量子ドットLED
Sep 02, 2021
1.量子ドットLEDとは何ですか？
量子ドットLEDは、有機材料やLEDチップと高効率の発光無機ナノ結晶を組み合わせた新しい構造の量子ドット有機発光デバイスです。 従来の有機リンと比較して、量子ドットは、調整可能な発光波長（可視および近赤外バンドをカバー）、高い蛍光量子効率（90％を超える可能性があります）、小さな粒子サイズ、高い彩度、および低コストの溶液処理を備えています。高い安定性とその他の利点。 光の色純度が高いため、その色域がHDTVの標準色三角形を超える可能性があることは特に注目に値します。 そのため、量子ドットをベースにした発光ダイオードは、次世代のフラットパネルディスプレイや照明への利用が期待されています。
量子ドットの光電パラメータを特徴づける：
1.フォトルミネッセンススペクトル（PLスペクトル）：フォトルミネッセンススペクトルは、放出された光の波長と光度の関係を反映しています。 PLスペクトルから、発光色の単色性、複合発光のメカニズム、量子ドットの粒度と分布の均一性、固有の発光ピーク波長などの基本的な光学情報を取得できます。 量子ドットのフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が狭いほど、量子ドットの発光の単色性が向上し、デバイスの欠陥や不純物が組み合わさって発光することが少なくなります。
2.紫外可視吸収スペクトル：量子ドットの紫外可視吸収スペクトルは、量子ドットによるさまざまな波長の光の吸収度を反映しています。 量子ドットのバンドギャップは、スペクトルの吸収ピークの位置から計算できます。 量子ドット吸収スペクトルの最初の吸収ピークとフォトルミネッセンススペクトルの発光ピークの間のシフトは、ストークスシフトです。 ストークスシフトが大きいほど、量子ドットの自己吸収が弱くなり、量子ドットの蛍光強度が高くなります。 。
3.フォトルミネッセンス量子収率：量子ドット溶液のフォトルミネッセンス量子収率は、標準的な蛍光物質（通常はローダミン6G）の蛍光強度と比較することによって測定されます。 量子ドットの高い量子収率は、デバイスの発光効率を効果的に向上させることができますが、薄膜に堆積された純粋な核量子ドットの量子収率は、溶液中の量子収率よりも1〜2桁低くなります。 量子ドットには蛍光自己消光現象もあります。これは、非放射再結合のための非発光ドットへのフォスターエネルギー移動による不均一なサイズ分布を持つ量子ドットの励起子によって引き起こされます。
第二に、照明ディスプレイにおける量子ドットLEDの適用スキーム
量子ドットは、狭い発光ピーク、調整可能な発光波長、高い蛍光効率、および優れた彩度を備えており、ディスプレイデバイスの発光材料に非常に適しています。 照明ディスプレイの分野での量子ドットLEDの応用には、主に2つの側面があります。 量子ドットのフォトルミネッセンス特性に基づく量子ドットバックライト技術（QD-BLU、つまり、光誘起量子ドット白色LED）。 NS。 ドットエレクトロルミネッセンス特性を備えた量子ベースの量子ドット発光ダイオード技術（QLED）。
（1）量子ドットバックライト技術
量子ドットバックライト技術、すなわち光誘起量子ドット白色LEDは、量子ドットのフォトルミネッセンス特性に基づくバックライト技術です。
（1）量子ドットバックライト技術の基本原理
量子ドットフォトルミネッセンス（PL）の原理：量子ドット層は外部光源の下でエネルギーを取得し、電子は励起された光子のエネルギーを吸収して価電子帯から伝導帯に遷移します。 伝導帯の下部にある電子と価電子帯の上部にある正孔は、バンド側の再結合ルミネセンスを生成する可能性があります。 電子と正孔の一部は比較的浅い不純物レベルで捕捉され、不純物レベルで捕捉された電子と正孔は直接再結合して発光を生成します。 または、より深い欠陥に移行します。 バンドエッジ発光は、デバイスの発光の主なメカニズムです。 欠陥と不純物の複合発光は、量子ドットの発光に影響を与えます。 純色光誘起量子ドット白色光LEDには、おおよそ2つの実装スキームがあります。
1.色変換
色変換メカニズムは、青色LEDチップを緑色および赤色の量子ドットと組み合わせて量子ドット白色LEDを作成することです。 白色光を生成するための色混合と比較して、さまざまな色の量子ドットの電気発光を適切に混合することで、白色光を生成するための色変換は、LEDチップによって放出された青色光が量子ドットによって吸収され、緑色光と赤色光に変換されることです。 。 RGBの原理は、残りの青色光と組み合わされて白色光を形成します。
2.直接白色光
直接白色光メカニズムとは、発光層に発光量子ドットが1種類しかないことを意味し、紫外線LEDチップが発する紫外線によって励起されて複数の色の光を発し、直接再結合して白色光を生成します。 白色光を生成するための混色と色変換のメカニズムには、複数の色の光を混合してバランスをとるという問題があり、各色の光の不一致は白色光LEDの光品質に深刻な影響を及ぼします。 したがって、人々は、固体照明に白色光を直接放出するリン光物質を使用することに大きな関心を持っています。 直接白色光量子ドットの発光のほとんどは表面欠陥を伴うため、効率は低くなります。 直接白色光量子ドットの究極の応用を実現するためには、発光効率の向上が研究の鍵となります。
