－首爾大學Taeghwan Hyeon教授

過去十年來，量子點始終位居顯示技術創新前端，在現有材料中實現了最精準的色彩再現。2015年，三星電子推出SUHD智慧顯示器，樹立量子點技術商業化的全新里程碑。該項技術突破傳統量子點合成仰賴重金屬鎘（Cd）的限制，率先導入全球首創的無鎘量子點技術，深具指標性意義。

該技術亦引發學術界高度關注。無鎘量子點智慧顯示器的成功商業化，不僅為量子點相關研究與技術發展開創了全新方向，也在2023年諾貝爾化學獎頒發給量子點的發現與合成研究過程中，扮演了舉足輕重的重要角色。

承接上輯的專訪內容，三星新聞中心將繼續深入探討三星電子如何透過材料創新的突破性進展，持續為學術界帶來貢獻。

▲ Taeghwan Hyeon（左）、Doh Chang Lee（中）與Sanghyun Sohn（右）

為何鎘成為量子點研究的起點

「我對三星電子成功將無鎘量子點顯示器商業化深感敬佩。」

－首爾大學Taeghwan Hyeon教授

量子點於1980年代開始受到科學界關注，Nanocrystals Technology Inc.前首席科學家Aleksey Yekimov與哥倫比亞大學化學系榮譽教授Louis E. Brus，在當時各自發表了研究來探討量子侷限效應及量子點尺寸對其光學特性所產生的影響。

1993年，麻省理工學院（MIT）化學系教授Moungi Bawendi發展出了可靠的量子點合成方法，推動技術研究大幅躍進。2001年，首爾大學（SNU）化學與生物工程系的傑出教授Taeghwan Hyeon發表「加熱製程」（heat-up process），一種可在無需篩選尺寸的情況下合成高度均勻的奈米顆粒。2004年，Hyeon將具規模化潛力的製程技術發表於《Nature Materials》，被廣泛視為業內具有劃時代意義的進展。

▲ Taeghwan Hyeon

然而，這些研究成果並未立即得以商業化。當時，量子點仍高度依賴鎘（Cd）作為核心材料，而鎘不僅對人體有害，亦被歐盟有害物質限制指令（RoHS）規範列為限用物質。

Hyeon表示：「目前能夠穩定合成量子點的材料，僅有硒化鎘（CdSe）與磷化銦（InP）。傳統量子點材料硒化鎘為第二族與第六族元素所構成的化合物，而磷化銦則由第三族與第五族元素合成。相較之下，第二族與第六族元素的反應相對單純，而第三族與第五族元素之間的化學合成則更為複雜。」

▲ 帶離子鍵的鎘系量子點與帶共價鍵的銦系量子點比較

鎘是一種具有兩個價電子的元素，可與硒（Se）、硫（S）及碲（Te）等具六個價電子的元素形成穩定的離子鍵^（註一）。此類組合能生成穩定的半導體材料，亦即所謂的二六族半導體，其特性使其即便在相對較低的溫度下，仍能合成高品質的奈米晶體，長期以來深受學術研究領域青睞。因此鎘在量子點合成中的應用曾被廣泛視為學界標準。

相較之下，作為鎘替代材料的銦（In）具有三個價電子，可與磷（P）等具有五個價電子的元素形成共價鍵^（註二）。相較於離子鍵，共價鍵通常穩定性低且具方向性，因而在奈米晶體合成過程中更易產生缺陷，使銦在研究與量產應用上皆面臨許多挑戰。

