第４３卷第６期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｊｕｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｔ２０１６年１１月 ｓ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉ ｉｏｎ） Ｖｏ１．４３ ＮＯ．６ Ｎｏｖ．２０１６ 亘于息显不 量子点显示 中国显示行业“换道超车＂的曙光 金一政 ，彭笑刚¨ （１．浙江大学化学系高新材料化学中心，浙江杭州３１００２７； ２．浙江大学化学系硅材料国家重点实验室，浙江杭州３１００２７） 摘要：用量子点进行显示具有高性能、低成本等优势．作为一项“性技术”，量子点显示将在显示行业掀起一 场技术，为我国显示产业突破国外技术和专利封锁，占据产业科技制高点，实现“换道超车”提供了良好的契 机．主要介绍了量子点发光显示关键材料与器件研究的相关进展，以及其在中国显示行业的应用现状与前景． 关键词：量子点；显示；发光二极管；溶液加工；色纯度 中图分类号：ＴＮ ３１１＋．５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—９４９７（２０１６）０６—６３５—０３ ＪＩＮ Ｙｉｚｈｅｎｇ ，ＰＥＮＧ Ｘｉａｏｇａｎｇ （１．Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ—ＰｅｒｆｏＦｉｎａｎｃｅ＆Ｎｏｖｅｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏＪ’Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔｓ ｂａｓｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ），２０１６，４３（６）：６３５－６３７ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｅｖｅｒ ｍａｄｅ ｉｎ ｈｉｓｔｏｒｙ，ｉｓ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｉｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｎ— ｄｕｓｔｒｙ，ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｌｅａｄ ｔｏ ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ ｂａｓｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｓｈａｌｌ ｍａｋｅ Ｃｈｉｎａ ｈａｖｅ ａ ｌｅａｄｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｘｔ— ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ ｂａｓｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ；ｄｉｓｐｌａｙ；１ｉｇｈｔ—ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ；ｓｏｌｕｔｉｏｎ－ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ；ｃｏｌｏｒ ｐｕｒｉｔｙ 件研究”正式立项． １项目及背景 溶液量子点是一种可溶液加工，尺寸在量子限域 内的无机半导体纳米晶体．量子点具有优异的光学特 量子点是人类有史以来最优秀的发光材料．量 性：全光谱发光、峰位连续可调、色纯度高、稳定性好， 子点显示将为显示行业带来一场技术，可望实 有望成为至今为止最优秀的发光和光电材料．第一代 现高性能、低成本显示．２０１６年８月，由浙江大学牵 量子点显示技术——液晶（ＬＣＤ）屏中的量子点背光 头，纳晶科技股份有限公司、ＴＣＬ集团、福州大学、 源模组已经实现商业化生产．利用其优异的光致发光 东南大学、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、 性能，用量子点取代传统的荧光粉，极大地提升了显 中科院北京化学所、深圳市华星光电技术有限公司、 示屏的色域．量子点在背光源模组中的应用表明，显 武汉华星光电技术有限公司等单位共同参与的国家 示屏色域可从７２ ＮＴＳＣ提升至ｌ１０ ＮＴＳＣ．这是 重点研发计划项目“量子点发光显示关键材料与器 传统ＬＣＤ难以企及的高度，也超越了以有机分子为 收稿日期：２０１６－０８—２２． 基金项目：国家重点研发计划项目资助（２０１６ＹＦＢ０４０１６００）． 作者简介：金一政（１９８２一），ＯＲＣＩＤ：ｈｔｔｐ：／／ｏｒｃｉｄ．ｏｒｇ／００００～０００１—６４５６—６７７３，男，博士，教授，主要从事材料化学、器件工程与器件物理 研究． ＊通信作者，ＯＲＣＩＤ．．ｈｔｔｐ：／／ｏｒｃｉｄ：ｏｒｇ／Ｏ０００—０００１—５２８８—９７００，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｐｅｎｇ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 浙江大学学报（理学版） 第４３卷 发光中心的有机发光二极管（ＯＬＥＤ）屏幕．