媒体报道 | 纳晶科技:引领显示产业发展新方向

发布时间:2021年09月15日

本文转载自《天堂硅谷》杂志 作者李慧


你知道手机显示屏通过红绿蓝三基色,能够呈现几种颜色吗?自然界绝大多数色光,都可以通过三基色,按照不同的比例合成产生。三基色的品质越好,能够组成的色彩越多,越能展现自然、真实、鲜艳的颜色,提升画面层次感。因此,显示屏的发展,一直在追求更广的色域,从而展现出更多细节和更逼真的效果


如今,随着科技的发展,显示屏已经应用到生产生活的方方面面,不再局限于电视、手机、平板、商场、影院……未来是一个显示无处不在的时代——LCD(液晶显示屏)和LED(发光二极管)已被广泛运用于日常生活;OLED(有机发光二极管)则凭借柔韧性和纤细轻薄的优势,成为手机屏幕的“主力军”。


液晶显示屏能显示1670万色,目前最前沿的显示技术能够显示的最广色域是多少呢?此次探访的华体汇app(以下简称“纳晶科技”)数字化车间,给大家揭晓了答案。

 

深耕量子点显示领域


走进纳晶科技展厅,陈列着的一排五彩玻璃管最先吸引记者的目光。纳晶科技战略发展中心主任陈超博士介绍,玻璃管内的液体储存着百亿数量的量子点晶体材料,这是一种纳米级新型半导体发光材料。晶体尺寸达到2-20纳米,通过控制其粒径大小和结构,可以显示整个可见光谱内的颜色。



和其他发光材料相比,量子点色纯度高、寿命长、稳定性好,基于量子点发出的高品质三基色,可以组合超过10亿种颜色,是普通液晶显示屏的64倍。量子点材料赋能液晶显示技术后,把普通液晶屏的色域,从70%提升到了110% (NTSC标准)。在纳晶科技展厅里,量子点液晶显示屏和普通液晶显示屏的显示效果对比,视觉差异非常明显,无论是色彩鲜艳度还是视觉舒适度,量子点液晶显示屏都更胜一筹。


目前,市场上的量子点显示还处于1.0阶段,即光致发光——量子点受到光的刺激,发出非常纯净的红光或绿光,这是一种增强液晶显示背光源的技术。而另一种自发光技术——QLED(量子点发光二极管)技术,是目前热门的研究方向,一旦实现产业化,有望成为一项颠覆现有显示产业的底层技术,引领显示产业发展新方向。

 

作为一种革命性的发光显示技术,QLED技术利用电场直接激发量子点材料发光,其发光原理类似于OLED显示技术,关键区别在于将原OLED结构中的有机发光材料替换为无机半导体材料(量子点)。


QLED显示技术融合了量子点技术以及OLED技术的性能优点,此外,量子点特有的溶液加工特性也赋予了QLED技术显著的成本优势。QLED显示面板的制造,基于印刷及打印的方式完成,与OLED面板生产中所用到的真空蒸镀技术相比,设备成本和运行成本均可大幅降低,关键物料的利用率可以提高3倍以上。

 

摸着石头过河


纳晶科技凭借着一条面向未来的印刷QLED显示技术试验示范线,入选杭州市第一批“数字化车间”培育企业。该条中试线位于纳晶科技杭州总部的超净间内,任何人进入超净间前,都得从头到脚“武装”一番,穿戴好口罩、头套、无尘橡胶手套、无尘服以及无尘鞋,准备完毕之后进入风淋室。




风淋室作为进入洁净室的缓冲通道,可以最大限度地减少人员进出所带来的污染问题。风淋室的两道门电子互锁,兼起气闸室的作用,以确保将空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除在外,从而达到车间所要求的生产洁净环境。


经过风淋室,才算正式走进占地300平方米的纳晶科技数字化车间。车间内,机器轰鸣声环绕,大大小小几十台机器通过管道与线路相连。陈超介绍,该中试线上的新型显示技术是一种基于新材料,利用新工艺,制造新产品的显示屏制造技术,与传统显示设备以及制造技术相比,性能更好,制造成本更低,更加绿色节能。



