量子點顯示應用方向

即使量子點電致發光的研究很早就開始，但發展的很緩慢，實現量產水平的顯示應用就轉到了光致發光，承襲原有的LCD系統，利用量子點的特性將單一波長的藍光轉換成紅光與綠光，取代原本白光LED采用的熒光粉，進而達到廣色域的效果。

目前光致發光的作法，進入市場的口號無非就是“廣色域”，事實上也只有廣色域是最沒有爭議的優勢，所以回到性價比的觀點來看，提升的產品價值對照衍生的轉換成本，QDEF是個定位正確的產品嗎？我們先繼續往下看，量子點顯示應用被忽略的問題。

量子點顯示應用迷思

行銷跟騙術之間，往往只有一層薄紗，量子點在商業化的過程，也采用了很多取巧的說詞，主要的盲點有以下四個：

量子點因為是無機物，所以宣稱自己比OLED穩定，但事實上奈米尺寸的量子點很敏感，不只跟熒光粉一樣怕熱，還和OLED一樣怕水氧，實在沒有嘲笑OLED的本錢，商業化的過程中，許多精力和成本都被消耗在阻水氧上。以3M與Nanosys推出的QDEF為例，QDEF厚度大約210μm，其中上下兩片Barrier Film（阻水氧層）就占了110μm，成本也占了整張膜的一半。

即使3M和Nanosys多次在公開場合教育大家，QDEF不只讓顯示器色彩更鮮艷，還能達到增亮跟節能的效果（增亮跟節能是同樣概念，只是“固定能耗看亮度”或“固定亮度看能耗”的差別），最常聽到說法是節能20％以上，這種宣稱雖然不算是詐騙，但也有誘導的嫌疑。

首先，站在光的能量的角度來看，傳統LCD的紅光跟綠光，是靠YAG產生的黃光，透過彩色濾光片個別濾出來的，濾光片的作用就是只讓想要的光通過，其他的通通擋掉，然后以光譜的角度來看，YAG的半高寬根本是悲劇，當你只要綠光或紅光時，大部分的光都被請回家了，見下圖：

咱們量子點就不同了，一開始就給你獨立的綠光跟紅光，顏色已經調到美麗的波長（ex：綠光530 nm／紅光630 nm），所以沒有產生太多多余的光，也因為”不要的光”比較少，所以理論上比較亮／節能。

對，目前為止都沒有錯，但是沒有提到量子點的轉換效率，官方說法是80％以上，且不論實測能不能達到這樣的水準，YAG的轉換效率是輕松破90％的，所以在傳統色域基礎上省電20％這個說法是不成立的。而且別忘了熒光粉也可以換紅綠粉，當LED配上高級紅粉與綠粉時，量子點的節能說就瞬間失去了立場。

除了轉換效率的問題外，增艷跟增亮還存在Trade－off的問題，這里班門弄斧來個三秒鐘小講堂，光的能量跟我們常說的亮度是兩碼子事，因為人眼感知的亮度還得乘上”視效函數”，以綠光為例，當波長從550往530移動時，色域覆蓋程度是變廣了，但感知亮度也同時下降了。

這問題當然不是只有量子點有，但是當量子點電視拿亮度去換廣色域后，往往會用其他方法來彌補，比如用更大更亮也更貴的LED，以及外加一片非常貴的增亮膜DBEF（同樣來自3M，呵呵呵不解釋），然后再拿量子點電視跟非量子點電視對比，看起來好像又增亮又增艷又省電，是臺所有愿望一次滿足的真?旗艦，殊不知…這些都是錢堆出來的啊孩子！

其實新技術在商業宣傳時，總不免俗要搞個新舊技術的對比，然后總喜歡用昂貴的鉆石去敲壞掉的軟柿子，對照組常常是成熟技術中的中低階產品，還配上比較差的設定（比如有些商場在比色域跟畫質時，“犧牲組”還會奸詐的調低亮度，讓視覺表現更差），如此用心良苦，也就為了營造出膨湃而煽情的差距，這樣對嗎？雖然比起化妝品和減肥產品的無恥行銷，科技產品已經客氣很多了，但仍然是個不踏實的壞習慣。

光致發光應用中并沒有藍光量子點登場的余地，所以一切的關鍵都在紅光、綠光量子點上，也由于量子點在LCD里的工作是負責產生紅光和綠光，原本背光模組里的白光LED就必須換成藍光LED。因此，嚴格說來QDEF只換掉擴散片的說法也有瑕疵，實際需要設計變更的還有LED。

換個藍光LED很難嗎？不就是少混個熒光粉，材料成本還減少啊！但別忘了現在白光LED因為經濟規模便宜成什么樣了，新開一個料號就是多一個庫存，衍生額外的生管、物管、品管就不多說了，藍光LED還得跟紅綠量子點，以及彩色濾光片開三方會議，好好對一下色座標，才能正確的呈現想要的色彩，這些麻煩都是旁人看不到也不容易理解的。