２０１４底， 国内电视厂商海信、ＴＣＬ等宣布第一代量子点电视 上市；２０１５年１月，三星在ＣＥＳ上宣布全新量子点曲 面电视ＳＵＨＤ ＴＶ上市；２０１５年中期飞利浦（冠 捷）推出了量子点电视和量子点显示器．ＩＨＳ数据显 示，２０１５年量子点电视销量超过百万台．“量子点”已 成为２０１４￣２０１６年电视行业的ＴＯＰ关键词． 量子点显示的下一发展目标是彻底摆脱ＬＣＤ 屏技术路线，开发有源矩阵量子点发光二极管（ＡＭ— ＱＩ ＥＤ）显示器件．这种全新的显示技术将以ＱＩ ＥＤ 阵列作为高精度的红绿蓝三基色像素，即每一个像 素都是一个的ＱＬＥＤ，并通过薄膜晶体管 （ＴＦＴ）阵列控制驱动电压，从而实现高分辨的主动 发光控制．相较于背光源一ＬＣＤ屏，主动发光的ＡＭ— ＱＩ ＥＤ屏在黑色表现、高亮度条件等场景下的显示 效果更加突出、功耗更小、可适应的温度范围更宽 广，并可以制备色域高达ＮＴＳＣ１３０ 的显示屏，超 ＯＬＥＤ屏约ＮＴＳＣ９０ ；ＱＬＥＤ以更为稳定的无机 晶体为发光中心，因而有潜力克服ＯＩ ＥＤ稳定性不 足的缺陷．更重要的是，ＡＭ—ＱＬＥＤ屏的加工是以 低成本的溶液制程为基础，而且可与柔性塑料结合， 并以其为衬底，从而在提供极大自由度的同时，可降 低显示屏的成本．然而，实现这一技术路线的一些关 键难题尚无答案，包括：对量子点电致激发态和合成 化学之间联系的理解不够；蓝光ＱＬＥＤ原型器件的 效率和寿命亟待提升；对采用喷墨打印工艺制备 ＱＩ ＥＤ阵列关键工艺的积累尚不足；大屏ＱＩ ＥＤ显 示器件仍是空白等． 从发展历史和趋势看，量子点显示是新材料与 高科技产业结合的典型案例．原创理论往往来自于 大学，新技术离不开大学的支持．因此，各国科研机 构和产业界相互联合，建立了各自的产学研联盟，有 ＭＩＴ支持的ＱＤ Ｖｅｒｓｉｏｎ、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ支持的Ｎｎａｏ— Ｓｙｓ、浙江大学一纳晶科技股份有限公司、韩国三星一 首尔大学一韩国技术研究院等，各联盟相互竞争的局 面业已形成． ２ 研究进展 彭笑刚教授发明的“绿色量子点合成路线” （１９９９～２００９在Ａｒｋａｎｓａｓ大学期间的工作）Ｉｔ－ｚ］，已 成为目前量子点合成化学的主流技术．凭借该技术 可以极低的成本、极简单的设备，制得发光性能更 优、更可控的量子点．以此技术为基础，在美国成立 了ＮＮ—Ｌａｂ公司．２００９年彭笑刚教授回国，全职加 盟浙江大学，参与创办了纳晶科技股份有限公司．鉴 于“绿色量子点合成路线”的关键专利，经美国 批准，纳晶科技洽购了ＮＮ—Ｉ ａｂｓ公司，包含与公司 相关的所有专利与技术．２０１４年，彭笑刚教授提出 了“量子点激发态性质的合成控制”路线．在“尺寸与 形貌单分散”的基础上叠加了“光学和光电性质单分 散”，其标志性成果有：合成激发态单通道衰变、 ｉ００ 辐射复合、非闪烁发光的量子点等 ］，将溶液 量子点合成化学推上了一个新台阶，达到了国际领 先水平，极大推进了我国在量子点材料领域的研究 进展．在此基础上，彭笑刚与金一政课题组合作，制 备了高性能红光量子点发光二极管 ］，其效率和寿 命与０Ｉ ＥＤ相当，其中有些指标如色纯度、开启电 压、效率滚降等甚至优于０ＬＥＤ（见图１）．该成果已 人选２０１４年中国科学十大进展和“十二五”国家科 技创新成就展．自此，在国际显示行业掀起了一股追 求ＱＬＥＤ显示的热潮．２０１５年，彭笑刚提出“熵配 体”概念［５］，从而从根本上解决了包括量子点在内的 无机纳米晶体在常见有机溶剂中的低溶解度问题． 目前，浙江大学和纳晶科技股份有限公司通过共建 实验室，形成了紧密的产学研联盟，并与国内显示业 龙头企业ＴＣＬ、海信等合作，共同参与国际竞争． 善∞ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ／（ｍＡ’ｃｍ ） 图１ 溶液加工的新型绝缘层插入ＱＬＥＤ 与ＭＩＴ—ＱＤ Ｖｉｓｉｏｎ ＱＩ ＥＤ Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ＥＱＥ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｉｎｓｅｒｔｅｄ ｎｅｗ ＱＩ ＥＤ ｄｅｖｉｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ—ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ＭＩＴ—ＱＤ （真空蒸镀空穴注入层）在不同电流下 的ＥＱＥ（右边纵轴）． Ｖｉｓｉｏｎ ＱＩ ＥＤ ｄｅｖｉｃｅ（ＨＴＬ ｗｉｔｈ ｖａｃｕｕｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ（ｒｉｇｈｔ ｏｒｄｉｎａｔｅ）． 注 小点为其他实验室报道的ＱＩ ＥＤ的最大ＥＱＥ值 ３展望与目标 量子点显示领域已呈中、美、韩三强鼎立的局 面，竞争激烈，鹿死谁手尚未可知．值得庆幸的是，我 国在核心材料、原型器件以及制程方面有一定的先 第６期 金一政，等：量子点显示——中国显示行业“换道超车”的曙光 ６３７ 发优势． 显示行业是关乎国计民生的基础产业．然而，在 过去的３Ｏ年中，我国的光电显示技术长期落后 ｉｔｙ ＣｄＴｅ，ＣｄＳｅ。ａｎｄ ＣｄＳ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｕｓｉｎｇ Ｃｄ０ ａｓ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ［－Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅ‘ ｔｙ，２００１，１２３（１）：１８３—１８４． 于日、韩，以及地区．