Lee表示：「以磷化銦製成的量子點在提升結晶品質方面極具挑戰，難以實現高結晶度。若欲達到商業化應用所要求的品質標準，必須仰賴一套高度複雜且條件嚴苛的合成製程。」

絕不妥協－從技術突破邁向量產實現

「面對消費者安全，絕無任何妥協的空間。」

－三星電子Sanghyun Sohn

然而，三星電子選擇了一條截然不同的技術路徑。

三星電子影像顯示事業部（VD）顯示實驗室負責人Sanghyun Sohn表示：「自2001年起，三星便持續投入量子點技術的研究與開發。在技術探索初期，三星即確立因鎘對人體具有潛在危害性，並不適合作為商業化材料。儘管部分地區法規在技術層面允許電子產品中含有最高100ppm的鎘含量，三星自始即堅持實施零鎘政策。無鎘，無妥協－始終是我們在產品開發上的核心原則。在消費者安全層面上，我們絕無讓步空間。」

▲ Sanghyun Sohn

2014年，三星電子成功研發全球首創無鎘量子點材料，長期堅持的「安全無妥協」原則亦因此受到高度關注。為同時確保材料的耐用性與影像品質，三星導入三層防護塗層技術，有效隔絕氧氣、光線等外部因素對磷化銦奈米顆粒的影響。隔年，三星推出全球首部採用無鎘量子點技術的商用SUHD智慧顯示器，成為顯示技術領域的重要轉捩點，亦代表自2000年代初啟動之相關研發工作的重大里程碑。

Sohn表示：「相較於鎘系量子點，磷化銦量子點具備穩定度較低、合成難度較高等特性，初期僅能達成約80%的效能表現。然而經由三星先進技術研究院（SAIT）推動之密集研發計畫，成功將其效能提升至與鎘系量子點同等水準，並確保其可靠性達10年以上，滿足長期應用需求。」

▲ 組成量子點的三個部分

三星QLED所採用之量子點結構由三項關鍵組成元素構成：其一為核心，負責發出光信號；其二為外殼，用以包覆並穩定核心結構；其三為配體，即覆蓋於外殼之外之高分子塗層，具備提升抗氧化穩定性的功能。量子點技術的核心價值，即在於上述三項元素的高度整合。涵蓋自原材料取得、合成至量產，以及申請眾多關鍵技術專利。

Lee補充：「核心、外殼與配體三者缺一不可，三星電子在磷化銦的合成技術非常卓越。」

Hyeon表示：「在實驗室中開發技術本身即具高度挑戰，而若要推進至商業化階段，則需投入更多的努力，以確保產品的穩定性與色彩品質的一致性。我對於三星電子成功實現無鎘量子點顯示技術的商業化，深感敬佩。」

樹立量子點技術標準

「三星量子點顯示器問世後，學術界的研究趨勢出現了明顯轉變。」

－韓國科學技術院Doh Chang Lee教授

量子點的光學特性現已廣泛應用於多個領域，涵蓋太陽能電池、醫療技術與量子運算等。然而，至今最具研究活躍度且實現商業化的，仍屬量子點顯示技術，而三星電子正是該領域的技術先驅。

憑藉多年的基礎研究與開創SUHD智慧顯示器的經驗，三星電子於2017年推出QLED智慧顯示器，為高階顯示技術樹立全新標準。2022年，三星再度推進技術創新，發表全球首款將量子點技術與OLED結構的QD-OLED智慧顯示器。

▲ LCD、QLED與QD-OLED的結構比較

QD-OLED為新一代顯示技術，將量子點導入OLED的自發光結構中，提供更快速的反應時間、更細緻的黑階表現與更高的對比度。三星QD-OLED榮獲全球最大的顯示技術組織－國際資訊顯示學會（SID）頒發2023年度「最佳顯示器」獎項。

Sohn表示：「三星電子不僅以其磷化銦量子點顯示器引領市場，亦是目前唯一成功將量子點技術整合至OLED並實現商業化的企業。三星將持續發揮在量子點技術領域的領先優勢，推動顯示技術創新，引領產業發展。」

▲ Doh Chang Lee

韓國科學技術院（KAIST）化學與生物分子工程系教授Doh Chang Lee表示：「學術界的研究趨勢在三星量子點顯示器發表後發生了明顯的變化。自產品發表以來，討論重點逐漸從材料本身轉向實際應用，反映出量子點顯示技術進行實作的潛力。」

