媒體報道 | 納晶科技:引領顯示產業發展新方向

發布時間:2021年09月15日

本文轉載自《天堂硅谷》雜志 作者李慧


你知道手機顯示屏通過紅綠藍三基色,能夠呈現幾種顏色嗎?自然界絕大多數色光,都可以通過三基色,按照不同的比例合成產生。三基色的品質越好,能夠組成的色彩越多,越能展現自然、真實、鮮艷的顏色,提升畫面層次感。因此,顯示屏的發展,一直在追求更廣的色域,從而展現出更多細節和更逼真的效果。


如今,隨著科技的發展,顯示屏已經應用到生產生活的方方面面,不再局限于電視、手機、平板、商場、影院……未來是一個顯示無處不在的時代——LCD(液晶顯示屏)和LED(發光二極管)已被廣泛運用于日常生活;OLED(有機發光二極管)則憑借柔韌性和纖細輕薄的優勢,成為手機屏幕的“主力軍”。


液晶顯示屏能顯示1670萬色,目前最前沿的顯示技術能夠顯示的最廣色域是多少呢?此次探訪的納晶科技股份有限公司(以下簡稱“納晶科技”)數字化車間,給大家揭曉了答案。

 

深耕量子點顯示領域


走進納晶科技展廳,陳列著的一排五彩玻璃管最先吸引記者的目光。納晶科技戰略發展中心主任陳超博士介紹,玻璃管內的液體儲存著百億數量的量子點晶體材料,這是一種納米級新型半導體發光材料。晶體尺寸達到2-20納米,通過控制其粒徑大小和結構,可以顯示整個可見光譜內的顏色。



和其他發光材料相比,量子點色純度高、壽命長、穩定性好,基于量子點發出的高品質三基色,可以組合超過10億種顏色,是普通液晶顯示屏的64倍。量子點材料賦能液晶顯示技術后,把普通液晶屏的色域,從70%提升到了110% (NTSC標準)。在納晶科技展廳里,量子點液晶顯示屏和普通液晶顯示屏的顯示效果對比,視覺差異非常明顯,無論是色彩鮮艷度還是視覺舒適度,量子點液晶顯示屏都更勝一籌。


目前,市場上的量子點顯示還處于1.0階段,即光致發光——量子點受到光的刺激,發出非常純凈的紅光或綠光,這是一種增強液晶顯示背光源的技術。而另一種自發光技術——QLED(量子點發光二極管)技術,是目前熱門的研究方向,一旦實現產業化,有望成為一項顛覆現有顯示產業的底層技術,引領顯示產業發展新方向。

 

作為一種革命性的發光顯示技術,QLED技術利用電場直接激發量子點材料發光,其發光原理類似于OLED顯示技術,關鍵區別在于將原OLED結構中的有機發光材料替換為無機半導體材料(量子點)。


QLED顯示技術融合了量子點技術以及OLED技術的性能優點,此外,量子點特有的溶液加工特性也賦予了QLED技術顯著的成本優勢。QLED顯示面板的制造,基于印刷及打印的方式完成,與OLED面板生產中所用到的真空蒸鍍技術相比,設備成本和運行成本均可大幅降低,關鍵物料的利用率可以提高3倍以上。

 

摸著石頭過河


納晶科技憑借著一條面向未來的印刷QLED顯示技術試驗示范線,入選杭州市第一批“數字化車間”培育企業。該條中試線位于納晶科技杭州總部的超凈間內,任何人進入超凈間前,都得從頭到腳“武裝”一番,穿戴好口罩、頭套、無塵橡膠手套、無塵服以及無塵鞋,準備完畢之后進入風淋室。




風淋室作為進入潔凈室的緩沖通道,可以最大限度地減少人員進出所帶來的污染問題。風淋室的兩道門電子互鎖,兼起氣閘室的作用,以確保將空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除在外,從而達到車間所要求的生產潔凈環境。


經過風淋室,才算正式走進占地300平方米的納晶科技數字化車間。車間內,機器轟鳴聲環繞,大大小小幾十臺機器通過管道與線路相連。陳超介紹,該中試線上的新型顯示技術是一種基于新材料,利用新工藝,制造新產品的顯示屏制造技術,與傳統顯示設備以及制造技術相比,性能更好,制造成本更低,更加綠色節能。