另外補充一點，QDEF連擺放位置都很計較，為了讓光在層層光學膜中旅行時，重復反射通過QDEF的次數增多，所以QDEF還得放在離光緣最近的地方，一但順序往上移，紅綠光的轉換不足，就會造成偏藍的現象。

如第二點提到的，LED并不是沒有廣色域的solution，拿YAG對比量子點并不是apple to apple的公平競爭，要站在廣色域的角度去思考，就該拿KSF＋β－sialon來比，即使只比色域量子點還是完美材料，但把成本跟壽命都算下去的話，量子點還有明顯的優勢嗎？

總結量子點的商業價值

講了長長一串，總結一下“量子點＋光致發光＋顯示應用”的商業價值，對于替代技術來說，進入市場的能量有多強，似乎是個非常模糊的概念，但其實簡單的說，可以看做“創造價值”及“衍生成本”相減以后的凈價值。

廣色域當然是量子點顯示器的心臟，除此之外還有個難以量化的價值，就是相較于今日的OLED或當年的LED，“量子點”于行銷上更有利，畢竟關于奈米材料的幻想與期待已深植人心，量子點本身就是未來科技的等義詞，對于不理解技術的人來說，量子點聽起來也比OLED威猛多了，行銷只要多用一些“量子”跟“奈米”的字眼，整個感覺就高大上了，這不是史諾胡扯，人是很容易接受暗示的，是真的。

衍生成本也可以想成是替換成本，列舉如下：

厚度

厚度是其中一項，即使QDEF已經從310μm減少到210μm，但對斤斤計較的高階產品來說（手機or薄型電視），導光板光是要減少幾百μm就很糾結了，這現象在手機更明顯，手機的Side View LED也辛苦了好多年才從0．6t慢慢轉向0．4t，下個世代的0．3t才不過少100μm，對LED廠來說就是個難以挑戰的里程碑，結果來個QDEF一切的辛苦都毀了，當Nichia為了自己精美的1803（0．3t）感到驕傲時，看到3M的QDEF粗魯的疊上去，能不生氣嗎？

壽命限制

官方說法是三萬小時無衰減，這個數字可能太過樂觀了，實測常常出現一萬就不對勁的狀況，雖然量子點薄膜的壽命目前還找不到有公信力的數字，但別忘了量子點是很不穩定的材料，相較于OLED顯示器會“越看越不藍”（因為藍色發光層陣亡），量子點恰恰相反，很可能出現“越看越藍”的狀況（因為紅、綠量子點陣亡）。

P．S．量子點還是很新的產品，壽命這點可以先持保留態度，等個幾年會見真章。

替換與新增材料成本

關于藍光LED和新增DBEF的部分，前文提過就不重復論述，光看QDEF本身就是天價，以55吋電視來說，要買一張正版QDEF報價是100塊美金！除了Barrier Film很貴外，量子點也是很昂貴的材料，一克的價格如果是實驗用的，價格可高達數千塊美金，是黃金價格的百倍以上！即使量產水準的量子點，普遍也在30塊美金以上，未來就算降至20 USD／g以下，仍然比KSF和β－sialon貴，更別說十塊錢以下就有的YAG了。

關鍵材料產能

量子點是Batch式的生產，量子點顯示器如果真如某調研機構預測的這么樂觀，產能會是一個很大的問題，而且合成量子點的產能是一回事，做成模的產能又是另外一回事了，全世界能做出好的量子點薄膜的，除了3M還有幾家？

供應鏈門檻

這是所有新材料進入市場都需要面臨的考驗，供應鏈上下游在不同產業中有不同的僵固化程度，一般來說越下游的產業越有話語權（產值越大），下游牽動上游一直都比反過來容易許多，而且更改材料牽動采購、品管、研發…等層層關卡，新材料的導入速度除非綁品牌效益或客戶策略，不然一般來說都是牛步。

制造業的指導原則是這樣的－－－要換材料可以，去考慮新開案的機種，沒有品質問題原則上不EC（Engineering Change，工程變更），因為大家都是領薪水混日子的工程師，舊材料用的穩穩的開心又順心，沒事干嘛為了什么新科技找自己麻煩，尤其新材料通常比較貴，采購跟PM會非常不開心。

還有一個很容易忽略的問題，就是與量子點對話的產業存在“專業知識不對稱”，量子點是很先進的奈米材料，多半是由化學、光電功底深厚的公司主導，如果對口產業是高度知識密集的“高科技產業”，至少工程師的內功好，溝通上還不會太痛苦，但事實上往往事與愿違。

