“量子点”前途光明,未来将颠覆照明和显示行业?

9月底,国内电视生产厂商TCL推出高端副品牌“创逸”(英文名称为“Xess”),及旗下量子点电视、平板电脑、手机等数款终端产品。其中量子点电视X2被作为重要旗舰产品进行重点介绍,预计三个月后正式推向市场。

TCL发布的数据显示,X系列的量子点电视因为采用悦彩量子点显示材料,所以可以实现110%的行业最高色域、纯净色彩展现以及精准色彩表达。

作为一种近日“爆红”的新技术,量子点技术奏响了显示技术的新一代革命序曲,因为它带来的不仅仅是更好的显示质量,还让可折叠屏幕的构想距离现实更进一步。

来自未来的技术

量子点技术诞生于1983年,美国贝尔实验室的科学家首次对其进行了研究,但却忘了给它起名。数年后耶鲁大学的物理学家马克·里德将这种半导体微块正式命名为“量子点”并沿用至今。怎样将量子点发光原理应用于显示设备上也是很早就已开始研究。

“目前,量子点显示技术包括两种,一种是量子点发光二极管,一种是基于蓝光芯片的背光技术。”南京理工大学材料科学与工程学院纳米光电材料研究所所长、教授曾海波介绍道。其中,量子点发光二极管(QLED)是以量子点为发光层,以电驱动的方式,电能直接转换为发光。背光的技术则是利用量子点的光致发光原理,也被称为OLED。即利用蓝光芯片发出的光去激发量子点的混合组件,从而发出多种颜色的光,这些光组合在一起,就生成了白光,通过前面光学膜组的控制,就可以实现彩色显示。传统的QLED的量子点由锌、镉、硒和硫原子组合而成,而且这些量子点的体积非常小,是一种只有粒径不足10纳米的颗粒。每当量子点受到光或电的刺激,便会发出不同的有色光线。

在传统的显示技术中,不依靠背光和显像管是不可能的。之前LCD面板的成像原理可以总结为两张玻璃基板之间加入液晶分子,但是液晶本身无法发光,必须通入电压让分子排列发生曲折变化,屏幕通过电子群的冲撞,制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。其间,背光源从冷阴极背光灯(CCFL)变为发光二极管(LED)的背光源。

CCFL与LED到底哪个更有优势,关于这点的争论一直没有停止,现在量子点技术的出现打断了它们之间的竞争。不过,现在电视厂商巨头推出的量子点电视,并非真正意义的量子点电视。因为厂商们并没有完全利用量子点不需要背光的特性,而是将其当作一种发光材料添加在LED背光源与LCD面板之间。当LED发出蓝色光源时,会“点亮”前面直径约为2~10纳米的量子点,经过蓝光照射的量子点会呈现出全光谱的光,进而大幅度提升色彩饱和度。

“这并不是量子点显示技术的最终形式。”曾海波解释说,“如果可以摆脱LED背光源,那么可折叠电视、可折叠手机的问世将指日可待。”

OLED还是QLED?

虽然量子点显示技术前景光明,不过目前业内关于到底是OLED具有产业优势还是QLED更具发展前景的讨论又被点燃。曾海波认为,OLED与QLED各有优缺点,就产业化而言,QLED更容易实现,因为它几乎不需要对现有的产品流水线做过多的改变,就可以生产QLED的产品,但是OLED则不然。

目前,韩国的两大公司分别推崇两种技术,这也形成了现在OLED和QLED的竞争格局。“不过,我认为真正可以面向市场显示技术还是取决于产品成本,哪个成本能降下来,哪个更可能被市场快速接受。”曾海波表示。

从成本方面分析,就现有的生产技术而言,OLED显示面板制作过程相对复杂,因为OLED显示面板在制作的过程中,需要沉积的过程,而沉积就需要荫罩设备。所以,造成OLED的制作成本昂贵。比较而言,在这方面QLED确实有更大的优势。

而且,理论上QLED拥有更长的使用寿命和更优异的色彩表现。按照2012年国际电信联盟无线电通信部门颁布的面向新一代超高清视频制作与显示系统的BT.2020标准,给人们带来视觉享受的苹果手机也只能达到50%左右,意味着一半的颜色显示不出来,但量子点却可以实现100%色彩显示。同时,它也比OLED更节约能耗。“如果真的可以实现不依靠背光的量子点技术,那么生产电视等屏幕也可以像打印报纸一样被生产出来。”曾海波说道。

将颠覆显示科技

浙江大学化学系教授彭笑刚在今年7月举行的“科学家与媒体面对面”活动中曾表示,我国的量子点技术已经处于世界领先水平,现下,依然使用LED为背光的量子点电视属于第一代产品。但预计未来五年之后,第二代量子点电视将采用电致发光原理,也就是说不再需要背光源就可拥有清晰的图像显示。

未来,当电致发光的量子点技术投入应用后,照明和显示行业将得到颠覆。“显示技术会影响很多行业,不光涉及到电视、手机等领域的改革,还会引起车载技术,甚至交通信号灯的改革。”曾海波憧憬道。

届时,运用量子点可以像打印报纸一样打印电视,能够有效减少废料,对缓解全球能源危机也将起到重要的作用。可以说,“量子点”前途一片光明。



来源:科学网

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