量子点技术最新进展:色彩鲜艳且可防蓝光

韩小平 1个月前 (09-14)

量子点有可能是人类有史以来发现的最优秀的发光材料。

量子点技术最新进展:色彩鲜艳且可防蓝光

目前我们接收信息的硬件,无外乎手机电视Pad等,这些无一不需要显示屏的助力。目前市面上被使用最多的屏幕有两种,分别是OLED 屏幕与LCD屏幕。不过,在色彩显示方面,已经有更优秀的技术出现,那就是量子点技术(Quantum Dots),对应量子点屏幕,即QLED屏幕。

早在80年代,美国贝尔实验室就已经对量子点技术进行研究。近些年来,飞利浦、三星、TCL等显示器行业巨头先后发布了相关产品,对量子点显示器的普及起到不可忽视的作用,使得QLED逐渐走入大众的视野。有科学家曾表示,“量子点有可能是人类有史以来发现的最优秀的发光材料”。

量子点技术最新进展:色彩鲜艳且可防蓝光

什么是量子点?

量子点是一种非常前沿科技的纳米无机材料,晶粒直径在2-10纳米之间。量子点的光电特性很独特,当受到电或光的刺激,会根据尺寸的大小发出不同颜色的、非常纯正的高质量单色光。

量子点有一个优势,通过连续调节量子点尺寸,可实现从蓝色到绿色、到黄色、到橙色、到红色的发射,色彩精准且纯净。

从色域对比来看,量子点可以做到100%的色域,还原我们所能感知的所有颜色。对比来看,目前大部分显示屏只能还原50%左右,有一半的颜色是显示不出来的。

量子点屏幕(QLED),即是利用量子点发光原理,在光源和屏幕之间添加了一层量子点薄膜,制成的屏幕。

QLED、OLED与LCD对比

总的来说,相比OLED屏与LCD屏,QLED屏在色彩表现上非常出色,色域能轻易达到色彩标准BT2020的90%以上,甚至是100%。而且,相比前两者的成本更低、能耗更少、寿命更长。

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虽然QLED屏有如此优势,但因技术原因,目前流行的屏幕依然是OLED与LCD屏,三者各有优劣。

最早被大众所熟悉和应用的是LCD屏幕,即液晶显示器,通过偏光板特性来完成画面显示。具体来说,LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

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之后,随着人们对色彩显示的更高要求,以及希望更薄、可弯曲的需求,OLED屏逐渐被大众所认可。

OLED(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)指有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED),与传统的LCD显示方式不同,OLED无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板(或柔性有机基板),当有电流通过时,这些有机材料就会发光。与此同时,OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省耗电量。

然而,人类对色彩的要求是不断提高的,于是QLED应运而生。

QLED全称为量子点发光二极管,成像原理是在光源和屏幕之间添加了一层量子点薄膜。相比LCD与OLED屏幕,QLED所展现的色彩更饱满,层次感更高,亮度更高,纯净度也很高。从色域上看,QLED很轻松的就能够达到色彩标准BT2020的90%以上,但是OLED与LCD只能做到70%左右。

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除此之外,QLED还有一个优势,那就是突破了之前技术的屏幕尺寸上限。

具体来说,目前常用的OLED屏尺寸如果想要变大,不仅会导致成本的上升,同时还带来良品率降低问题。以电视为例,70寸大屏已成常态,但OLED难以支持,而QLED却能轻松突破100寸的尺寸,视觉效果非常震撼。

在这一点上,QLED的优势已经逐渐显露。事实也是如此,从2019年全年的消费数据来看,在电视这一产品上,选择QLED的消费者数量是选择OLED的2.5倍。

量子点屏幕最新应用

只不过,虽然QLED屏有低成本、高画质表现与节能环保等特点,但由于技术原因,目前暂未普及。

目前,QLED屏幕最常见的应用是在电视上,比如小米2019年发布的小米5 Pro系列的55寸电视,这是小米首款量子点电视,NTSC色域达到了108%。在画质上,该款电视 相比前代产品有了明显进步。

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除了小米,TCL、索尼和三星都有QLED屏电视产品。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是量子点大屏电视中的代表机型,在画质色彩表现上领先于一众高端机型。

而就在最近,南京大学正试图将量子点技术与台灯、Pad等日常产品相结合,基于量子点技术实现防蓝光功能。

众所周所,生活里的白光由红黄蓝三基色组成,其中红光波长在600-700nm之间,黄光波长在500-600nm之间,蓝光波长在400-500nm之间。波长越短,能量越高,穿透力也就越强。日光灯之所以会刺眼,就是被波长短、频段高的蓝光导致的。

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但并不是所有蓝光都会伤害视网膜一般而言,在380~450nm波段的短波长,因为能量高刺激大,被称之为有害蓝光。而通过利用量子点吸收光谱的原理,可以让量子点屏幕吸收有害蓝光,从而转换成低蓝光效果,再将这一技术运用到传统台灯、Pad等产品上,即可实现“护眼”效果。

目前相关学术成果,南京大学研发团队已经发布在国际顶级学术期刊《Nature》、《Science》子刊上。

总的来说,量子点技术还未得到全面普及,但鲜艳的色彩显示、低成本、易塑性等特点,决定了它的未来大有可期,让我们拭目以待。

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