彭笑剛教授是全球頂尖納米材料學(xué)家,其在量子點(diǎn)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上成就卓著,特別是量子點(diǎn)在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,為顯示技術(shù)發(fā)展格局帶來(lái)了新的變化。在2017海峽兩岸(南京)新型顯示產(chǎn)業(yè)高峰論壇上,彭笑剛教授分享了量子點(diǎn)技術(shù)在顯示領(lǐng)域應(yīng)用的看法。
以下為現(xiàn)場(chǎng)速記:
非常高興有這樣一個(gè)機(jī)會(huì)再次在這樣一個(gè)盛會(huì)上來(lái)講講量子點(diǎn)在顯示作用。我主要是講量子點(diǎn)。大家設(shè)想一下一種發(fā)光材料,表面有一些所謂的有機(jī)配體,這樣使得可以加工。另外還有一個(gè)優(yōu)勢(shì),它的顏色可以通過(guò)調(diào)解尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn),我可以從藍(lán)色一直做到紅色。這一種材料是量子點(diǎn),這個(gè)東西看起來(lái)基本上的優(yōu)勢(shì)相對(duì)于一般的材料特別的問(wèn)題,再就是發(fā)光顏色的可調(diào)。如果我們把量子點(diǎn)的發(fā)光和OLED的發(fā)光做一個(gè)對(duì)比,它發(fā)光的色純度是非常高的。在比較早期的顯示里面可以看的比較清楚,量子點(diǎn)顯示的顏色會(huì)更鮮艷一些,后面會(huì)有一些最近的結(jié)果。量子點(diǎn)在國(guó)內(nèi)并不是太熱的領(lǐng)域,但實(shí)際上在國(guó)際是非常熱門(mén)的領(lǐng)域,發(fā)表的文章數(shù)以萬(wàn)計(jì)。這個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)始大概在70年代左右,當(dāng)時(shí)大家是想做太陽(yáng)能電池,如果把半導(dǎo)體做到里面去是特別容易的事情。如果做到不同的尺寸和顏色是完全不一樣的,原理很簡(jiǎn)單,我們把一個(gè)半導(dǎo)體的晶體做小了之后表現(xiàn)出來(lái)所謂的(英文)的時(shí)候量子效應(yīng)。
作為一種發(fā)光材料,首先你能不能把它做出來(lái)。90年代以前所謂的量子點(diǎn)實(shí)際上是沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的,各位肯定不會(huì)有任何興趣,因?yàn)樗旧鲜遣话l(fā)光的。1993年左右有一個(gè)很有影響的發(fā)展,大家把(英文)的量子點(diǎn)做出來(lái)。量子點(diǎn)做出來(lái)的質(zhì)量很好,但是做顯示產(chǎn)業(yè)是沒(méi)有希望的。到這個(gè)時(shí)候基本上一些大的公司都停下來(lái)不再做這個(gè)事情了,因?yàn)闆](méi)有希望。后來(lái)我在90年代末期到大學(xué)任教的時(shí)候我做了一些工作,這個(gè)東西看上去沒(méi)什么道理,所以做了一些基礎(chǔ)的研究。我們提出來(lái)存在另外一個(gè)合成路線,已經(jīng)有15年或者更長(zhǎng)的歷史。現(xiàn)在看起來(lái)目前也就是這樣路線的發(fā)現(xiàn)使得量子點(diǎn)今天做的顯示有了希望,它的成本如果相對(duì)于90年代的有機(jī)路線大約是七分之一都不到,安全性好、可控性好、質(zhì)量好。