从早期的ＣＲＴ到现在主 流的ＬＣＤ，无论是材料、设备、制程还是知识产权均 受制于海外企业．可以预计，未来５～１０年将呈 ＬＣＤ和电致发光显示（包括ｏＬＥＤ和ＱＬＥＤ）拉锯 并存的局面．目前，在ＯＬＥＤ上韩国为第一阵营，我 国仍处于追赶的位置． ａｏｇａｎｇ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ［２］ ＰＥＮＧ Ｚ Ａ，ＰＥＮＧ Ｘｉｓｈａｐｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００１，１２３（７）：１３８９— １３９５． ｙａｎ，ＮＩＵ Ｙｕａｎ，ＭＥＮＧ Ｒｅｎｙａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｉｎ－ ［３］ ＱＩＮ Ｈａｉｇｌｅ－ｄｏｔ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ ｚｉｎｃ—ｂｌｅｎｄｅ ＣｄＳｅ／ＣｄＳ ｃｏｒｅ／ ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａＩｓ：Ｎｏｎｂｌｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ 量子点显示技术作为一项“性技术”，为我 国显示产业突破国外技术路线的专利封锁，实现“换 道超车”提供了良好的契机．我们期待在国家重点研 发计划的支持下，从源头创新，攻坚克难，努力攻克 量子点显示的关键难题，建立从覆盖材料、器件结构 到生产装备和工艺的全产业链自主知识产权体系， ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１４，１３６（１）：１７９—１８７． Ｘｉｎｇｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｘｉｎｇ，ＪＩＮ Ｙｉｚｈｅｎｇ，ｅｔ ［４］ ＤＡＩａ１．Ｓｏｌｕｔｉｏｎ－ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔ— ｉｒｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓＥＪ￣．Ｎａｔｕｒｅ，２０１４， ５１５（７５２５）：９６－９９． 增强我国量子点显示技术的国际竞争力，生产具有 自主知识产权的高性能、低成本的显示器件，为我国 显示产业实现“换道超车”，走在世界前列奠定理论 和实践基础． 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１］ＰＥＮＧ Ｚ Ａ，ＰＥＮＧ Ｘｉａｏｇａｎｇ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｑｕａｌ ［５］ ＹＡＮＧ Ｙｕ，ＱＩＮ Ｈａｉｙａｎ，ＪｉＡＮＧ Ｍａｏｗｅｉ，ｅｔ ａ１．Ｅｎ— ｔｒｏｐｉｃ ｌｉｇａｎｄｓ ｆｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ：Ｆｒｏｍ ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｓｏｌｕ— ｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｏ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓａｂ｜ｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１６，１６（４）：２１３３—２１３８． （上接第６３４页） ［６］ＨＵＡＮＧ Ｒｕｎｈｕａ，ＴＡＯ Ｙｏｎｇｈｏｎｇ，ＣＡＯ Ｐｅｎｇｆｅｉ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ １０ ｋＶ ４Ｈ—ＳｉＣ ＪＢＳ ｄｉｏｄｅ ｗｉｔｈ ＦＧＲ Ｅ８］ ＨＵＡＮＧ Ｒ，ＴＡＯ Ｙ，ＳＯＮＧ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｆａｂ— ｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ３．３ ｋＶ ４Ｈ—ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴｉ－Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，２０１５，３６（９）：５４—５７． ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅ Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，２０ １ ４，３ ５ （７）：０７４００５． ［７］ ｘＩＡ０ Ｑ，ＹＡＮ Ｙ，ｗｕ Ｘ，ｅｔ ａ１．Ａ １０ｋＶ／２００Ａ ＳｉＣ Ｍ０ＳＦＥＴ ｍｏｄｕｌｅ ｗｉｔｈ ｓｅｒｉｅｓ—ｐａｒａｌｌｅｌ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ １２ｏｏｖ／５０Ａ ｄｉｅｓＥＣ］／／ＩＥＥＥ ２７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍ－ ｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ＆Ｈｏｎｇｋｏｎｇ：ＩＥＥＥ，２０１５：３４９—３５２． ｌｃ’Ｓ．