（2）量子ドットバックライト技術の実用化
実際の量子ドットバックライト技術の応用は、青色LEDチップと量子ドット材料を組み合わせて、従来の液晶パネルの背景光源である白色LEDを置き換えることです。 得られた液晶パネルは、量子ドットLCDとも呼ばれます。
液晶ディスプレイに量子ドットをカプセル化する方法は3つあります。 1つ目は& quot;オンチップ& quot;です。 量子ドット材料を青色LEDチップに直接配置する方法。 2つ目は、量子ドットを細いガラス管に密封することです。 「オンエッジ」方式は、バックライトガイドプレートのLEDライト入口ポートに取り付けられています。 3つ目は、光ガイド板と液晶パネルの間に量子ドットを挟んだシート材を貼り付ける「オンエッジ」方式です。 表面& quot; 方法。
出典：NANOCO、中国ギャラクシー証券調査部
1.米国の3M社とドイツのNanosys社の設計計画
2012年、3MとNanosysは、ディスプレイの色域を大幅に拡大できる量子ドット材料で作られた量子ドット厚膜（QDEF）を共同開発しました。 青色LEDとQDEFを組み合わせることで、NTSC（全国テレビ規格委員会）を簡単に実現できます。 100％の広い色域は有機ELと同じ色表現力を実現し、オリジナル製品の標準色域はNTSC比70％です。
QDEFは、直径3nmと7nmの量子ドットを薄膜に分散させ、保護フィルム（2層の酸素バリアフィルム）を通して量子ドットをクランプします。 QDEFはバックライトのライトガイドプレートとLCDパネルの間に取り付けられ（& quot; On-Surface"メソッド）、バックライト光源は元の白色LEDの代わりに青色LEDを使用します。 3nmの量子ドットは青色LEDの照射下で青色光を緑色光に変換し、7nm量子ドットは青色LEDの照射下で青色光を赤色光に変換し、フィルムを通過する青色光の一部と混合して白色光を取得します。 安定した波長特性を備えたオリジナルの白色LEDと比較して、青色LEDとQDEFの組み合わせは、鋭いピークを持つ赤、緑、青の光源を生成でき、LCDの彩度を効果的に改善できます。 従来の高色域技術と比較して、量子ドット技術は、CF膜厚を増加させることなくLCDの色域を30％増加させることができます。 一方で、バックライトの明るさを上げて省エネにもなります。
出典：Nanosys、中国ギャラクシー証券研究部
2.米国におけるQDVision社の設計計画
QDVisionは、量子ドットの原材料が巨大な市場規模の液晶ディスプレイに使用できると信じており、& quot;より鮮やかな色& quot;を推進しています。 量子ドット液晶テレビ。 42インチのテレビを例にとると、毎年約100トンの量子ドット材料が必要です。 市場の急成長に対応するためには、光の代わりに光ガイド板の入口に量子ドット材料を設置するのが効果的な方法（& quot; On-Edge"法）です。ガイドプレートとLCDパネル。 （& quot; On-Surface" method）の間で、この方法で使用される量子ドット材料の量は、On-Surface法を使用する場合の50分の1であり、安価で安定したガラス管は量子ドット材料をカプセル化するために使用されます。 大きなコスト優位性。 また、& quot; On-Chip" LEDチップの表面に量子ドット材料を配置する方法は、LEDの発熱を考慮すると、年間出力を1万分の1（10kg /年）に減らすことができます。& quot; On-Edge" 方法が最良の選択です。 安全な。
2013年1月のInternationalConsumerElectronics Show（CES）で、ソニーはQDVisionsの量子ドット光学材料「ColorIQ」を搭載した液晶テレビのデモを行いました。 この液晶テレビは「トリルミノス」と名付けられており、色域NTSC比はオリジナルより70％高くなっています。 QDVision &＃39;の量子ドット技術を使用して100％に増加すると、有機ELと同じ色表現力を得ることができます。
3.ブリティッシュナノコのデザインプラン
量子ドット材料の英国のサプライヤーであるNanocoは、カドミウムフリー技術の分野でダウケミカルと協力して量子ドット市場を展開しています。 現在、同社の&＃39;のコアテクノロジー-& quot; CFQD"の作成 有毒元素であるカドミウム（Cd）を含まない（カドミウムを含まない量子ドット）は、依然として年間数キログラムに制限されており、LCDパネルを中心とした成長市場に対応するには不十分です。 必要。 大規模な生産システムを確立するために、同社はダウケミカルと独占ライセンス契約を締結しました。 目的は、ダウケミカル&＃39;の生産能力と化学分野のサプライチェーンを使用して、将来の市場拡大に備えることです。 2つのパートナーが使用しているテクノロジーは、& quot; On-Surface"です。 バックライトと液晶パネルの間に量子ドットを挟んだシート材を貼り付ける方法。 量子ドット材料の安定性や液晶パネルへの埋め込みが容易な特性から、オンサーフェイス方式を採用して市場を獲得しています。