2009年回國(guó),我在想我過(guò)去這些年都干了什么,實(shí)際上我在合成量子點(diǎn),要做的非常漂亮。但是這個(gè)東西有用嗎?那只是一個(gè)功能的問(wèn)題,我覺(jué)得我還在想。我還是做了一些工作,我認(rèn)為這是核心,有沒(méi)有人賺錢(qián),沒(méi)有人賺錢(qián),所有的材料我認(rèn)為都是在開(kāi)玩笑。到2009年的時(shí)候是沒(méi)有人賺到錢(qián)的,但是肯定要有人賺到錢(qián)。我們來(lái)看看問(wèn)題是什么,做顯示如果去檢查量子點(diǎn)在單分子水平上的發(fā)光實(shí)際上是非常有趣的,并不是持續(xù)的。在持續(xù)的情況下發(fā)光是閃爍的,這是非常糟糕的事情,你不想讓你的手機(jī)總在閃,那這個(gè)手機(jī)是根本沒(méi)有用的,所以這個(gè)問(wèn)題必須要解決。實(shí)際上到最近我們才真正找到這個(gè)問(wèn)題的答案,才解決了這個(gè)問(wèn)題?,F(xiàn)在量子點(diǎn)做顯示才成為一種可能。
第二,我們說(shuō)量子點(diǎn)做顯示最大的特點(diǎn)是色的純度高,你去比較把單個(gè)量子點(diǎn)的發(fā)光和你做出來(lái)的比較實(shí)際上是非常差的,如果這個(gè)問(wèn)題解決不了做顯示也是沒(méi)有前途的。如果你去看做電子發(fā)光,量子點(diǎn)的水平在底下,這是一些文字的數(shù)據(jù)。去看OLED和量子水平在這里,量子點(diǎn)和OLED是完全不相信的,因?yàn)槟愕男蕦?shí)在差的太遠(yuǎn),根本就沒(méi)有希望,我們都不用談壽命。我作為這個(gè)領(lǐng)域合成化學(xué)主要奠基人和發(fā)展者,我認(rèn)為這個(gè)責(zé)任是在我。我們的材料沒(méi)有做到家,真正的原因是說(shuō)我們對(duì)量子點(diǎn)的理解是不到位的。我們過(guò)去一直在控制尺寸是錯(cuò)誤的,這個(gè)對(duì)化學(xué)來(lái)講是全新的理念,做起來(lái)沒(méi)那么容易。但是可以很高興的告訴大家,認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)以后,從我回國(guó)到現(xiàn)在8年下來(lái)是有用的。
首先第一點(diǎn),發(fā)光純度已經(jīng)可以做到單個(gè)和一批,你能夠想到基本上和激光顯示達(dá)到的效果是完全一樣的,這個(gè)是沒(méi)有問(wèn)題的。第二,如果有閃爍的問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題是經(jīng)過(guò)了幾年的努力解決了,這是宏觀的問(wèn)題。這個(gè)量子點(diǎn)實(shí)際上是相當(dāng)穩(wěn)定的。這個(gè)是從紅色一直到深藍(lán)色我們都已經(jīng)解決了。
穩(wěn)定性真正做顯示,我們講量子點(diǎn)穩(wěn)定性實(shí)際上要工作的,并不是拿來(lái)就是這樣,你在市場(chǎng)上一般的量子點(diǎn)真正是做顯示的話基本上不夠用的。這是我們最近的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,應(yīng)該把這個(gè)問(wèn)題解決了,這是一個(gè)新型的量子點(diǎn),你在不同的激光的照射下這種樣品可以完完全全的存在,實(shí)際上早期是很難達(dá)到要求的。
這是一個(gè)很有意思的問(wèn)題,我決定還是要講一講。如果真正做顯示,一個(gè)平方厘米的LED只有0.000002g,相當(dāng)于是一公斤正常大米的重量,如果你一天只吃一臺(tái)彩電問(wèn)題不大,但是彩電不是讓你吃的,所以一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題。