Lee補充說明：「量子點的應用已延伸至包括光觸媒在內的多個領域，但與顯示器的應用相比，這些實驗仍處於早期階段。」

Hyeon亦指出，三星量子點顯示器的成功商業化，對Bawendi、Brus與Yekimov獲頒2023年諾貝爾化學獎具有重要推動作用，為其研究成果的全球肯定奠定了關鍵基礎。

Hyeon表示：「諾貝爾獎最重要的標準之一，在於是否已透過商業化，對人類社會產生實質貢獻。三星電子的QLED可謂奈米技術領域的重要里程碑，若無其成功實現商業化，量子點技術或許難以獲得諾貝爾獎的肯定。」

三星電子對顯示器的未來展望

自從推出QLED智慧顯示器以來，三星電子大幅加速量子點技術於產業界與學術界的發展進程。當提及量子點顯示技術的未來發展方向時，多位專家也分享了他們的觀察與見解。

Sohn表示：「作為新一代顯示技術，三星目前正積極推進具自發光能力之量子點的研發。過去，量子點需依賴外部光源來呈現紅光與綠光。而三星未來的目標，是開發能透過電致發光機制，自主發出光譜三原色的量子點－亦即透過注入電能可直接產生三原色，目前藍光量子點的研發亦在同步推進中。」

Lee表示：「顯示技術未來將迎來重大的變革，電致發光材料的應用可有效縮小裝置元件尺寸，進而實現虛擬實境（VR）與擴增實境（AR）等應用所需的高解析度、高效率與高亮度。」

Sohn表示：「理想的顯示器，應讓觀者幾乎察覺不到其存在。而三星的終極目標就是實現與現實無異、無縫融合的視覺體驗。作為量子點顯示創新領域的領導者，三星將持續堅定邁步，引領未來顯示技術的發展。」

憑藉持續的技術領導力與前瞻願景，三星正重塑顯示技術的未來版圖，並重新定義量子點應用的可能性。

註二：共價鍵是兩個原子共用電子形成的化學鍵。

-三星電子 Sanghyun Sohn

2023年諾貝爾化學獎頒給發現與合成量子點的科學家，以表彰其於該領域的重大突破。諾貝爾委員會指出，量子點已在顯示技術與醫療產業展現重要貢獻，並有望廣泛應用在電子、量子通訊與太陽能電池等產業。

量子點為極微小的半導體粒子，其發光顏色會隨粒徑大小而改變，能呈現極為純淨且鮮明的色彩。智慧顯示器領導品牌三星電子已採用此材料，提升顯示器產品效能。

三星新聞中心邀請首爾大學（SNU）化學與生物工程系的傑出教授Taeghwan Hyeon、韓國科學技術院（KAIST）化學與生物分子工程系教授Doh Chang Lee與三星電子影像顯示（VD）事業部顯示器實驗室負責人Sanghyun Sohn，深入探討量子點如何開創顯示技術的新時代。

• 什麼是能隙
• 量子點-粒子越小，能隙越大
• 量子點薄膜工程揭密
• 真正的QLED顯示器使用量子點創造色彩

什麼是能隙

「研究量子點之前，首先要了解何謂能隙。」-首爾大學Taeghwan Hyeon教授

「電」的產生源於電子的運動。一般而言，參與運動的是最外層的電子，稱為「價電子」。這些電子所在的能量範圍稱為「價帶」，而位於更高能階、尚未被佔據且可接受電子的能量範圍則稱為「傳導帶」。

當電子吸收外部能量時，得以由價帶躍遷至能量較高的傳導帶。當其釋放該能量後，則會回到原本的價帶位置。價帶與傳導帶之間的能量差，亦即電子在兩者間遷移所需吸收或釋放的能量，稱為「能隙」（band gap）。

