量子點技術最新進展:色彩鮮豔且可防藍光

2020-12-05 鎂客網

量子點有可能是人類有史以來發現的最優秀的發光材料。

目前我們接收信息的硬體,無外乎手機電視Pad等,這些無一不需要顯示屏的助力。目前市面上被使用最多的屏幕有兩種,分別是OLED 屏幕與LCD屏幕。不過,在色彩顯示方面,已經有更優秀的技術出現,那就是量子點技術(Quantum Dots),對應量子點屏幕,即QLED屏幕。

早在80年代,美國貝爾實驗室就已經對量子點技術進行研究。近些年來,飛利浦、三星、TCL等顯示器行業巨頭先後發布了相關產品,對量子點顯示器的普及起到不可忽視的作用,使得QLED逐漸走入大眾的視野。有科學家曾表示,「量子點有可能是人類有史以來發現的最優秀的發光材料」。

什麼是量子點?

量子點是一種非常前沿科技的納米無機材料,晶粒直徑在2-10納米之間。量子點的光電特性很獨特,當受到電或光的刺激,會根據尺寸的大小發出不同顏色的、非常純正的高質量單色光。

量子點有一個優勢,通過連續調節量子點尺寸,可實現從藍色到綠色、到黃色、到橙色、到紅色的發射,色彩精準且純淨。

從色域對比來看,量子點可以做到100%的色域,還原我們所能感知的所有顏色。對比來看,目前大部分顯示屏只能還原50%左右,有一半的顏色是顯示不出來的。

量子點屏幕(QLED),即是利用量子點發光原理,在光源和屏幕之間添加了一層量子點薄膜,製成的屏幕。

QLED、OLED與LCD對比

總的來說,相比OLED屏與LCD屏,QLED屏在色彩表現上非常出色,色域能輕易達到色彩標準BT2020的90%以上,甚至是100%。而且,相比前兩者的成本更低、能耗更少、壽命更長。

雖然QLED屏有如此優勢,但因技術原因,目前流行的屏幕依然是OLED與LCD屏,三者各有優劣。

最早被大眾所熟悉和應用的是LCD屏幕,即液晶顯示器,通過偏光板特性來完成畫面顯示。具體來說,LCD的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒,下基板玻璃上設置TFT(薄膜電晶體),上基板玻璃上設置彩色濾光片,通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向,從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。

之後,隨著人們對色彩顯示的更高要求,以及希望更薄、可彎曲的需求,OLED屏逐漸被大眾所認可。

OLED(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)指有機發光二極體(OrganicLight-Emitting Diode,OLED),與傳統的LCD顯示方式不同,OLED無需背光燈,採用非常薄的有機材料塗層和玻璃基板(或柔性有機基板),當有電流通過時,這些有機材料就會發光。與此同時,OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄,可視角度更大,並且能夠顯著節省耗電量。

然而,人類對色彩的要求是不斷提高的,於是QLED應運而生。

QLED全稱為量子點發光二極體,成像原理是在光源和屏幕之間添加了一層量子點薄膜。相比LCD與OLED屏幕,QLED所展現的色彩更飽滿,層次感更高,亮度更高,純淨度也很高。從色域上看,QLED很輕鬆的就能夠達到色彩標準BT2020的90%以上,但是OLED與LCD只能做到70%左右。

除此之外,QLED還有一個優勢,那就是突破了之前技術的屏幕尺寸上限。

具體來說,目前常用的OLED屏尺寸如果想要變大,不僅會導致成本的上升,同時還帶來良品率降低問題。以電視為例,70寸大屏已成常態,但OLED難以支持,而QLED卻能輕鬆突破100寸的尺寸,視覺效果非常震撼。

在這一點上,QLED的優勢已經逐漸顯露。事實也是如此,從2019年全年的消費數據來看,在電視這一產品上,選擇QLED的消費者數量是選擇OLED的2.5倍。

量子點屏幕最新應用

只不過,雖然QLED屏有低成本、高畫質表現與節能環保等特點,但由於技術原因,目前暫未普及。

目前,QLED屏幕最常見的應用是在電視上,比如小米2019年發布的小米5 Pro系列的55寸電視,這是小米首款量子點電視,NTSC色域達到了108%。在畫質上,該款電視 相比前代產品有了明顯進步。

除了小米,TCL、索尼和三星都有QLED屏電視產品。比如TCL的C8至臻QLED TV、索尼的KD-65X9500G和三星的82Q60等。其中TCLC8至臻QLED TV和三星82Q60是量子點大屏電視中的代表機型,在畫質色彩表現上領先於一眾高端機型。

而就在最近,南京大學正試圖將量子點技術與檯燈、Pad等日常產品相結合,基於量子點技術實現防藍光功能。

眾所周所,生活裡的白光由紅黃藍三基色組成,其中紅光波長在600-700nm之間,黃光波長在500-600nm之間,藍光波長在400-500nm之間。波長越短,能量越高,穿透力也就越強。日光燈之所以會刺眼,就是被波長短、頻段高的藍光導致的。

但並不是所有藍光都會傷害視網膜一般而言,在380~450nm波段的短波長,因為能量高刺激大,被稱之為有害藍光。而通過利用量子點吸收光譜的原理,可以讓量子點屏幕吸收有害藍光,從而轉換成低藍光效果,再將這一技術運用到傳統檯燈、Pad等產品上,即可實現「護眼」效果。

目前相關學術成果,南京大學研發團隊已經發布在國際頂級學術期刊《Nature》、《Science》子刊上。

總的來說,量子點技術還未得到全面普及,但鮮豔的色彩顯示、低成本、易塑性等特點,決定了它的未來大有可期,讓我們拭目以待。

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