從量子點到QNED　語不驚人死不休的南韓電視產業

前陣子媒體大篇幅報導三星電子(Samsung Electronics)投入大量資源，準備量產QD-OLED電視，也就是QD(quantum dot)加上organic LED；而更新的報導是三星宣布研發下一世代的QNED，也就是QD加上Nano LED。不久前我們才在為Mini LED、Micro LED的定義傷腦筋，現在又多了一個Nano LED，這到底是怎麼一回事？

自從OLED顯示器開始普及後，顯示器產業已經進入了後液晶顯示器(TFT-LCD)時代，除了在技術方面要求更高的畫素、更好的畫質、更省電的顯示器或電視外，廠商們也不斷在顯示器的命名上標新立異，以爭取消費者的注意力。消費者在一些科技名詞如量子(quantum)、奈米(nano)、OLED等已經耳熟能詳了，顯示器業者就是利用這些名詞，創造出許多新命名的產品，好讓消費者耳目一新，這其中尤以南韓的兩大顯示器廠商，最為引領風騷，但事實真的是如此嗎?

這一切得從十多年前三星的LED-TV說起，當時TFT-LCD是使用冷陰極管(CCFL)當作背光源，而三星的LED-TV只是用白光的LED取代冷陰極管作為背光源，如此而已。LED-TV顧名思義應該是利用紅綠藍三種顏色的LED當作光源，所製作出來的全彩顯示器，這是一項不得了的技術突破，也幾乎就是顯示器的極致，而此項技術到今天全球的科技都還無法達到。利用LED當背光源，最大的優勢就是可以做出薄型化的電視，並且省電，讓消費者感受到科技帶來的新奇感。

LED-TV之後，OLED-TV開始登場。OLED顯示器從90年代就開始研發，雖然在結構上比TFT-LCD更簡潔且有絕佳的色彩表現，但是有機的材料最怕水跟氧氣的侵襲；因此在製作上無法使用黃光溼式製程，必須要使用乾式的金屬光罩，因而無法在大型的面板上製作。所以目前真正利用紅綠藍三顏色的OLED，只有在中小尺寸的顯示器上，如智慧型手機。樂金電子(LG Electronics)所標榜的大尺寸OLED-TV，事實上是利用OLED當作白光的背光源，取代LED的背光。

當然不容否認這其中仍有很大的技術突破，比如OLED白光在色域的表現上比LED更好，因此人眼會覺得色彩更鮮豔；此外OLED與下版TFT結合，可成為畫素化的光源，可以進一步省掉液晶開關的功能，不用液晶開關也就不需要進入液晶前置的偏光片，如此可以大幅的節省電力，以及增進色彩的灰階表現，算是功德一件。

接著OLED登場的就是QD-LED。說起QD，它的來頭也真不小，從80年代科學家們就積極在半導體的光電元件研究，一路由二維的量子井(quantum well)，到一維的量子線( quantum wire)，到最後的零維的量子點(quantum dot)，其目的是藉由將電子與電洞施以更多的侷限(confinement)，以增進其發光的效率。當我們第一次聽到三星發表了Q-LED TV時，不禁讚嘆南韓人的科技實力，不僅製作出QD-LED，更以此紅綠藍光源製作出電視機。後來才明白原來是利用QD奈米粒子做成薄膜，以取代現行普遍使用的彩色濾光片。

此薄膜由人工合成的半導體(如CdSe)奈米粒子所構成，因為具有能階，而其能階的大小因為量子效應，會受粒子半徑的大小而改變，半徑越大者其發射光的波長就越長，而偏向紅光；反之就偏向藍光。而白色的背光，經過這些不同大小的奈米粒子，就會轉換為紅綠藍三種顏色。不過因為是量子效應，其轉換出來的顏色比傳統經由彩色濾光片的光更純，會令顯示器的色彩飽和度更強；此外因為光是經由能階的轉換，也會使得效率得以提升，達到省電的功能。雖然不是真正的QD-LED，但也是功德一件。

行文至此，如果各位還沒有被這些名詞給搞糊塗，接下來就開始不同的排列組合了。首先就是一開始提到的QD-OLED TV，聰明的讀者也許會猜到是利用OLED當背光源，而使用QD當作彩色濾光片。沒錯，顯示器業者也一步步地朝最終極的顯示器技術邁進。那最後什麼是QNED？在討論這個之前，得先談談所謂終極的顯示器，其實就是Micro LED。

Micro LED是將紅綠藍三原色的LED，製作成10微米大小的晶粒，然後利用巨量轉移(mass transfer)的技術，將這些LED晶粒轉移到有TFT控制電路的下版上。比起現有的電視，Micro LED不需要背光、液晶、彩色濾光片、偏光片等，結構非常簡單且效率高、色彩飽和度強，且反應速度快。但是以一個65吋4K畫質的電視，就需要移轉2,500萬顆的LED晶粒，這是一項非常艱鉅的工程，有稍許的差錯就需要個別去修補不同顏色的LED晶粒。

一個比較簡便的方法，如果轉移的全部都是藍色的LED晶粒，然後在部分藍色晶粒上用印刷塗佈的方法，將紅色或綠色的QD塗抹在藍色LED上，如此就可將藍光轉換成紅光或綠光。這比起要分別轉移紅綠藍三種LED晶粒，明顯地可以增加巨量轉移的成功率，也使得之後的修補動作較為簡單，這種方法就是三星所謂的QNED。三星使用Nano LED基本上是要跟Micro LED做一個區隔，但事實上LED到達奈米等級是幾乎發不出光來的。

顯示器業者們，尤其是南韓的兩大，雖然利用了不少似是而非的名詞來吸引消費者的目光，但也確實一步步地在改善顯示器的技術，朝向終極的顯示器的目標邁進，這過程中也許還會有更多聳動的名詞被創造出來，我們且拭目以待吧！