【第六屆鈣鈦礦論壇】從高色純到全彩 Micro LED：郭浩中解析鈣鈦礦量子點顯示新進展

顯示技術持續朝更高解析度、更小像素與更廣色域推進，發光材料能否在微縮後維持吸收效率、色純度與可靠度，成為產品化的重要關卡。鴻海研究院郭浩中所長以鈣鈦礦量子點於顯示應用的最新發展為題，從材料物理、低溫保護技術、全彩 Micro LED，到共同封裝光學（CPO, Co-Packaged Optics）所需的光通訊應用，勾勒鈣鈦礦量子點由顯示色轉換材料走向多波長光源的研發路徑。

窄光譜與強吸收，回應微型顯示的材料需求

鈣鈦礦量子點具備高吸收與高光致發光量子產率（PLQY, Photoluminescence Quantum Yield），並能藉由組成調控改變放光波長。郭浩中指出，綠光材料目前相對穩定，透過離子組成調整可向紅光或其他波段延伸；其發光光譜半高寬可小於 20 nm，對追求高色純度與廣色域的顯示器尤其重要。相較傳統螢光粉顆粒，奈米尺度的鈣鈦礦材料更有機會配合微小像素進行圖案化與色轉換。

Micro LED 顯示通常以成熟的藍光氮化鎵元件為基礎，再由紅、綠色轉換材料組成全彩畫面。當像素縮小至微米尺度，色轉換層必須在有限厚度內有效吸收藍光，並降低漏光造成的色偏。鈣鈦礦量子點的價值，在於以強吸收與窄光譜同時回應微型像素的尺寸限制與色彩要求。

低溫保護與材料封裝，補上可靠度缺口

高效率發光之外，水氧、表面缺陷與熱環境仍會影響鈣鈦礦量子點的穩定性。郭浩中團隊以低溫原子層沉積（ALD, Atomic Layer Deposition）形成保護層，讓對溫度敏感的量子點在不承受高溫製程的條件下，獲得較完整且均勻的包覆。團隊亦與合作夥伴推進粉體與薄膜封裝，使量子點能進一步整合到背光色轉換膜與顯示結構。

這項工作反映可靠度不只是選擇一種材料，而是材料合成、表面修復、封裝層與後續製程的共同結果。紅光鈣鈦礦量子點亦被導入奈米紙與可彎折薄膜，搭配藍、綠光元件形成全彩顯示結構，持續改善紅光轉換效率與耐久性。從量子點到可用顯示元件，關鍵在於把材料的光學優勢轉化為能承受製程與環境考驗的整合架構。

從全彩顯示延伸至多波長光通訊

郭浩中表示，團隊正推進約 3 μm 像素的全彩 Micro LED 展示，並朝 1 至 1.5 μm 的更小像素挑戰。鈣鈦礦量子點在此不只負責紅、綠色彩轉換，也可能利用短輻射生命週期與可調波長特性，成為高速光通訊的發光材料。演講中展示的綠光通訊結果已超過 1 Gbit/s，顯示其應用邊界可由影像輸出延伸至資料傳輸。

在 CPO 架構中，不同波長可承載不同資料通道，若以藍光 Micro LED 激發多種鈣鈦礦量子點，便有機會建立多色光源並提高單一光路的傳輸頻寬。鈣鈦礦量子點正從顯示器中的色彩轉換層，走向兼具全彩成像與多波長通訊潛力的光子平台。對台灣顯示、半導體與光通訊產業而言，材料可靠度、微縮圖案化及既有製程整合，將是下一階段跨域合作與商業化驗證的共同焦點。