量子點QD技術原理說明：運用5大主流顯示器，解析應用產業有哪些！

在這個日新月異的科技發展之下，無論是工業還是光電產業，其技術發展都快速成長起飛。其中，量子點原理技術進步快速，目前已經被廣泛運用在顯示器產業中。也可用顯示器來說明，量子點原理技術應用的嶄新發展。雖說如此，但說到「量子點原理技術」相信大家一定都還是霧煞煞？！想要清楚了解量子點原理與技術，那就讓我們用本篇帶你詳解吧！

 

量子點QD材料技術原理介紹

所謂的「量子點（Quantum Dot）」材料，就是一種奈米等級的光電材料（粒徑尺寸約2nm~10nm）。其最大特色，是受到藍光光源（例如：450nm）激發時，會隨著粒徑尺寸不同可發出純度很高的單色光。舉例來說：7nm的量子點，其所激發出的光會呈現紅色3nm的量子點所激發出的光會呈現綠色。隨著設計的結構不同，一般而言大一點的量子點放出紅光，相反小一點的放出則偏綠光或藍光。

量子點QD技術應用於哪裡？

量子點技術，在早期是以QDEF（量子點薄膜）技術為主。近年來，臺灣LCD以及LED業者結合研發單位，已共同開發出QDCF/QDCC色轉換技術，來取代傳統彩色濾光片並應用於顯示器領域。
以QLED簡單來說，就是運用上述量子點特性搭配LED背光模組，來做為顯示技術。由於現階段LED技術已相當成熟，再加上產品壽命比傳統LCD還要長，色域表現更是接近OLED。隨著量子點在顯示器領域的廣泛用途，目前市面上也越來越多的QLED顯示器產品出現。

OLED與QLED電視差異｜差一個字卻差很多

OLED（Organic Light Emitting Diode=有機電致發光二極體）與QLED（Quantum Dot Light Diode=量子點發光二極體）電視，最主要的差異在於OLED採用的為有機材料，當有電流通過有機材料時就會發光。

• OLED：具備自發光、亮度高、可捲曲、輕薄、響應速度快等特性，在少了背光模組之下、整體功耗也能夠降低。這些先天上的優勢，除了可運用於電視產品以外，手機、智慧手錶等相關消費性3C產品也常常可見到OLED技術的應用。
• QLED：採用的是「量子點技術」，量子點材料透過藍光光源（例如：450nm）激發後，能發出純度很高的單色光。故QLED電視構造，相較於OLED電視會多了背光模組設計。

隨著LED技術的成熟，目前許多業者也陸續開始推出Mini LED搭配量子點技術的電視。透過更多數量的背光模組分布，來提升顯示器亮度與對比；進而QLED呈現出可比擬OLED電視的影像細膩度，同時也可避免OLED面板烙印及產品壽命較短的先天缺陷。

圖片:QLED主要結構示意圖

量子點QD材料技術應用｜5大主流顯示器說明

在miniLED及microLED解決巨量移轉的成本及良率問題之前，QLED因為完美融合了傳統LCD與OLED的各種優點，是現行較為主流的顯示器工藝。其主流的5大顯示器比較如下：

	LCD	QLED	OLED	miniLED	microLED
結構	彩色濾光片 ＋ 背光模組	彩色濾光片 ＋ 量子點膜 ＋ 背光模組	自發光	自發光	自發光
對比	低 約5000:1	高 10000:1	高 10000:1	高 10000:1	高 10000:1
反應時間	ms	ns	us	ns	ns
成本	低	較高	中等	較高	最高
優點	大規模量產 技術成熟 產品價格低廉	色域表現佳 產品壽命週期長	色域表現佳	螢幕亮度高， 可取代傳統LCD背光模組， 色域表現接近OLED	比起miniLED具備更高的解析度。 產品壽命週期長，且不易出現OLED烙印問題，符合次世代顯示器輕薄化需求
問題	色域表現差	耗電相較於傳統LCD高	螢幕烙印，劣化產品壽命週期短	採Local Dimming多少會有光暈效應與影像擴散現象	技術開發成本過高，現階段以小尺寸為主
應用產品	手機、電視、筆電、平板..	電視、筆電	手機、電視、筆電、平板	手機、電視、筆電、平板、車載...	穿戴式裝置、PID、HUD、次世代顯示器