制作一塊顯示屏,要經歷清洗、印刷、蒸鍍、烘干、封裝等一系列步驟。首先,基板通過清洗,初步去除雜質,并借助機械手臂放置在傳送帶上,此時,清洗機對基板進行深度清洗,附著在基板上的有機物將會被徹底清除。清理完成后,另一臺機械手臂將基板傳送到打印機上,完成功能層印刷后,基板被送入真空烘箱,進行溶劑烘干,然后被另一臺大型的機械手臂轉送至蒸鍍機中,最后再進行封裝。


陳超介紹,QLED顯示屏制作的核心技術在于量子點材料的噴墨印刷,通過高精度噴頭將量子點溶劑打印到基底材料表面,這是一種非接觸式的增材制造技術,在未來電子器件制作中有著非常廣泛的應用前景。噴墨印刷可以形成獨立的像素點陣列,達到打印器件的柔性設計,從而實現材料的有效利用,更加低碳環保。



未來工廠是智能制造2.0版的再次升級,納晶科技的QLED印刷顯示技術試驗示范線如何體現數字化特色?陳超認為主要體現在以下兩大方面:首先,制作過程機器人化,該條中試線通過外置和內置機器人鏈接各制造環節;其次,機臺和工藝具有高通用性,通過程序調整,適應不同尺寸、不同顯示形狀、不同像素排列的顯示面板制造,可以極大地滿足下游客戶對顯示屏的個性化指標要求。


“未來,隨著QLED技術的成熟,從AR、VR適配的微型顯示器,到手機、平板電腦、PC用的中小型顯示屏,再到各種尺寸的電視用的中大型顯示屏,量子點印刷顯示技術都可以覆蓋?!?陳超強調。


“前些年我們就開始探索印刷顯示技術,這對所有人來說都是一個全新的技術領域,我們根據對QLED技術和印刷顯示技術的理解,設計了這個車間,并在探索過程中逐步完善各種工藝步驟?!标惓f,納晶科技認為QLED無論從性能還是生產制造成本上,都有很大潛力成為未來的主流顯示技術,企業因此堅持在QLED方向上長期投入。但是該技術屬于領域內前沿技術,放眼全世界也沒有現成經驗可循,所以一切都是摸著石頭過河。

 

QLED技術走進生活


量子點技術是為了解決全球能源危機發展而來。納晶科技創始人彭笑剛教授在量子點領域建樹頗豐,他研發出量子點綠色化學合成方法,該合成方法是目前學術界和工業界的標準技術,徹底解決了量子點材料無法大規模量產的難題,讓量子點材料大規模產業化成為可能。


隨著技術的累積和進步,彭笑剛于2009年回國創立了納晶科技,并于2010年將總部遷往杭州高新區(濱江)。2014年,彭笑剛關于QLED的研究工作在國際頂尖期刊Nature發表,同年,納晶科技在新三板掛牌。


10年的技術積累與產業化開拓,讓納晶科技具備了100多項國內外發明專利,也讓量子點技術應用在更多的領域,并獲得了國家的戰略重視與國際社會的認可。2015年,彭笑剛主持的QLED研究成果入選中國科學十大進展,并于次年入選國家戰略性先進電子材料-科學技術部國家重點研發計劃;2019年,他獲得了由國際信息顯示學會(SID)頒發的特殊貢獻獎。


納晶科技是一家以技術立身的高科技企業,研發投入是保持其旺盛生命力的關鍵。據了解,納晶科技現有研發人員70余名,占全公司員工總數40%以上。高強度的研發投入下,納晶科技的量子點膜國內市場占有率達到75%-80%,產品主要供應給各大知名電視品牌廠商。



陳超表示,當前量子點顯示在電視市場中的占有率僅4%左右,未來液晶電視需要產業和產品升級,量子點光致發光技術作為一種賦能型的技術,至少還有5-10倍的成長空間,而電致發光技術則將為我們打開更大的市場空間。


除此之外,量子點這種“多才多藝”的材料,不僅可以發光,還可以發電,實現光子-光子,光子-電子之間的可控轉化。除顯示應用以外,量子點還為高效率太陽能電池、高靈敏光電傳感器提供了全新的技術路線和產業可能性。


量子點是納晶科技的出發點和立足點,也是企業參與全球技術競爭的突破點,更是企業撬動萬億級顯示產業的支撐點。陳超表示,納晶科技會繼續深耕量子點領域,做好量子點顯示技術開發和產業化工作,致力于讓QLED技術走進人們的生活,實現“科技服務生活”的夢想。


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