▲ 絕緣體、半導體與導體的能量帶結構比較

絕緣體（如橡膠與玻璃）具有較大的能隙，阻礙電子在能帶之間的自由移動。導體（如銅與銀）的價帶與傳導帶部分重疊，使電子能夠自由移動，因而展現出優異的導電性。

半導體的能隙介於絕緣體與導體之間，因而在一般條件下導電性有限，但當電子受到熱能、光照或電力等外部能量刺激時，便可產生導電現象，或釋放出可見光。

Hyeon認為：「在研究量子點之前，首先要了解何謂能隙。」並強調材料的能帶結構是決定其電氣特性的關鍵因素。

量子點－粒子越小，能隙越大

「隨著量子點粒徑縮小，其所發射的光波長會由紅光區移向藍光區。」

－韓國科學技術院Doh Chang Lee教授

量子點是奈米級的半導體晶體，具備獨特的電學與光學特性。這些粒子以奈米（nm）為單位計量，約為十億分之一公尺，厚度僅為人類頭髮的數千分之一。當半導體材料被縮小至奈米尺度時，其性質將與其在體態（bulk state）下的表現產生顯著差異。

體態（bulk state）狀態下的粒子粒徑足夠大，使得半導體材料中的電子不受自身波長限制，可以自由移動。此特性使電子能階（指電子在吸收或釋放能量時所處的能量狀態）形成連續的光譜，形狀如同平緩延展的長滑坡。而量子點粒徑小於電子的波長，導致電子移動受到侷限。

▲ 量子點粒徑決定能隙大小

想像拿一支湯勺從一個大鍋子裡舀水，水代表能量，大鍋子代表體態（bulk state），而湯勺則對應於電子波長所涵蓋的帶寬（bandwidth）。透過湯勺舀水，可以任意調節鍋中水的多寡，進而對應於能階的連續變化。當鍋子縮小到茶杯尺寸時（如同量子點），湯勺就失去了功用。此時杯子只能為全滿或全空。可以用來說明量子化能階的概念。

Hyeon表示：「當半導體粒子縮小至奈米尺度時，其能階將呈現量子化現象，即僅能存在於離散的能量狀態中。此現象被稱為『量子侷限效應（quantum confinement）』。在此尺度下，能隙大小可透過調控粒徑進行調整。」

量子點粒徑變小時，粒子內部所包含的分子數量亦隨之減少，導致分子軌域之間的相互作用減弱。此變化會強化量子侷限效應，並使能隙增加^（註一）。能隙對應於從傳導帶到價帶的電子鬆弛所釋放之能量，故發光波長亦隨之改變，進而影響所發出的顏色。

Lee表示：「隨著粒徑縮小，所發射光的波長會由紅光區段逐漸移向藍光區。換言之，量子點奈米晶體的顏色取決於其粒徑大小。」

量子點薄膜工程揭密

「量子點薄膜是QLED顯示技術的核心，展現三星電子在技術領域的深厚實力。」

－韓國科學技術院Doh Chang Lee教授

量子點技術已廣泛引起各領域關注，涵蓋太陽能電池、光觸媒、醫療應用及量子運算等產業。其中，顯示器產業是首個成功實現其商業化應用的領域。

Sohn表示：「量子點發射光譜的波峰極為狹窄，是三星電子選擇專注發展此項技術的原因之一。其窄頻帶特性與高強度螢光，能精確呈現廣色域。」

▲ 量子點透過在奈米尺度上控制光的發射，產生狹窄帶寬與高強度螢光，進而實現極純淨的紅、綠、藍（RGB）三原色

為有效將量子點應用於顯示技術，所採用的材料與結構必須在嚴苛環境下，仍能長時間維持優異的性能。三星QLED透過導入量子點薄膜，成功實現該技術目標。

Lee表示：「顯示器能否能準確地將色彩再現，取決於薄膜是否能有效發揮量子點的光學特性。若要應用於商業市場，量子點薄膜必須同時具備高效率的光轉換與良好的透光性等多項關鍵條件。」