（2）量子ドット発光ダイオード技術
量子ドット発光ダイオード技術であるQLED技術は、量子ドットのエレクトロルミネッセンス特性に基づく新しいタイプのLED製造技術であり、実際の量子ドット発光ダイオードです。 量子ドットベースのバックライト技術は、本質的に量子ドットLCD、つまり量子ドットと液晶パネルであり、これは既存のLCDを改良したものであり、本当の意味でのQLEDではありません。
（1）QLED技術の基本原理
量子ドットエレクトロルミネッセンス（EL）の原理：QLEDエレクトロルミネッセンスは、一般に、直接キャリア注入再結合、Forster共鳴エネルギー移動、またはその2つの組み合わせに起因します。 電子と正孔が注入された後、エレクトロルミネッセンスを実現する方法は2つあります。 電子と正孔は同じ量子ドットに直接注入され、量子ドットでの放射再結合発光を実現します。 NS。 有機物に電子と正孔を注入します。 正孔は励起子を形成し、次にフォースター共鳴エネルギー移動の形で量子ドットにエネルギーを移動します。 量子ドット内に励起子である電子正孔対が生成され、最後に電子正孔対が再結合して光子を放出します。 これらの2つのアプローチは同時に存在し、QLEDの発光効率を最大化することができます。
（2）QLEDの4つの基本構造タイプ
1994年に電気駆動QLEDが発明されて以来、このデバイスは4つの構造開発と変更を経て、その輝度と外部量子効率が大幅に改善されました。
1. TypeI：電荷輸送層としてポリマーを使用
この構造は、キャリア輸送層としてポリマーを使用しており、最も初期のQLEDデバイス構造です。 その典型的なデバイス構造は、CdSeの純粋な核量子ドットとポリマーの二重層、または2つの電極の間に挟まれた2つの混合物で構成されています。 この構造は、量子収率の低い純粋なコアCdSeを使用しており、ポリマーに寄生する明らかなエレクトロルミネッセンスがあるため、デバイスの外部量子効率（EOE）は低く、最大輝度は小さくなります。
2. TypeII：電荷輸送層として有機小分子を使用します
2002年に、コー等。 キャリア輸送層として有機小分子材料を使用し、単層量子ドットと二重層OLEDを組み合わせたタイプIIQLEDデバイス構造を提案しました。 この構造により、OLEDに基づく単層量子ドット層を追加して、有機層を介したキャリア輸送プロセスと発光プロセスを分離し、OLEDの外部量子効率を向上させることができます。
OLED構造を量子ドットの単層と組み合わせることで、人々はQLEDの効率を改善するという希望を見ることができます。 この構造化されたデバイスは、OLEDのすべての利点を備えているだけでなく、デバイスのスペクトル純度を向上させ、発光色の調整を実現することもできます。 ただし、有機層を使用すると、空気中のデバイスの安定性が低下します。 従来のOLEDと同様に、この構造のQLEDはパッケージ化する必要があり、製造コストが増加し、柔軟性が制限されます。 さらに、有機半導体材料自体の絶縁は、デバイスの電流密度のさらなる最適化を制限し、それが次にデバイスの発光輝度を制限し、有機半導体材料の広い発光スペクトルはそうではないデバイスの色純度を最適化するのに役立ちます。
3. TypeIII：すべての無機キャリア輸送層
TypeII構造タイプと比較して、この構造タイプは、有機キャリア輸送層を無機キャリア輸送層に置き換えます。 これにより、空気中のデバイスの安定性が大幅に向上し、デバイスがより高い電流密度に耐えられるようになります。 Caruge etal。 スパッタリング法を使用して、電子および正孔輸送層としてそれぞれ酸化スズ亜鉛および酸化ニッケルを含む全無機QLEDを調製しました。 デバイスが耐えることができる最大電流密度は4Acm-2に達しますが、外部量子効率は0.1％未満です。 デバイス効率が低いのは、酸化物層のスパッタリング中の量子ドットの破壊、キャリア注入の不均衡、および量子ドットが導電性金属酸化物に囲まれているときに生成される量子ドットの蛍光の消光に起因します。
4. TypeIV：有機正孔輸送層は無機電子輸送層と混合されます
TypeIV構造タイプは、有機および無機の混合キャリアトランスポート層を使用してQLEDデバイスを作成します。 この構造は一般に、電子輸送層としてN型無機金属酸化膜半導体を使用し、正孔輸送層としてP型有機半導体を使用します。 ハイブリッド構造のQLEDは、高い外部量子効率と高い輝度を同時に備えています。 それらの中で、銭等。 外部量子効率は1.7％、1.8％、0.22％であり、最大輝度は31000cdm-2、68000cdm-2、4200cdm-2の赤、緑、青の混合構造QLEDであると報告されています。
