量子點：新世代顯示器創新技術

量子點是超精細的半導體粒子，尺寸僅為人類髮絲的萬分之一。自技術誕生以來，其以卓越的物理特性，實現極高色彩準確度和亮度，在現有顯示材料中脫穎而出，並展現顛覆顯示技術的潛力。

在顯示應用方面，量子點可支援寬廣色域，帶來貼近人眼感知的色彩，並透過像素級調光技術，展現更細膩的黑階層次。量子點具備全向發光特性，能確保各視角下的亮度均勻與色彩一致，同時有效減少藍光影響，提供更舒適的觀看體驗。

▲ 三星於CES 2015展出SUHD顯示器

量子點顯示器的獨特優勢：量子點濃度、薄膜品質與無鎘技術

隨著量子點成為顯示技術的革命性材料，顯示器產業持續挹注研發資源，推動其商業化應用。近年來各式量子點顯示器相繼問世，為消費者帶來多元選擇。

然而，量子點顯示器的關鍵差異在於技術應用方式與顯示品質。為確保卓越的觀看體驗，關鍵考量因素包括量子點濃度、薄膜品質與無鎘技術的使用等。

▲ 完美量子點顯示器的關鍵指標

量子點含量

量子點顯示器的品質取決於其量子點的含量。量子點薄膜需至少含有3,000 ppm的量子點材料，才能展現生動的色彩與優異的畫質表現，帶來極致的視覺體驗。

量子點薄膜

三星QLED採用無磷光層設計，不僅提升光效與能源效率，同時呈現更鮮豔的色彩。量子點 OLED（QD-OLED）整合了薄膜電晶體（TFT）層^（註一）、自發光源與量子點薄膜，透過量子點薄膜調控光源發出的光線，進一步提升影像品質。無論是哪種技術，高品質的量子點薄膜是確保卓越畫質與長效耐久性的關鍵，唯有足夠含量的量子點材料，才能呈現頂級的影像品質與穩定持久的觀看體驗。

▲ QD-OLED與LCD顯示器的比較

無鎘技術

在量子點顯示器發展初期，鎘元素曾是實現量子點技術核心優勢（如色彩再現與對比度）的關鍵材料。當時鎘元素被認為是生產量子點最具效率的材料。

然而，鎘的毒性成為量子點技術商業化的重大阻礙。由於鎘元素對環境構成嚴重威脅，即便其適用性極高，也難以大規模應用於量子點技術。

為克服這項挑戰，三星於2014年研發出全球首創無鎘量子點材料，並於隔年將量子點技術應用於SUHD顯示器，成功實現商業化目標，開啟了量子點顯示器的新時代。

十年量子點技術創新與領先歷程

三星深刻洞察量子點技術的潛力，十年來持續投入研究與心力，引領全球顯示器市場的技術創新。

▲ 2001年至2022年三星量子點技術發展時間軸

三星於2001年開始研發量子點技術，當時對無鎘材料的研究仍相當有限。要實現鮮豔色彩，須確保奈米級顆粒的均勻分佈，但由於技術與研究資源不足，使大規模量產面臨極大挑戰。

儘管面臨這些阻礙，三星仍於2014年成功研發出無鎘奈米晶體材料。此後，三星持續累積專業技術，註冊超過150項專利，並持續推動量子點技術的發展。三星長期的投入在2015年締造里程碑，成功推出全球首款使用無鎘量子點技術的SUHD顯示器。

▲ 三星於CES 2017的First Look活動展出QLED系列（75Q8C與88Q8F）

三星於2017年推出QLED系列，突破OLED顯示技術的限制，樹立高階顯示器市場的新標準。透過金屬量子點顯色技術，三星成功達成數位電影聯盟（Digital Cinema Initiative）的DCI-P3色彩標準，並率先全球實現100%色彩體積，呈現前所未有的色彩表現力。尤其，使用無機量子點技術有效防止螢幕產生烙印^（註二），確保長時間使用後仍維持穩定的影像品質。

