
Nanosys Inc. 大中华区总经理 罗忠升为大家带来了精彩纷呈的演讲分享,以下为演讲实录:
大家好。今天很荣幸有机会在这里跟各位业界的同仁一起来分享和探讨关于Mini/Micro LED相关技术和应用。首先要感谢中国电子视像行业协会Mini/Micro LED显示产业峰会对我的邀请,因为疫情的原因十分遗憾这一次没有办法亲临现场,但是相信在不久的将来,我们可以有机会面对面探讨。
我是Nanosys负责应用开发产品和营收的副总和总经理,今天要讲的题目是量子点颜色转换在Micro LED和OLED显示中的应用。
今天就以下几个议题展开探讨。
第一,首先简单介绍一下Nanosys。
第二,重点讨论QDCC的基本原理和技术的细节。
第三,专门把新开发的无重金属的量子点材料做一个介绍。
第四,介绍QDCC膜工艺的稳定性。
第五,举QDCC和OLED以及Micro LED结合的例子。
Nanosys是量子点领域的领头羊,我们的技术和产品已经在超过5千万的产品中使用,里面包括平板电脑、电视和显示器,去年收购了Micro LED业界领头羊之一的Glo公司,通过收购成为世界上唯一一家能够把量子点技术和Micro LED集成在一起的公司,通过收购我们也希望把最好的显示技术带给更多的消费者产品里面。
Micro LED技术在这几年非常火热,它一个主要的原因是在一些应用下,比如说AR或者HUD这种应用,被认为是完美解决方案,因为它可以提供所需要非常高的亮度,非常高的分辨率,非常高的色域,以及非常快的响应时间,不仅在这些应用,它同时还具有低功耗的性能,所以在一些对功耗要求比较高,以及对亮度要求比较高的应用,比如像穿戴式的显示,或者叫Small watch,它也被认为是非常有前景的应用。
Micro LED本身也有缺陷,最大的缺陷是制造非常复杂,这导致它的良率受限,导致成本会比较高,当然还有别的一些问题,如果使用RGB LED的话,它的颜色均匀性随着时间的推移,会出现差异化的老化,使得均匀性会越来越差,通过跟QDCC的结合,我们认为可以把Micro LED优势最大的发挥出来,同时又把它的缺点进行克服。
QDCC在Micro LED和OLED应用中是什么样的情况?在Micro LED或OLED应用中主要是把红色和绿色的量子点直接通过打印,或者光刻的形式直接放在蓝色的像素上,通过蓝光激发把红和绿的量子点,把蓝光转变为红和绿,实现了RGB三原色,从而实现了全彩的性能。
通过这种应用不仅可以获得完美的视角,同时也可以极大的提升显示效力,因为它与传统的过滤技术不一样,它是主动的颜色转换技术,还有很重要的是前面讲的,如果平常要用RGB LED的话要转移三种颜色,如果使用这种技术只需要转移一种颜色,就是蓝色,这样可以极大提升良率和降低成本。
对于QDCC的应用来说,里面最关键的指标是蓝光的吸收性,如果蓝光吸收太低,没有办法实现色彩的纯度,也就是色域上不去,这里面可以看到左图是开发三种不含重金属的量子点材料,先看红色量子点的吸收性能,右边对应红色的是指把红色量子点涂成QDCC膜以后的吸收,基本可以看到如果要达到90%以上光吸收的话,需要在10微米左右的厚度。
绿色的部分先看左下的绿色曲线,对应右图右下的绿色曲线,可以看到吸收要明显低红色,转换在QDCC膜的时候,也就是说如果要实现90%的吸收,厚度要明显比红色更高。
由于蓝色的吸收非常重要,业界对绿色的吸收是不满意的,基于这个开发出一款新的无重金属的绿色,也就是左图浅绿的曲线,可以看到光吸收性能甚至比红色的量子点还要好不少,在右图是虚线绿色的图,可以看到只需要在5个微米就能够轻松实现超过90%以上的蓝光吸收,通过新的量子点材料开发,可以很好地根据显示的应用,来调节实现高效、高性能的RGB显示。
这里面是前面三种QDCC膜的光学性能。红色目前聚焦在635-640的波段,传统磷化铟(InP)绿色的话,波长会长一点,在535-545间,对于一些应用来说可能偏长,通过开发新的绿色,我们既实现更好的半峰宽,同时也把波段扩展到更有用的,从525-540,可以实现从DCIP3到BT2020的各种色域,中间关于每10微米蓝光吸收的数据中可以看到,与传统InP的绿色比,新的无重金属的量子点材料,吸收性能提升将近1倍,最右边可以看到这种量子点的性能也非常好,做成QDCC膜以后,效率都在接近90%的程度。