最近、タイプIVハイブリッド構造を使用した4インチQD-LEDカラーディスプレイが開発されました。 マイクロコンタクトプリンティング技術を使用すると、可溶化されたQLEDカラーディスプレイの解像度は1000 ppi（ピクセルサイズは25μm）に達します。
TypeII構造タイプと比較して、TypeIIIおよびTypeIV構造タイプで使用される量子ドット膜厚は単層を超えて50nmになります。 したがって、TypeIV構造タイプの動作メカニズムは、Forsterエネルギー移動メカニズムではなくキャリア注入メカニズムに焦点を合わせています。
（3）QLEDデバイスの作成方法
QLEDデバイスの作製方法において、実績のある作製技術には、相分離技術、インクジェット技術、転写技術などがあります。
1.相分離技術
相分離技術は、大面積の秩序化コロイド単層量子ドットをうまく調製することができます。 量子ドット膜は、有機芳香族材料と脂肪族材料の量子ドット混合溶液から、スピンコーティング法を用いて作製することができます。 溶媒乾燥中に、2つの異なる材料が分離され、有機半導体の表面に目的の単層量子ドットが形成されます。 この方法は信頼性が高く、柔軟性があり、同時に正確に制御でき、再現性も良好です。 溶液濃度、溶液比、量子ドットサイズ分布、および量子ドットの形状はすべて、フィルムの構造に影響を与えます。 これらの要素を適切に制御することで、高効率で高彩度のQLEDを得ることができます。 ただし、この方法ではスピンコーティングを使用しているため、単色の表示画面しか作成できません。
2.インクジェット技術
フルカラーディスプレイの場合、材料やデバイス構造にさらに要件を課すことなく、単層量子ドットパターンを生成できる準備プロセスを見つけることが望まれます。 インクジェットプロセスは、これらの条件を満たす準備技術です。 インクジェット技術は、ミクロンレベルのプリントノズルを使用して、準備された& quot; ink"をスプレーすることです。 に特別な機能を備えています
ピクセルユニットは、パターン化されたITO基板上に形成されます。 スプレー方式を採用することで、オンデマンド分配の量や位置を正確に制御できるため、製造コストを削減でき、大面積・大型ディスプレイも実現できます。
3.転送技術
転写技術は、最初に量子ドット溶液をシリコンプレートにコーティングし、次に蒸発させ、次に突出部分を量子ドット層に押し込み、表面層を除去してそれをガラス基板またはプラスチック基板に転写することです。 このプロセスは、基板への最もサブポイントの転送を実現します。
（4）現在のQLEDの主な問題
1.準備費用
QLEDデバイスの製造コストは、原材料のコストとこれらの材料を処理するための製造コストに大別できます。 QLEDは現在、インクジェットやマイクロコンタクトプリンティング、熱蒸発定量化、スパッタリングなどの同様のツールボックス薄膜処理技術を使用しているため、QLEDは構造と製造技術の点でOLEDよりもはるかに低コストですが、高いコストが必要です。 -需要のある製造環境。 それと商業化の間にはまだいくらかの距離があります。
2.耐用年数
現在、最低のビデオ輝度（100cd / m2）でのQLEDデバイスの寿命はわずか100〜1000時間であり、ディスプレイに必要な寿命（10,000時間以上）よりもはるかに短いです。 現在、詳細な理論的研究が不足しているため、デバイスの寿命を短くする多くの要因が考えられます。 QLEDデバイスはある程度OLEDに基づいて進化したため、QLEDの電荷輸送層としての有機物の固有の不安定性がデバイスの寿命が短い理由である可能性があります。 これに基づいて、デバイス内の有機物の安定性を改善することは、QLEDの寿命を延ばすための研究の方向性になっています。
第三に、量子ドットLEDの応用
量子ドットLEDには主に2つの応用方向があります。1つは量子ドットバックライト技術を使用した量子ドットLCDで、もう1つは量子ドット発光ダイオードQLEDです。 これらの2つのアプリケーションの方向性では、量子ドットLCDのアプリケーションは比較的単純で成熟しており、QLEDはまだ継続的な開発と改善が行われている一方で、かなりの数の製品が登場しています。
（1）量子ドットLEDの応用上の利点
量子ドットLEDは量子ドット材料を使用しているため、当然、有機蛍光材料に比べて多くの利点があります。
（2）量子ドットLEDアプリケーションの開発の概要
（1）2010年
LGは、SID International Display InformationConferenceで新しいタイプのパネルのデモを行いました。 パネルは、背景光源として量子ドットLEDを使用しています。 LCDパネルの色純度がさらに向上し、パネルの表示色域が30％拡大します。
(2) 2011