 

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量子點QD材料粒徑量測技術方法有哪些？

測量量子點，主要是藉由控制粒徑大小來改變放光的波長，粒徑的監控在材料處理的時候尤為重要。一般在監控奈米粒徑大小以TEM及DLS為主：

• TEM : 能直接看到粒子大小，但是量測前處理較為繁瑣，且機台本身價位較高。
• DLS : 量測較為簡便，但因材料本身會有螢光放出，市面上的他牌動態光散射粒徑機台會受到螢光的影響而無法量測。

大塚電子機台內部構造，能以物理式去除螢光影響，直接量測量子點之粒徑分布。DLS無須任何前處理，能以最貼近原樣品的狀態進行量測，且可以輕易找到凝集體。

量子點QD材料的絕對量子效率｜何必屈就PL相對值

配合QE系列量子效率量測系統，內含大塚電子專利6”積分半球，可利用穿透光或反射光，能夠量測不管是外部量子效率或是內部量子效率之絕對值（PL系統為相對值）。可以量測絕對值，何必屈就於相對值?

 

量子點QD技術應用推薦

過去面板色度量測&LCF的發展，臺灣面板產業最早是透過與日商的技術合作。並在1997年於臺灣國內進行大規模TFT-LCD面板產業投資，2002年臺灣國內也開始了兩兆雙星計畫（兩兆：面板顯示器/半導體）。
在日本技術與臺灣國內政策的推動下，2003年臺灣面板產業開始急速成長。由於當初是透過與日商技術合作的關係，產線所需的設備評估均是比照日本採用的廠商做為導入依據。前製程（CF）所需的色度檢測設備，所採用的為大塚LCF系列。
 

大塚LCF系列說明

隨著面板技術的急速發展與玻璃基板尺寸放大（G1:300mm*400mm ➡️ G10.5:2940mm*3370mm），大塚LCF系列目前也已發展至可對應G10.5的設備。透過日本大塚電子核心技術所研發的光譜儀，與長年累積的檢測經驗，是業界量測面板色度的標準機型。可做到最小2um投光的量測spot，精準對位每一個像素點，可提供客戶具備高度信賴性的量測精度與服務。除了生產線上使用的大型機台，我們也提供實驗室用落地形的LCF可供選擇。

新的QDCF與過去有何不同？

目前臺灣國內針對次世代顯示技術，廣色域式未來評斷顯示器色彩重要的評價項目。目前臺灣業者所採用量子點的色轉換技術，主要分為兩種製程：一種是針對穿戴式裝置（例如：AR）需要超高解析度的EXP製程（曝光顯影）；另一種為噴墨塗佈製程（IJP）主要用於PID/車載..等相關產品。
QDCF與傳統CF製程大致相同，前半段同樣為以往的CF製程，後半段才會以IJP塗佈量子點材料於面板上。為了因應面板廠的檢測需求，大塚獨家研發出具備CF與QDCF檢測功能的複合設備，除了具備以往的CF製程檢測需求（RGB色度、OD、透過率）外，同時也搭載了量子點技術的色度/輝度檢測功能。
另外，還能針對未來運用於穿戴式裝置的超高解析度QDCF檢測需求，大塚也有微小化QDCF量測設備進行對應。想了解更多量子點原理技術的應用？不妨就直接到聯絡我們填寫表單，將會有專人為你服務喔！

	QDCF功能	一般CF功能
量測項目	發光體量測	物體色量測
對應基板尺寸	200mm *200 mm (玻璃/晶圓皆可)	200mm *200 mm (玻璃/晶圓皆可)
投光spot	10μｍ φ(上投光) *更小尺寸開發中	2μm φ（下投光)
量測光源	Blue LED	Halogen
受光spot	20μm	20μm