OLED的同仁問(wèn)我,我有一次碰到一個(gè)很好的朋友他是南開(kāi)大學(xué)的教授。你們?nèi)渴呛降?,致不致癌?他說(shuō)肯定致癌的,他說(shuō)封起來(lái)沒(méi)事。這是量子點(diǎn)非常突出的優(yōu)勢(shì)。另外還有一個(gè)好消息,OLED不可能不適用苯環(huán),90年代的時(shí)候已經(jīng)有一些工作,雖然說(shuō)這些質(zhì)量非常差。我的實(shí)驗(yàn)室在2002年的時(shí)候解決了,大致上是可以解決的,但是還不是很好。2007年的時(shí)候把不同顏色的做出來(lái)了,這是所謂的無(wú)格(音)量子點(diǎn),其實(shí)這個(gè)水平還是不夠的?,F(xiàn)在看起來(lái)是有一些優(yōu)勢(shì)和進(jìn)展,原因其實(shí)就是回過(guò)頭去看,我們發(fā)展的最好的合成是化學(xué)的東西不用和大家講的太多。我們把機(jī)理基本上搞清楚了,我們現(xiàn)在生長(zhǎng)(英文)可以用非常簡(jiǎn)單的方法來(lái)生長(zhǎng),尺寸控制現(xiàn)在已經(jīng)不錯(cuò)了。原來(lái)能夠做的是這個(gè)水平,最新的結(jié)果已經(jīng)到了30幾個(gè)了,這個(gè)和韓國(guó)已經(jīng)相差不大了,所以說(shuō)問(wèn)題不是很大。在很快的將來(lái)大家應(yīng)該能夠看到無(wú)格的量子點(diǎn)在顯示上應(yīng)用達(dá)到要求。
我講一下我個(gè)人的理解和現(xiàn)代領(lǐng)域的現(xiàn)狀,第一,量子點(diǎn)做顯示最重要的目前大家能看到量子點(diǎn)電視,其實(shí)廠家都說(shuō)QD-LCD是不準(zhǔn)確的。實(shí)際上是用量子點(diǎn)增強(qiáng)(英文)。一個(gè)是說(shuō)我在這個(gè)邊上加深量子點(diǎn)的管,我在藍(lán)色的背光上加上量子點(diǎn)的膜都可以達(dá)到效果,這是沒(méi)有問(wèn)題的。剛才江老師講了一些Micro-LED,某種程度上并不是說(shuō)我要取代LED,我是要加強(qiáng)這些東西的。如果說(shuō)量子點(diǎn)LED看不出來(lái),但是看實(shí)物差別非常大,普通的LCD的顯示效果是有明顯的差別。目前市場(chǎng)上看起來(lái)也是蠻嚇人的,全世界今年是接近千億量子點(diǎn)電視市場(chǎng),非??陀^。這是三星和LG的數(shù)據(jù),這里面是蠻重要的一點(diǎn)是(英文),關(guān)于(英文)我在SID剛剛講的數(shù)據(jù)說(shuō)相差不是特別大,關(guān)于節(jié)能的問(wèn)題還是很有前景的。這是納晶科技他們剛剛動(dòng)工建的量子點(diǎn)的基地,這個(gè)大約是5000萬(wàn)臺(tái)彩電配套的基地,這應(yīng)該在明年就會(huì)投產(chǎn)。
下面講一下量子點(diǎn)真正的電致發(fā)光,原來(lái)為什么做不好是原來(lái)量子點(diǎn)沒(méi)有考慮自己,真正要做量子點(diǎn)必須要重新設(shè)計(jì),在這個(gè)基礎(chǔ)上我們基本上解決了這個(gè)問(wèn)題。在2014年的時(shí)候真正把量子點(diǎn)LED做的相當(dāng)不錯(cuò)。包括剛才歐陽(yáng)院士提到的(英文)比較起來(lái),我們的量子點(diǎn)顯示至少不差,甚至壽命方面是很了不起的,已經(jīng)是符合要求了。帶來(lái)量子點(diǎn)做QD-LED現(xiàn)在是比較牢固的。顯示的最大特點(diǎn)是打印,說(shuō)的好也是好,說(shuō)的壞也是好。投資大約是量子點(diǎn)做顯示相當(dāng)于普通的十分之一,制造過(guò)程電耗也是十分之一,這是蠻有意思的事情。
剛才歐陽(yáng)老師提到京東方做的打印方式的(英文),那是納晶科技做的,他們沒(méi)有公開(kāi)發(fā)布,但是這個(gè)東西是京東方做的,這是非常驚艷的東西。這本來(lái)是一個(gè),紅綠藍(lán)是打印的,非常漂亮。這是總結(jié)的(英文),大家認(rèn)為隨著時(shí)間的發(fā)展下一步是LCD,下一步是OLED,很有可能加深量子點(diǎn)以后會(huì)出現(xiàn)OLED加量子點(diǎn),我也不認(rèn)為是為了終結(jié)OLED,彼此之間都是一個(gè)增強(qiáng)的作用,包括做QLED和OLED是直接相關(guān)的。
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