先端材料の開発者であるNanoPhotonicaは、量子ドットLEDディスプレイ技術において大きな進歩を遂げ、まもなくディスプレイの大量生産に使用される予定です。 NanoPhotonica-QLEDテクノロジーで製造されたディスプレイは、画質が向上し、消費電力が30％削減され、価格が75％削減され、耐用年数が2倍になります。 幅広い用途があり、さまざまなサイズのディスプレイに使用できます。 幅広い用途の背後には、真空蒸着を必要としない費用効果の高いインクジェット印刷技術があります。
サムスン電子は、有機層と無機層をそれぞれ量子ドット発光層の電子輸送層と正孔輸送層として使用し、量子ドット発光ダイオードを製造しています。 サムスン電子は、量子ドットフィルムを転写法でパターン化することにより、4インチのフルカラーアクティブマトリックスQLEDディスプレイデバイスのプロトタイプを作成しました。
QDVisionは、SIDに4インチのフルカラー量子ドットLEDディスプレイを搭載しました。 ディスプレイの画質と効率は、既存のOLEDのレベルに達しています。 QDVisionは、3〜5年以内に量子ドットLEDディスプレイの量産を達成することを期待しています。
Nanosysは、2011年にSIDで量子ドットエンハンスメントフィルムQDEFテクノロジーを実証しました。このテクノロジーは、LCDディスプレイのバックライトユニットとディスプレイモジュールの間に量子ドットエンハンスメントフィルムを追加し、既存のLCDディスプレイの色域を50％拡大できます。 ％、OLEDで色域レベルに到達。
2011年、Nanosysは、青色LED励起量子ドット発光フィルムを背景光源として使用して、80％NTSCの色域を備えた47インチのフルHDLCDテレビを開発しました。
(3) 2013
2013年6月、ソニーはバックライトに量子ドット技術を採用したハイエンド液晶テレビモデルを発売しました。 同年10月、AmazonはLCDバックライトに量子ドットを使用したタブレットコンピューターを発売しました。
(4) 2014
4月、米国を代表するグローバルテクノロジーブランドであるViewSonicのVX2457smlは、量子ドットテクノロジーの代表です。 量子ドットディスプレイ技術により、表示できる色数をさらに増やすことができ、パネルの表示色域を99％に拡大することができますAdobeRGB、LCDパネルの色純度も大幅に向上し、画質が向上し、プロフェッショナルで非常にリアルなカラーディスプレイをユーザーに提供します。
9月、Samsung Electronics、LGE、TCLはすべて、ベルリンで開催されたInternational Consumer Electronics Show（IFA）で、量子ドットバックライト技術を使用したLCDTVを初めて展示しました。 その中で、サムスン電子は来年の第1四半期にQDLCDテレビを大量生産する予定です。 SDCはOpencellを提供します。 製品の最初のバッチは55インチと66インチのサイズで、超ハイエンド市場に配置されます。
TCLはHuaxing55インチUHDパネルと色域105％の3MQDEFを使用し、早ければ2014年末に量産する予定です。LGEはQDvisionとも協力して、量子ドットバックライト技術を開発しています。 QDLCD TVの発売を計画していますが、2015年の製品戦略は引き続きOLED製品に焦点を当てています。 ソニーはまた、55インチを超えるQDLCDTV製品を発売する計画を立てています。
2014年の初めに、米国特許商標庁は& quot;ダイクロイックフィルターを備えた量子ドット拡張ディスプレイ& quot;と呼ばれる特許を承認しました。 この特許は、量子ドット技術と、この技術がiPhoneなどのモバイルデバイスにどのように適用されるかを詳しく説明しています。
(5) 2015
サムスンは新しい& quot; SUHDTV"を積極的に宣伝しました。 CES2015 Electronics Showのシリーズで、通常のUHD（Ultra HD）TVとは異なる明るさ、色再現、詳細表示の利点を強調しています。 しかし、本質的に、SUHDも量子ドット技術に基づいていますが、Samsungはナノクリスタルと画像処理エンジンを最適化しました。これは以前の4KLEDバックライトTVよりも見栄えがします。
CES2015では、TCLグループも展示会で新製品プロモーション会議を開催し、中国&＃39;北米市場向けの最初の量子ドットTV H9700をリリースしました。これは、米国での2015CES展示会のハイライトとなりました。 。
(6) 2016
2016年のIFA展示会で、Samsungはさまざまな新しい大画面テレビを展示しました。 SUHDに基づく量子ドットテレビは当然のことながら空の半分を占めています-43インチから88インチをカバーする19の新しい量子ドットテレビに加えて、サムスンは最初の量子ドット湾曲ゲームディスプレイもリリースしました。
9月、TCLは重要な秋の製品ラインを立ち上げ、ハイエンドのサブブランド& quot; Chuangyi"を立ち上げました。 （英語名& quot; Xess"）、および量子ドットTV X2が重要な主力製品として使用されているその量子ドットTV、タブレットコンピューター、携帯電話およびその他の端末製品が正式に期待されています。 3ヶ月で発売されました。
