince : Les nanoparticules (CIGS) produites par Nanoco ont une très bonne efficacité de conversion photoélectrique. Différent des méthodes de traitement actuelles, les nanoparticules peuvent être utilisées pour produire des cellules solaires à couche mince par la méthode de la solution, et le taux d'utilisation du matériau atteint 90 %, ce qui est bien supérieur à la méthode d'évaporation et de pulvérisation actuelle.

Méthode de prise de vue

4. Biomédecine : CFQD hydrosoluble et CFQD fonctionnel, directions d'application : bioimagerie, diagnostic in vivo et in vitro in vivo.

(2) QDVision, États-Unis

Aux États-Unis, QDVision a été fondée en 2004 par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) de renommée mondiale, dont Moungi Bawendi, le père de la technologie d'affichage à points quantiques. En plus de détenir plus de 250 brevets et brevets en instance, elle a également obtenu des approbations des États-Unis. De nombreux prix dont le célèbre"Prix présidentiel de chimie verte" délivré par l'Agence de protection de l'environnement. Il a coopéré avec Nexxus Lighting des États-Unis pour lancer une source d'éclairage commerciale à points quantiques en 2009. Le tube de rétroéclairage à points quantiques sorti en 2013 a été appliqué au téléviseur de Sony Corporation au Japon, en utilisant le"On-Edge" méthode d'emballage. QDVision affirme que sa production mensuelle de composants optiques à points quantiques peut atteindre 1 million.

QDVision est un leader dans le domaine de la technologie d'affichage à points quantiques. Sa technologie d'affichage à points quantiques ColorIQ fournit une solution de composant unique qui permet à l'affichage de produire"full gamut" couleurs. Depuis 2013, la société a vendu plus d'un million d'appareils optiques ColorIQ et continue de coopérer avec des marques sur le marché des téléviseurs et des écrans, notamment TCL, Hisense, Philips et Konka. Les téléviseurs à points quantiques et les écrans utilisant la technologie ColorIQ sont répertoriés en Chine, au Japon et en Europe.

La technologie d'affichage à points quantiques ColorIQ est une technologie avancée de semi-conducteurs électroluminescents développée par QDVision. Les produits associés sont constitués de matériaux à points quantiques, qui peuvent émettre une lumière rouge, verte et bleue à bande passante étroite très pure et saturée. Grâce à l'intégration des composants optiques ColorIQ et de la technologie d'affichage du client, les téléviseurs LCD peuvent atteindre une gamme de couleurs plus large et une norme 100% NTSC. Direction de l'application: téléviseur LCD grand écran, ordinateur personnel, moniteur de poste de travail, téléphone intelligent, champ d'éclairage, etc.

(3) Nanosys, Allemagne

German Nanosys a été fondée en 2001 et est l'un des leaders de la technologie d'affichage à points quantiques. La société détient plus de 300 brevets liés à l'affichage à points quantiques. En 2012, elle a coopéré avec 3M pour développer la technologie de couche épaisse à points quantiques (QDEF). , L'utilisation de la technologie QDEF peut non seulement étendre la gamme de couleurs de 70% de NTSC à 100%, mais également augmenter l'efficacité lumineuse exprimée par le rapport entre la luminosité de l'écran LCD et la puissance du rétroéclairage d'environ 50%. Il adopte le"Surface" Formulaire de paquet.

L'activité de matériaux de points quantiques de Nanosys comprend principalement des concentrés de points quantiques et la technologie QDEF. La société possède actuellement la plus grande base de production au monde de concentrés de points quantiques avec une production annuelle de 25 tonnes et un approvisionnement annuel de 6 millions de téléviseurs à points quantiques de 60 pouces.

Grâce à la capacité des matériaux sous-points, une série de nouveaux produits à points quantiques, tels que les tuyaux à points quantiques, seront lancés après 2015. La société a établi une coopération étroite avec certaines marques d'ordinateurs et de moniteurs bien connues telles que 3M, Samsung, Sharp et LG, et leurs produits sont largement utilisés dans les tablettes, les téléviseurs, les téléphones intelligents, etc.

(2) Principales entreprises nationales de points quantiques

(1) Hangzhou Najing Technology Co., Ltd.

Najing Technology a été créée en août 2009. Il s'agit d'une entreprise nationale de haute technologie avec de nouveaux matériaux semi-conducteurs à points quantiques comme technologie de base. Son activité principale est la recherche, la technologie de fabrication et d'application et le développement de produits de nouveaux matériaux à points quantiques. La conception, la synthèse et la modification de surface du matériau Dot' occupent une position de leader dans le monde, et c'est la seule entreprise nationale inscrite au New Third Board. Il possède de solides capacités de recherche scientifique et sa valeur marchande actuelle est de 1,63 milliard de yuans.

Le résultat d'exploitation et le bénéfice net de Najing Technology en 2015 étaient respectivement de 7,31 millions de yuans et de -4,9 millions de yuans. Le bénéfice net pendant quatre années consécutives était négatif, mais les pertes au cours des trois dernières années ont diminué. Les matériaux de points quantiques de la société's et leurs applications sont en période d'introduction sur le marché et de vérification. Bien qu'il dispose d'avantages concurrentiels technologiques irremplaçables et que ses produits d'application, notamment les tubes quantiques, aient commencé à être produits en série, les pertes continuent d'être enregistrées avant la formation d'un résultat d'exploitation objectif. Risque opérationnel. Son résultat d'exploitation en 2015 provenait de cinq parties : les produits d'éclairage, les matériaux semi-conducteurs luminescents, les services techniques, les produits biologiques et les produits d'affichage. Le résultat d'exploitation a représenté respectivement 56,8%, 26,2%, 11,4%, 4,7% et 1%. Afficher les produits La proportion est faible.

Aperçu de l'activité principale de Najing Technology & :

1. Matériaux à points quantiques : divisés en quatre systèmes de produits : réactifs à points quantiques contenant du cadmium, réactifs à points quantiques sans cadmium, nanocristaux métalliques et nanocristaux d'oxyde, qui sont largement utilisés dans les dispositifs électroluminescents, les cellules solaires, la catalyse, les biomarqueurs et la biomédecine Recherche fondamentale et développement d'applications dans d'autres domaines.

2. Technologie d'affichage à points quantiques ColorIn : les produits comprennent des dispositifs de conversion de lumière à points quantiques (Q-LCD) et des films de conversion de lumière à points quantiques (QLCF), qui sont largement utilisés dans les produits terminaux tels que les téléviseurs, les moniteurs et les téléphones mobiles.

3. QLED : Le centre de recherche du projet d'impression et d'affichage OLED a été créé et le développement industriel de la technologie d'impression et d'affichage QLED est activement encouragé.

4. Biomédecine : Création d'une filiale en propriété exclusive, Beijing Najing Biotechnology Co., Ltd., dédiée à l'application et à la promotion des points quantiques dans le domaine des sciences de la vie. Les produits comprennent des marqueurs de points quantiques, des kits d'étiquetage de points quantiques, des plates-formes d'inspection rapide de points quantiques, etc.

5. Lumière naturelle à nanocristaux : En utilisant le nanocristal à points quantiques exclusif combiné à la technologie d'excitation à distance autorisée mondiale CREE des États-Unis, un dispositif émetteur de lumière à masque sphérique en silicone 3D basé sur la technologie de simulation du spectre de la lumière naturelle est développé, qui se chevauche davantage plus de 95% de la lumière naturelle et de la zone saine du spectre visible. C'est de loin la source de lumière artificielle la plus proche de la lumière naturelle.