接下来再来看无重金属颜色转换的加工性能。大家都知道为了实现图形化,主要有两种方式,一种是光刻,另外一种是打印,各自有不同的使用区间,但不管是哪一种条件,都需要有经过高温的过程,我们的材料完全可以满足在这些加工条件下,又实现前面所说的高性能的特点,除了高温之外,还需要经受UV的照射,另外特别像光刻胶,还需要跟碱性的溶液相接触,所以要确保量子点在整个图形化的过程中,都能够非常好的保持性能。
右图显示如果在光刻过程中它会经过哪些步骤,来实现图形化的过程,这些图形化的过程都可以用已有的光刻设备,所以如果在显示的产品中,要采用QDCC技术的话,不需要额外购买新的设备就能做到。
这里面显示的是我们与日本的合作厂商叫DIC所做的演示,演示通过打印的方式把RGB三原色打出来放大(如右图所示),里面打印的每一个子像素的尺寸是280微米乘80微米,这种尺寸可以直接打印50寸的4K或者更大的尺寸。
为了能够做到在显示中的应用,除了获得非常优越的光学性能之外,大家也对稳定性有非常高的要求,这里面显示几个稳定性的测试结果,左图红线是85度存储的数据,到目前为止已经超5千小时,亮度基本没有太大变化,蓝色是我们在光照条件下测试的,光的强度是15毫瓦/平方厘米,目前已经到了6千小时,亮度还维持在95%这个区间,估计在这个光下,L85的使用寿命可以超3万小时,这都是把量子点膜分装在两个玻璃板之间,为了更好模拟实际使用中可能出现的情况,通过薄膜封装的技术,把QDCC膜进行封装,我们做了右边的测试,可以看到稳定性也是非常好的,它与在玻璃封装里面性能相当,这意味着如果把QDCC直接使用在生产、显示的量产设备里面,它也能够非常好的发挥它的稳定性。
接下来看QD-OLED的显示技术。
今年CES最大的显示故事是三星推出了QD-OLED技术,这个显示技术与传统的白光OLED技术,也叫WOLED技术比,它有非常大的突破,后面我们会仔细讲区别,这个产品目前来说已经有三星、索尼和戴尔,都已经发布了使用这个技术的产品。
QD-OLED跟OLED相比,主要带来了以下几点突破:
第一,在色域上首次实现超过90%的BT2020色域覆盖,而白光LED只能做到77%,提升非常显著。
第二,单色的亮度得到极大提升,几乎接近三倍于白光OLED的水平,跟前面更显著的色域相比,结合起来就可以实现更好的高动态范围的视觉体验。
第三,整个峰值亮度有明显提升,通过QD-OLED的技术,实现了目前为止最好的视觉体验,不仅如此,观测视角甚至比OLED要好,产品一上市就得到行业的认可,可以看到行业里面有名的评阅者对这个产品打了最高的分数。
接下来可以看QDCC是怎么样简化制程,我们都知道如果用RGB三原色的LED来做Micro LED显示的话,就算良率是99.99%,对一个4K屏来说,还有2500左右的像素需要修补,如果按照一般的估计,可能需要超两个小时修补,这是完全不可接受的,如果把制程跟QDCC结合,可以极大简化过程,同时也不需要有修补的过程。因为所有的颜色都可以完美的通过蓝光和激发,通过颜色的转换来实现。
最后来看QDCC在AR中的应用。前面都知道AR有两个非常重要的要求,一个是高亮度,一个是高分辨率,当分辨率非常高的时候,以现有Micro LED技术来说,红色的OLED不管是效率还是发光稳定性上都有很大的问题,通过与量子点QDCC技术的结合,可以把这个问题很好解决,不仅能够很大提升在小尺寸上的红色光的效率,同时也能够极大提升颜色稳定性,因为传统红色Micro LED,随着电流增加会出现蓝移现象,也就是说本来看的是红色,亮度增加就变成橙色,这是在显示业界来说没有办法接受。
这边这张图显示的是我们与法国一位Micro LED一起合作展示的样品,通过蓝色Micro LED和QDCC的结合,实现非常高分辨率RGB高亮度的显示。
最后简单总结一下今天所讨论的议题。
QDCC可以显著的改善Micro LED和OLED的显示,从而把功耗和色容量的性能提升到新的高度,特别讨论到开发新的绿色无重金属的量子点材料,这种材料具有高蓝光吸收,同时具有高效率和高稳定性。
QDCC通过跟OLED的结合,能够带来显著提升的色容量,同时有更好HDR的体验。通过与Micro LED的结合,QDCC可以简化生产制程以及驱动的电路,从而实现更低的成本,同时显著提升红光的效率和稳定性,这个对于使用高分辨率的应用,比如说AR来说是至关重要的。
今天我的分享到这里,谢谢大家。

扫码关注我们
查看更多精彩内容