（3）量子ドットLEDアプリケーション市場分析
量子ドットLEDのアプリケーション市場は、QLEDと量子ドットLCDに分けられます。 QLEDの商業化は十分に成熟していないため、現在の量子ドットLEDアプリケーション市場は基本的に量子ドットLCDによって占められています。
（1）グローバルQLEDアプリケーション市場予測
現在、量子ドットLCDに注目が集まっていますが、QLEDは真の量子ドット発光ダイオードであり、次世代のOLEDディスプレイ技術となることが期待されています。 IDTechExResearchの将来予測によると、QLEDの市場規模は2026年までに112億米ドルに達する可能性があり、ディスプレイフィールドの市場規模は96億米ドルで、約85％を占めています。
図26：QLEDアプリケーションの市場規模の予測
（2）世界の量子ドットLCDアプリケーション市場予測
量子ドットディスプレイ技術は1990年代から存在していましたが、テレビ市場で普及したのはごく最近のことです。 LCDパネルは何十年にもわたって開発されており、主な改善点はバックライト技術の開発にあります。 LEDバックライトが主流になり、従来の冷陰極蛍光ランプバックライトよりも優れた表示効果を発揮します。 しかし、明らかにLEDバックライトは万能薬ではありません。 いわゆる& quot; WhiteLED" 非常に広いスペクトルを持っています。 したがって、より彩度の高い赤、緑、青の色を表示するには、より正確な調光技術が必要であり、いくつかのボトルネックもあります。 自発光OLEDは色再現効果は優れていますが、コストが非常に高く、市場での受け入れが低く、大規模な大量生産は非常に非現実的です。 量子ドットは、液晶ディスプレイ技術におけるより効率的なディスプレイ技術です。 量子ドットは、純粋な青色の光源を赤と緑に変換し、色かぶりを抑制し、3原色のよりバランスの取れた出力を実現できます。 同時に、その消費電力とコストもOLEDよりも低くなっています。 量子ドット技術がより高いエネルギー効率と色性能をもたらすと同時にコストを削減できることを考えると、量子ドットLCDはまもなくハイエンドTV市場で最も人気のある選択肢になるかもしれません。
2015年の量子ドット液晶の市場規模は7,760万ドルで、2020年までに前年比515％増の4億7,700万ドルに達すると見込まれています。 量子ドットLCDの市場規模は、今後5年間で爆発的な成長を示し、大きな可能性を秘めていることがわかります。
図27：量子LCDの市場規模の予測
量子ドットLCDには、オンサーフェス、オンエッジ、オンチップの3つのパッケージ形式があります。 現在、最初の2つの方法は、量子ドットLCDの主なパッケージ形式です。 2015年のオンサーフェス形式とオンエッジ形式でパッケージ化された量子ドットLCDの市場規模はそれぞれ6,950万ドルと810万ドルであり、2020年までに4億2,540万ドルと1,610万ドルになると予想されています。それぞれ。 オンサーフェイスフォーマットの市場規模は年々拡大しており、2018年のオンエッジフォーマットの市場規模は2,020万米ドルに達すると予想され、その後減少傾向にあります。 オンチップフォーマットでパッケージ化された量子LCDは、2018年に700万米ドルの市場規模を持ち、2020年には3570米ドルに達すると予想されており、オンエッジフォーマットパッケージの市場規模を上回ります。 表面包装は、量子ドットLCDの主流の選択肢です。 2015年の市場シェアは89.6％であり、2020年には89.1％を占めると予想されています。
量子LCDは、その優れた性能により、テレビディスプレイ（TV）、モニタリングディスプレイ（モニター）、ノートブックコンピューターディスプレイ（ノートブック）、タブレットコンピューターディスプレイ（タブレット）、携帯電話ディスプレイ（スマートフォン）に広く使用されます。 2015年のテレビ、モニター、タブレットの市場規模はそれぞれ7350万ドル、350万ドル、50万ドルで、出荷台数はそれぞれ140万ドル、40万ドル、10万台でした。 市場規模は2020年までにそれぞれ4130万ドル、2420万ドル、1930万ドルと予想され、出荷台数は2450万台、320万台、470万台でした。 2016年のノートブックの市場規模は70万米ドルで、出荷台数は10万台でした。 2020年までに市場規模は400万米ドル、出荷台数は80万台と推定されています。 2018年のスマートフォンの市場規模は110万米ドルで、出荷台数は50万台でした。 2020年までに市場規模は1350万米ドル、出荷台数は740万台と推定されています。 量子ドットテレビは、量子ドット液晶の主な応用分野であり、2015年には市場全体の約94.8％を占め、2020年には約87.2％になると見込まれています。
図31：量子ドットLCDアプリケーションの出荷予測