▲ Sanghyun Sohn

三星QLED顯示器所使用的量子點薄膜，是將量子點溶液添加於加熱至高溫的聚合物基材上，塗佈成薄層後再進行固化。此製程乍看之下簡單，實際上卻極為複雜。

Sohn表示：「這就如同嘗試將肉桂粉均勻混入黏稠的蜂蜜中，且不能產生結塊，並不是一件簡單的工作。為為了使量子點能均勻分散於整片薄膜之中，須綜合考量材料選擇、結構設計與製程條件等多個關鍵環節。」

儘管面臨許多挑戰，三星電子仍持續突破技術限制。為了確保顯示器的長久耐用，三星電子研發出專為量子點特性優化的聚合物材料。

Sohn補充：「透過成功開發能夠阻擋溼氣的阻隔薄膜，以及能使量子點均勻分散的聚合物材料，三星累積了深厚的量子點技術專業。藉由這些成果，三星得以大量生產，並有效降低成本。」

三星電子的量子點薄膜能精準呈現色彩、展現卓越的發光效率，且具備領先業界的耐用性，這些都歸功於這項先進製程。

Sohn表示：「亮度通常以尼特（nit）為單位，一尼特約等於一根蠟燭的亮度。傳統LED的亮度約500尼特，而三星的量子點顯示器可達2,000尼特以上，相當於2,000根蠟燭的亮度，這是全新的影像品質等級。」

▲ 在CIE 1931色彩空間中可見光譜、sRGB與DCI-P3的RGB色域比較

* CIE 1930：由國際照明委員會（CIE）於1931年制定的色彩系統，至今仍被廣泛使用。

* sRGB（標準RGB）：由微軟與惠普於1996年共同制定，廣泛應用於顯示器與印表機的色彩空間。

* DCI-P3（Digital Cinema Initiatives－Protocol 3）：數位電影聯盟針對數位投影機所制定的色彩空間，廣泛應用於數位 HDR 影像內容。

三星電子運用量子點技術，大幅提升顯示器的亮度與色彩表現，帶來前所未有的視覺體驗。三星QLED智慧顯示器的色彩再現率已達DCI-P3（Digital Cinema Initiatives－Protocol 3）色彩空間90%的以上，該標準亦為數位電影產業對色彩準確度的基準指標。

Lee表示：「即使成功製造出量子點，仍須確保其具備長期穩定性，才能實際應用於各類技術領域。三星電子在磷化銦（InP）基礎上的量子點合成與薄膜製程技術領先業界，展現深厚的技術實力。」

真正的QLED顯示器使用量子點創造色彩

「量子點顯示器是否具備正規性，關鍵在於是否真正運用了量子侷限效應。」

－首爾大學Taeghwan Hyeon教授

隨著量子點技術在產業中的關注度日益提升，市場上已出現各式相關產品。然而，並非所有標榜使用量子點的顯示器皆具相同顯示效果，量子點技術必須有效提升影像品質。

▲ Taeghwan Hyeon

Hyeon表示：「量子點顯示器是否具備正規性，關鍵在於是否真正運用了量子侷限效應。最基本的前提，是必須以量子點作為色彩生成的核心技術。」

Lee表示：「將量子點作為主要的光轉換或主動發光材料，才能稱之為真正的量子點顯示器。以光轉換型量子點為例，顯示器必須包含足量的量子點，才能有效吸收並轉換背光模組所發出的藍光。」

▲ Doh Chang Lee

Sohn表示：「量子點薄膜必須含有足量的量子點，才能有效發揮其功能。三星QLED採用超過3,000 ppm（百萬分率）的量子點材料，其中紅光與綠光皆完全由量子點所產生。」

註一：當半導體材料處於體態（bulk state）時，其能隙為材料所固有的特徵值，與粒徑大小無關。

三星電子宣佈，其量子點（QD）顯示器所使用的量子點薄膜已獲得全球權威認證機構 – 瑞士通用檢驗公證集團（SGS）認證，不僅符合有害物質限制指令（RoHS）規範，並經驗證不含鎘成分。