▲ （由左至右）三星先進技術研究院（Samsung Advanced Institute of Technology）的 Kwang-Hee Kim、Taehyung Kim博士、Eunjoo Jang博士、Sungwoo Kim和Seon-Myeong Choi

繼2019年成功研發用於顯示器的紅光量子點元件後，三星進一步提升藍色自發光QLED的發光效率，藍光為QLED三原色中技術門檻最高的顏色^（註三），而三星成功將其發光效率提升至業界領先的20.2%，再次突破技術極限。

三星先進技術研究院（SAIT）研究員Eunjoo Chang博士表示：「研發藍色自發光QLED材料，並在元件層級展現業界領先的效能，是此次研究的重要成就。三星獨特的量子點技術，再次克服了技術瓶頸。」

這項劃時代的進步促成QD-OLED顯示器的問世，並於CES 2022榮獲「最佳創新獎」，開創量子點技術與OLED顯示器結合的全新篇章。

三星持續深耕量子點技術創新，並積極投入於頂尖的顯示技術發展，從QLED到Neo OLED，不斷追求實現更高亮度、高色彩準確度以及高螢幕更新率。三星以獨步業界的量子點技術，為顯示技術開創前所未有的璀璨未來。

註一：用於調節和控制發光層的電子電路
註二：此現象是因靜態影像顯示時間過長，導致色彩失真或螢幕出現重影
註三：紅色、綠色和藍色

在QLED三原色（紅、藍、綠）中，藍色是最難以完美顯示的顏色。繼去年11月三星研發出紅色QLED技術後，三星再次以藍色量子點發光二極體技術證明其在此領域的卓越表現。

藍色為QLED三原色中最難顯示的顏色

量子點（QDs）是直徑僅數奈米（比一根頭髮小數萬倍）的半導體粒子。當光刺激時，會根據組成大小發射出有色光線。

在QLED三原色中，藍色量子點具有最大的能隙（Band Gap）^（註一），暴露於外部光線時會迅速氧化，故使用壽命較短，且發光效率^（註二）較低。因此，對該產業而言，藍色量子點發光二極體技術，至今仍備受挑戰。

透過藍色QLED技術的開發 克服另一項挑戰

而今，SAIT已成功開發出藍色QLED技術，締造業界多項第一的輝煌記錄，包括：發光效率提升20.2％，最大亮度可達88,900尼特，且QLED壽命長達16,000小時（以100尼特亮度計算，於一半亮度下測量），此結果發表於「高效穩定的藍色量子點發光二極體」（Efficient and stable blue quantum dot light-emitting diode）研究論文中，並於2020年10月14日榮登《Nature》期刊。

三星研究員Eunjoo Jang

三星研究員暨該篇研究論文的通訊作者Eunjoo Jang博士指出：「三星獨特的量子點技術，再次突破業界技術瓶頸。希望能藉由此研究，加速三星量子點發光二極體（QLEDs）商業化。」

量子點是由核心、外殼和多個配位體（Ligands）^（註三）組成，為使量子點材料更加穩定，並維持長久的光譜響應（Photoresponse），研究員在發出藍光的量子點表面，採用量子點雙發光層，並以較短的配位體結構，改善電流注入速率。

首席研究員Taehyung Kim

首席研究員暨該篇研究論文的第一作者Taehyung Kim談到：「這項研究十分具有意義，不僅確立量子點發光二極體的性能，亦證實此項技術能在元件層級，展現卓越性能。」

（左起） 來自SAIT的Kwang-Hee Kim、Taehyung Kim、Eunjoo Jang、Sungwoo Kim、Seon-Myeong Choi

註一：價電帶（Valence Band）和導電帶（Conduction Band）間的能量差。
註二：光源光通量（Luminous flux）與光源輸入電功率的比值。
註三：量子點（QD）的核心吸收並重新發射光線，而核心周圍的外殼層，能藉由防止溫度及濕度等損耗，提升壽命和光致發光（Photoluminescence）效率。位於量子點外殼表面的樹枝狀配位體，有助於維持內部粒子的間距。