今後5年間で、量子ドットTVは量子ドットLCDアプリケーションの市場の大部分を占めるようになるでしょう。 2015年には、40〜49インチの量子ドットテレビの出荷台数は100,000台、50〜59インチは80万台、60〜69インチが出荷されました。 インチは40万台で、2020年までの出荷台数はそれぞれ830万台、1190万台、390万台になると見込まれています。 70インチを超える量子ドットテレビの出荷台数は、2017年には10万台、2020年には40万台と推定されています。量子ドットテレビの主流の需要は40〜60インチで、2015年の総出荷台数の69.2％、82.5台を占めています。 2020年の％。対照的に、70インチ以上の需要は小さいです。
図33：さまざまなサイズの量子ドットTVの出荷予測
4.主要なグローバル量子ドットメーカー
現在、世界には企業、大学、研究機関などを含む約60のユニットが量子ドット研究を行っています。その中で、量子ドット材料の世界有数の3つのメーカー、英国のNanoco、米国のQDVisionとドイツのNanosysは徐々に3本足の状況を形成しており、これら3社はほぼ市場を分割しており、Hangzhou Nanojing Technology Co.、Ltd。は量子ドット技術の研究開発能力を持つ唯一の国内企業です。
（1）主要な外国の量子ドット会社
（1）Nanoco、英国
ブリティッシュナノコは2001年に設立され、その市場での地位は、環境に優しいカドミウムフリー量子ドット（CFQD）のメーカーおよびサプライヤーとなることです。 米国のダウケミカルと協力して、2014年にカドミウムフリー（Cd）量子ドットを使用した液晶ディスプレイを試験生産しました。これは& quot; SID2014"で実証されました。 6月2日に、& quot; On-Surface"を採用しました。 パッケージフォームですが、アプリケーション製品に関する公開レポートはありません。 さらに、サムスンの今後の量子ドットバックライト材料の大量生産は、主にNanocoとDowChemicalからのものです。 会社&＃39;の現在の時価総額は1億9600万ドルです。
Nanoco &＃39;の2015年の営業利益と純利益はそれぞれ320万米ドルと1290万米ドルでした。 6年連続の純利益はマイナスで拡大しており、赤字でした。 2015年の営業利益は、ロイヤルティとライセンス収入、量子ドット材料と技術サービスの3つの部分から来ており、そのうち量子ドット材料が営業利益の21.9％を占めています。
Nanoco量子ドット材料事業の概要：
1.バックライトディスプレイ：CFQDは、ディスプレイの色域を大幅に拡大（30％拡大）して、画像をよりリアルに、色をより美しくし、既存のLCDおよびLEDディスプレイプロセスモードを変更する必要がないため、コストがかかります。が低く、LCD（LED）の大部分で使用しやすいメーカーに受け入れられています。 適用方向：携帯電話パネル、タブレットコンピューター、コンピューターディスプレイ、テレビなど。
2.照明：CFQDのサイズを制御することにより、光の色温度と演色評価数を正確に調整して、顧客の個々の光のニーズを満たすことができます。 さらに、CFQDのより優れた光電変換効率により、LED光源の使用を減らして、より省エネの目的を達成することができます。 適用方向：LEDパッケージ、LED照明装置、LEDランプ、LED照明製品など。
3.薄膜太陽エネルギー：Nanocoによって生成されたナノ粒子（CIGS）は、非常に優れた光電変換効率を備えています。 現在の処理方法とは異なり、ナノ粒子は溶液法で薄膜太陽電池を製造するために使用でき、材料利用率は90％に達し、現在の蒸発法やスパッタリングよりもはるかに高いです。
狙い撃ち法
4.生物医学：水溶性CFQDおよび機能的CFQD、適用方法：バイオイメージング、invivoおよびinvitroでのinvivo診断。
（2）QDVision、米国
米国のQDVisionは、量子ドットディスプレイ技術の父であるMoungi Bawendiを含む、世界的に有名なマサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者によって2004年に設立されました。 250を超える特許と係属中の特許を所有していることに加えて、米国からの承認も取得しています。 有名な& quot; Presidential Green Chemistry Award"を含む多くの賞 環境保護庁によって発行されました。 米国のNexxusLightingと協力して、2009年に商用量子ドット光源を発売しました。2013年にリリースされた量子ドットバックライトチューブは、& quot; On-Edgeを使用して日本のソニー株式会社のテレビに適用されました。" 包装方法。 QDVisionは、量子ドット光学部品の月間出力が100万に達する可能性があると主張しています。