制作一块显示屏,要经历清洗、印刷、蒸镀、烘干、封装等一系列步骤。首先,基板通过清洗,初步去除杂质,并借助机械手臂放置在传送带上,此时,清洗机对基板进行深度清洗,附着在基板上的有机物将会被彻底清除。清理完成后,另一台机械手臂将基板传送到打印机上,完成功能层印刷后,基板被送入真空烘箱,进行溶剂烘干,然后被另一台大型的机械手臂转送至蒸镀机中,最后再进行封装。


陈超介绍,QLED显示屏制作的核心技术在于量子点材料的喷墨印刷,通过高精度喷头将量子点溶剂打印到基底材料表面,这是一种非接触式的增材制造技术,在未来电子器件制作中有着非常广泛的应用前景。喷墨印刷可以形成独立的像素点阵列,达到打印器件的柔性设计,从而实现材料的有效利用,更加低碳环保。



未来工厂是智能制造2.0版的再次升级,纳晶科技的QLED印刷显示技术试验示范线如何体现数字化特色?陈超认为主要体现在以下两大方面:首先,制作过程机器人化,该条中试线通过外置和内置机器人链接各制造环节;其次,机台和工艺具有高通用性,通过程序调整,适应不同尺寸、不同显示形状、不同像素排列的显示面板制造,可以极大地满足下游客户对显示屏的个性化指标要求。


“未来,随着QLED技术的成熟,从ARVR适配的微型显示器,到手机、平板电脑、PC用的中小型显示屏,再到各种尺寸的电视用的中大型显示屏,量子点印刷显示技术都可以覆盖。” 陈超强调。


“前些年我们就开始探索印刷显示技术,这对所有人来说都是一个全新的技术领域,我们根据对QLED技术和印刷显示技术的理解,设计了这个车间,并在探索过程中逐步完善各种工艺步骤。”陈超说,纳晶科技认为QLED无论从性能还是生产制造成本上,都有很大潜力成为未来的主流显示技术,企业因此坚持在QLED方向上长期投入。但是该技术属于领域内前沿技术,放眼全世界也没有现成经验可循,所以一切都是摸着石头过河。

 

QLED技术走进生活


量子点技术是为了解决全球能源危机发展而来。纳晶科技创始人彭笑刚教授在量子点领域建树颇丰,他研发出量子点绿色化学合成方法,该合成方法是目前学术界和工业界的标准技术,彻底解决了量子点材料无法大规模量产的难题,让量子点材料大规模产业化成为可能。


随着技术的累积和进步,彭笑刚于2009年回国创立了纳晶科技,并于2010年将总部迁往杭州高新区(滨江)。2014年,彭笑刚关于QLED的研究工作在国际顶尖期刊Nature发表,同年,纳晶科技在新三板挂牌。


10年的技术积累与产业化开拓,让纳晶科技具备了100多项国内外发明专利,也让量子点技术应用在更多的领域,并获得了国家的战略重视与国际社会的认可。2015年,彭笑刚主持的QLED研究成果入选中国科学十大进展,并于次年入选国家战略性先进电子材料-科学技术部国家重点研发计划;2019年,他获得了由国际信息显示学会(SID)颁发的特殊贡献奖。


纳晶科技是一家以技术立身的高科技企业,研发投入是保持其旺盛生命力的关键。据了解,纳晶科技现有研发人员70余名,占全公司员工总数40%以上。高强度的研发投入下,纳晶科技的量子点膜国内市场占有率达到75%-80%,产品主要供应给各大知名电视品牌厂商。



陈超表示,当前量子点显示在电视市场中的占有率仅4%左右,未来液晶电视需要产业和产品升级,量子点光致发光技术作为一种赋能型的技术,至少还有5-10倍的成长空间,而电致发光技术则将为我们打开更大的市场空间。


除此之外,量子点这种“多才多艺”的材料,不仅可以发光,还可以发电,实现光子-光子,光子-电子之间的可控转化。除显示应用以外,量子点还为高效率太阳能电池、高灵敏光电传感器提供了全新的技术路线和产业可能性。


量子点是纳晶科技的出发点和立足点,也是企业参与全球技术竞争的突破点,更是企业撬动万亿级显示产业的支撑点。陈超表示,纳晶科技会继续深耕量子点领域,做好量子点显示技术开发和产业化工作,致力于让QLED技术走进人们的生活,实现“科技服务生活”的梦想。