SGS總部位於瑞士日內瓦，是全球頂尖的檢驗與認證機構，致力於確保組織符合電子產品、食品及環境等各產業的嚴格品質和安全標準。

三星的量子點薄膜不僅因無鎘技術獲得SGS認證，並符合歐盟RoHS規範，為使用者帶來更安全的觀賞體驗。

三星電子影像顯示事業部執行副總裁Taeyong Son表示：「三星的量子點顯示器採用安全技術，不僅符合有害物質限制指令（RoHS）規範，同時能呈現無與倫比的畫質。獲得SGS認證充分證明了三星產品的安全性。憑藉這項肯定，我們將持續致力於開發永續顯示技術。」

三星自2001年起便投入量子點技術的研究，並透過持續的研發與投資，奠定在全球顯示市場的創新領導地位。

2014年，三星研發出全球首創無鎘量子點材料，並在隔年推出搭載該技術的顯示器。自此之後，三星持續推動技術革新，引領量子點技術發展。

三星成功開發出無鎘奈米晶體材料，並已取得約150項專利。憑藉專業知識與技術精進，三星率先採用不含有害物質的材料，推動量子點顯示技術邁向更安全的新時代。

*此為全球發表中譯新聞稿，實際產品上市時間及詳細規格依各市場上市公告版本為準*

全球電競螢幕銷售冠軍^(註一)三星電子今日宣布於全球發表新一代Odyssey G9曲面電競螢幕。Odyssey G9於2020年CES上首次亮相，並成為繼Odyssey G7推出後的Odyssey系列最新生力軍，該系列產品集結最佳舒適曲率、沉浸式互動體驗及一流畫質等關鍵元素，徹底重塑遊戲體驗，開創電競螢幕新紀元。

Odyssey系列產品的卓越效能，獲得國際權威認證機構TÜV Rheinland所頒發的業界最高效能1000R曲面顯示器及Eye Comfort認證。Odyssey G9亦是全球首款經認證支援HDR10+的螢幕，在QLED 金屬量子點顯示技術、結合VA曲面面板逼真呈現色彩細節，並通過DisplayHDR 1000認證的助力下，顛覆既有的遊戲與內容顯示品質。

此外，Odyssey G9的創新設計更勇奪CES 2020電腦周邊配件類別創新獎的殊榮。

三星電子影像顯示事業部資深副總裁Hyesung Ha表示：「繼近期發表的Odyssey G7曲面電競螢幕後，系列中最新的Odyssey G9是首款搭載1000R曲率的DQHD電競螢幕。三星憑藉前所未見的速度展現創新實力，進一步鞏固品牌在全球電競螢幕市場的領先地位。三星Odyssey G9曲面電競螢幕將身歷其境的遊戲體驗推升至嶄新境界，玩家征戰將更得心應手。」

為滿足玩家對於極速、最低干擾和最快反應時間的追求，49吋G9螢幕採用三星最新顯示技術。除了全球首創DQHD解析度高達5,120×1,440，更領先業界搭載1000R黃金曲面，提供使用者沉浸感強烈的真實畫面。Odyssey G9集各種強大特色於一身，包含1毫秒（GtG）快速反應時間、240Hz更新率，以及能與DQHD高解析度完美奏鳴的QLED金屬量子點顯示技術。Odyssey G9更支援NVIDIA G-Sync^® Compatible和Adaptive Sync on DP1.4，每一個場景的動作皆流暢逼真，提供玩家充滿快感的遊戲體驗。

在設計美學方面，G9的陶瓷白色外觀兼具創新與未來感；機背的Infinity Core Lighting設計則提供52種顏色變化及5種照明效果。如此閃耀的外型特色不只成功在市場上脫穎而出，更能與任何電競配置相得益彰。

三星G9將於六月起在全球陸續上市。欲知更多資訊，請造訪：https://displaysolutions.samsung.com/monitor/odyssey。

註一：數據來源取自2019 Q4 IDC Worldwide Quarterly Gaming Tracker