當QD film走向QD on chip后，專業不對等的痛苦指數恐怕會更高，大家也知道LED產業產值低、獲利慘不忍睹，根本養不起幾個厲害的工程師，別說共同開發一起成長了，只怕連正常使用都會搞砸，完全不懂如何為了新材料調教與應變，量子點制造商得因此負擔龐大的“教育客戶成本”，沒辦法，這恐怕是所有先進上游材料廠，在沒有集團與策略伙伴奧援時，必然的宿命。

總結起來，量子點薄膜創造的凈價值不夠有破壞性，尤其當優點只有廣色域時，不只和OLED高階電視正面沖突，也殲滅不了配備廣色域熒光粉的LCD，目前的角色定位有點尷尬，只能靠著三星和其他品牌努力的行銷，先在高階電視站穩腳步儲備能量。

量子點的近程發展

說好要講未來的，但不小心糾結在現在太久，只好先用簡單明了的圖交代一下量子點的近程發展：

從Tube走到Film的趨勢已經很明朗了，下個階段是on－chip，理論上這是成本最低、系統變動也最少的方式，但與量子點希望遠離熱源的目標相背，需要先解決材料特性與封裝方式的核心問題，Osram、晶電、隆達都在努力嘗試這條路，但目前研發中的量子點LED，盡管采用了中間有隔離空間的方式（類似remote phosphor，見下圖），但是壽命連破一千都做不到，估計要能成熟量產，需要等到2018年。

量子點的中長程發展

既然量子點薄膜沒有巨大成功的跡象，量子點LED發展也還不明朗，顯示應用這條路感覺很不樂觀啊！但如果眼光放遠一點，目前的做法其實只是光致發光的牛刀小試而已，量子點在顯示的想像空間遠不只如此，以沖擊效果和系統變動的程度來看，可以分成三個階段：

量子點無論是On－Edge、On－Surface還是On－Chip，都還只是熒光粉的替代品，功用與熒光粉相比并無二致，簡單說就是色域的升級而已。

利用圖案化的量子點取代彩色濾光片，這個念頭也存在許多年了，彩色濾光片用濾掉光的方式實現子像素三原色，三分之二的光根本沒機會見到世面就回家了，若換成像素化排列的量子點微結構，理論可以接近無損的轉換出三原色，光穿透率可以直接變成三倍（同亮度的光源耗電變成三分之一）！QDEF連能耗提升20％都有點爭議，放在背光模組跟放在彩色濾光片的位置相比，根本就是小情小愛。而且量子點畢竟是量子點，廣色域的優勢那是完全不用說的。

有人直接把這種產品稱作QDCF（Quantum Dot Color Filter），史諾認同這種商業名稱很直覺的叫法（就像QLED之于OLED一樣），盡管說量子點是Filter并不正確，但只要想成是Quantum Dot Color－Conversion Film也就是了，好記比較重要，觀念沒弄錯就好，所以往后我們都稱之為QDCF。

彩色濾光片是光的終結者，把他換掉的念頭自然沒有斷過，三星、LG和BOE等面板廠早就把念頭動到量子點上，只是先別說量子點圖案化要怎么做，要做多厚才能符合需求…等等問題，光是“偏光片內制”這點就卡關了。

為何要偏光片內制這件事我簡短說明，液晶模組里的控光機制是靠兩片偏光片和液晶來完成，這個機制允許彩色濾光片在兩個偏光片的中間，但量子點放在偏光片中間會破壞光的極性，導致液晶的控光功能失效，唯有靠偏光片內制或QDCF外制才能解決，詳情可以去搜尋液晶的結構與原理。

QDCF不僅在LCD的架構下很有潛力，更長遠來看還能用在Micro LED上，成為Micro LED的隊友而非敵人，至于具體來說效用是什么，就留到往后的Micro LED篇吧！

量子點顯示最關鍵的里程碑，就是從光致發光走向電致發光，真真正正成為自發光顯示器的QLED，擁有自發光所有的好處（省電、高對比、高反應速度）和量子點無敵色域的天賦，是OLED未來發展的巨大威脅，也是中國彎道超車的重要武器，別說納晶的彭笑剛押注在此，量子點大廠基本上都把QLED當成重要的長期計劃，QD Vision和Nanosys搞電致發光早就搞了好多年，三星更擺明采用“小尺寸推OLED，大尺寸走量子點”的策略，放話將在2019年推出QLED電視，從光致發光的QDEF轉向電致發光的QLED。

QLED目前的效率（EQE）大約是10％，距離量產還有好一段路要走，但長期來看沒有如OLED那般明顯的材料缺陷，且色域更廣、反應速度更快，還直接瞄準了印刷制程，這其實不是量子點傲嬌，實在是量子點升華點太高，根本無法走蒸鍍這條路，于是乎也墊高了QLED的量產門檻。這樣說吧，QLED要嘛就無法量產，一旦達到量產水準，什么尺寸限制啥的一概沒有，而且很容易借由印刷制程降低制造成本，未來發展十分可期。