QDVisionは、量子ドットディスプレイ技術の分野におけるリーダーです。 そのColorIQ量子ドットディスプレイ技術は、ディスプレイが& quot;全色域& quot;を出力できるようにする独自のコンポーネントソリューションを提供します。 色。 2013年以来、同社は100万を超えるColorIQ光学デバイスを販売し、TCL、Hisense、Philips、Konkaなどのテレビおよびディスプレイ市場のブランドとの協力を続けています。 ColorIQ技術を使用した量子ドットテレビとディスプレイは、中国、日本、ヨーロッパに上場しています。
ColorIQ量子ドットディスプレイ技術は、QDVisionによって開発された高度な発光半導体技術です。 関連製品は量子ドット材料でできており、非常に純粋で飽和した狭い帯域幅の赤、緑、青の光を発することができます。 ColorIQ光学部品とお客様のディスプレイ技術の統合により、LCD TVはより広い色域と100％NTSC規格を実現できます。 応用方向：大画面液晶テレビ、パソコン、ワークステーションモニター、スマートフォン、照明分野など。
（3）Nanosys、ドイツ
German Nanosysは2001年に設立され、量子ドットディスプレイ技術のリーダーの1つです。 同社は300以上の量子ドットディスプレイ関連の特許を保有しています。 2012年には、3Mと協力して量子ドット厚膜（QDEF）技術を開発しました。 、QDEF技術を使用することで、色域をNTSCの70％から100％に拡大できるだけでなく、LCDパネルの明るさとバックライトの電力の比率で表される発光効率を約50％向上させることができます。" On-Surface"を採用しています。 パッケージフォーム。
Nanosysの量子ドット材料事業には、主に量子ドット濃縮物とQDEF技術が含まれます。 同社は現在、世界最大の量子ドット精鉱の生産拠点を持ち、年間生産量は25トン、年間供給量は600万台の60インチ量子ドットテレビです。
サブドット材料の能力により、量子ドットパイプなどの一連の新しい量子ドット製品が2015年以降に発売されます。同社は、3M、Samsung、シャープとLG、およびその製品は、タブレットコンピューター、テレビ、スマートフォンなどで広く使用されています。
（2）国内の主要な量子ドット企業
（1）Hangzhou Najing Technology Co.、Ltd。
Najing Technologyは2009年8月に設立されました。これは、量子ドット半導体の新素材をコアテクノロジーとする全国的なハイテク企業です。 その主な事業は、量子ドット新素材の研究、製造、応用技術と製品開発です。 ドット素材&＃39;の設計、合成、表面改質は世界をリードする位置にあり、新しいサードボードにリストされている唯一の国内企業です。 強力な科学研究能力を持ち、現在の市場価値は16億3000万元です。
2015年のNajingTechnologyの営業利益と純利益はそれぞれ731万元と-490万元でした。 4年連続の純利益はマイナスでしたが、過去3年間の損失は減少傾向にあります。 同社&＃39;の量子ドット材料とその応用は、市場導入と検証の時期にあります。 かけがえのない技術競争優位性を持ち、量子管などの応用製品が量産を開始しましたが、客観的な営業利益が形成されるまでは依然として損失が続いています。 運用リスク。 2015年の営業利益は、照明製品、半導体発光材料、技術サービス、生物学的製品、ディスプレイ製品の5つの部分から得られました。 営業利益はそれぞれ56.8％、26.2％、11.4％、4.7％、1％でした。 ディスプレイ商品割合が少ないです。
Najing Technology &＃39;の主な事業の概要：
1.量子ドット材料：カドミウム含有量子ドット試薬、カドミウムフリー量子ドット試薬、金属ナノ結晶、酸化物ナノ結晶の4つの製品システムに分けられ、発光デバイス、太陽電池、触媒作用、バイオマーカー、生物医学で広く使用されています。他の分野における基礎研究と応用開発。
2. ColorIn量子ドットディスプレイ技術：製品には、テレビ、モニター、携帯電話などの端末製品で広く使用されている量子ドット光変換デバイス（Q-LCD）と量子ドット光変換フィルム（QLCF）が含まれます。
3. QLED：OLED印刷およびディスプレイプロジェクト研究センターが設立され、QLED印刷およびディスプレイ技術の産業開発が積極的に推進されています。
4.生物医学：生命科学の分野における量子ドットの応用と促進を専門とする完全子会社の北京ナジンバイオテクノロジー株式会社を設立。 製品には、量子ドットマーカー、量子ドットラベリングキット、量子ドットクイックインスペクションプラットフォームなどが含まれます。
5.ナノクリスタル自然光：米国のCREEグローバル認定リモート励起技術と組み合わせた独自の量子ドットナノクリスタルを使用して、自然光スペクトルシミュレーション技術に基づく3Dシリコーン球状マスク発光デバイスが開発されました。自然光と健康的な可視スペクトル領域の95％以上。 自然光に最も近い人工光源です。
