量子点LED专题报告

量子点LED专题报告

一、什么是量子点LED？

量子点LED是把有机材料或者LED芯片和高效发光无机纳米晶体结合在一起而产生的具有新型结构的量子点有机发光器件。相对于传统的有机荧光粉，量子点具有发光波长可调（可覆盖可见和近红外波段）、荧光量子效率高（可大于90%）、颗粒尺寸小、色彩饱和度高、可低价溶液加工、稳定性高等优点，尤其值得注意的是高色纯度的发光使得其色域已经可以超过HDTV标准色三角。因此基于量子点的发光二极管，有望应用于下一代平板显示和照明。表征量子点的光电参数:

1、光致发光谱（PL谱）：光致发光谱反映的是发射光波长与发光强度的关系。从PL谱上可以得到发光颜色的单色性、复合发光的机制、量子点的颗粒尺寸大小及分布均匀性、本征发射峰波长等基本光学信息。量子点光致发光谱的半高宽越窄，说明量子点的发光单色性越好，器件的缺陷和杂质复合发光越少。

2、紫外可见吸收谱：量子点的紫外可见吸收谱反映的是量子点对不同波长光的吸收程度，从谱中吸收峰的位置可计算出量子点的禁带宽度。量子点吸收谱的第一吸收峰与光致发光谱的发射峰的偏移是斯托克斯位移，斯托克斯位移越大，

量子点的自吸收越弱，量子点的荧光强度越高。

3、光致发光量子产率：量子点溶液的光致发光量子产率是通过与标准荧光物质（一般用罗丹明6G）的荧光强度对比而测出。量子点高的量子产率能有效提升器件的发光效率，但纯核量子点沉积成薄膜后量子产率将比在溶液中的量子

产率下降1到2个数量级。量子点也存在荧光自淬灭现象，这是由存在于不均匀尺寸分布的量子点中的激子通过福斯

特能量转移到非发光点进行非辐射复合所引起。

二、量子点LED在照明显示中的应用方案量子点的发射峰窄、发光波长可调、荧光效率高、色彩饱和度好，非常适合用于显示器件的发光材料。量子点LED在照明显示领域中的应用方案主要包括两个方面：a、基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术（QD-BLU，即光致量子点白光LED）；b、基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管技术（QLED）。

（一）量子点背光源技术量子点背光源技术即光致量子点白光LED，是基于量子点光致发光特性的背光源技术。

（1）量子点背光源技术的基本原理量子点光致发光（PL）原理：量子点层在外界光源下获得能量，电子吸收激发光光子的能量从价带跃迁至导带。导带底的电子和价带顶的空穴可以产生带边复合发光，一部分电子与空穴则被比较浅的杂质能级所捕获，被杂质能级俘获的电子和空穴可以直接复合

产生发光或者向更深的缺陷跃迁。带边发射才是器件发光的主要机制，缺陷和杂质复合发光会影响量子点发光的纯色性光致量子点白光LED有大致两种实现方案：

1、颜色转换颜色转换机制是将蓝光LED芯片与绿光、红光量子点相结合制备量子点白光LED。相较颜色混合产生白光-适当混合各色量子点的电致发光，颜色转换产生白光是LED 芯片发出的蓝光部分被量子点吸收转变成绿光和红光，利用RGB原理与剩余蓝光复合形成白光。

2、直接白光直接白光机制是指发光层中只有一种发光量子点，经紫外LED芯片发出的紫外光激发发出不止一种颜色的光，然后直接复合产生白光。颜色混合和颜色转换产生白光的机制都涉及几种颜色光之间混合平衡的问题，各色光不匹配会严重影响白光LED的出光质量。因此，人们对直接发射白光的荧光体用于固态照明产生了极大的兴趣。由于直接白光量子点的发光多数有表面缺陷参与，因此效率较低，要实现直接白光量子点的最终应用，提高发光效率是研究的关键。

（2）量子点背光源技术的实际应用量子点背光源技术在实际中的应用是将蓝光LED芯片与量子点材料结合起来来取代传统液晶面板的背景光源-白光LED，由此制成的液晶面板也称为量子点LCD。

在液晶显示屏中封装量子点的方法有三种，第一种是直接将

量子点材料放在蓝色LED芯片上的“On-Chip”方式，第二种是将量子点密封在细玻璃管中并安装在背照灯导光板的LED光入射口的“On-Edge”方式，第三种是将薄膜之间夹有量子点的片状材料贴在导光板与液晶面板之间的

“On-Surface”方式。

2、美国QDVision公司的设计方案QDVision公司认为量子点原材料可用于市场规模巨大的液晶显示器，推广“色彩更为鲜艳”的量子点液晶电视。以42英寸电视为例计算每年需要约100吨量子点材料，为了应对市场迅速崛起的有效方法是将量子点材料设置在导光板入口（“On-Edge”方式）而非导光板与液晶面扳之间（“On-Surface”方式），采用该方法的量子点材料的使用量只有采用On-Surface方式时的

1/50，并且可以使用便宜且稳定的玻璃管来封装量子点材料，有很大的成本优势。另外将量子点材料设置在LED芯片表面的“On-Chip”方式虽然可以将年产量削减至万分之一（10kg/年），但考虑到LED的发热问题，选用“On-Edge”方式最为稳妥。

索尼在2013年1月的国际消费电子产品展（CES）展示了配备QDVisions公司量子点光学材料“ColorIQ”的液晶电视，这款液晶电视命名为“Triluminos”，色域NTSC比由原来的70%提高到了100%，采用了QDVision公司的量子点技术，可获得与有机EL同等的色彩表现力。

3、英国Nanoco的设计方案英国量子点材料供应商Nanoco 在无镉技术方面与陶氏化学合作，布局量子点市场。目前该公司的核心技术—完全不含毒性元素镉（Cd）的“CFQD”（无镉量子点）的产量还仅限于每年几千克的水平，还不足以满足以液晶面板为中心日益扩大的市场需求。为了建立起大规模生产体制，该公司与陶氏化学签订了排他性授权协议，目的是利用陶氏化学在化学领域的生产能力和供应链，为今后的市场扩大做准备。合作双方所使用的技术是将薄膜之间夹有量子点的片状材料贴在背照灯与液晶面板之间的“On-Surface”方式。鉴于量子点材料的稳定性和容易嵌入液晶面板的特性，采用了On-Surface方式的目是赢得市场。（二）量子点发光二极管技术

量子点发光二极管技术即QLED技术，是基于量子点电致发光特性的一种新型LED制备技术，是真正意义上的量子点发光二极管。而基于量子点的背光源技术，其实质是量子点LCD即量子点加液晶面板，是对现有LCD的一种改良，并不是真正意义上的QLED。

（1）QLED技术的基本原理量子点电致发光（EL）原理：QLED电致发光一般归咎于直接的载流子注入复合、Forster 共振能量转移或二者共同的作用。电子和空穴注入后，实现电致发光的途径有以下两种：a、电子和空穴直接注入到同一个量子点，在量子点中实现辐射复合发光；b、在有机物中