電視機是人們生活中必不可少的家居用品,從最早的CRT電視機到現在的液晶電視,隨著產品越來越薄,畫面的效果也在越來越好。總之,人們發現,電視屏幕呈現的色彩正在與我們看到的世界越來越像,虛擬越來越越接近真實。
電視機之所以有這樣的進化,主要得益于屏幕顯示技術的進步。50年代初期,電子束管開始用于計算機的輸出顯示。50年代初期制成電致發光顯示器件,探索交直流粉末型和交、直流薄膜等顯示技術,并逐步提高了亮度和發光效率。60年代制成液晶顯示器件,這一時期還出現了等離子體顯示和發光二極管顯示。這些技術無一例外的都在幾十年之后實現了量產,從而陸續改變了電視機行業的格局。
現在,顯示行業已經從CRT過渡到LCD(液晶顯示)。專家介紹,LCD是目前全世界顯示的主打,其后面是一個白色的光源,經過液晶、濾光片、偏光片的合作,最后使某一個色點出現你要的顏色,相比于CRT,LCD好處很多了,很薄、價格合適。隨著新技術新材料的不斷進展,量子點電視的時代正在到來。
量子點是人類迄今發現的最好、最優秀的發光材料
根據浙江大學彭笑剛專家的介紹,量子點有可能是人類有史以來發現的最優秀的發光材料,用來做顯示也最有前途。
實際上,量子點就是溶液半導體納米晶,每一個小粒子必須是單晶,納米晶的周邊必須有像頭發絲一樣的表面有機配體,以保障量子點的溶液加工性。量子點有優良的特性,給定一個化學成分的半導體,如果簡單改變量子點的尺寸,從2個納米增加到8個納米,同一種化學成分,可以從藍色到綠色、到黃色、到橙色、到紅色發射。改變尺寸可以實現,而且是連續可調,你需要哪個波長就可以做到哪個波長,這個東西在人類歷史上沒有發現過。
除此之外,量子點發光材料的色純度非常純,這也是人類目前發現的發光材料很難比擬的。,量子點是無機晶體,穩定性非常高,這是其他有機類發光材料沒有辦法比擬的。
專家介紹,現在彩色顯示技術是基于三原色原理:紅、綠、藍。我們看作有一個三角形,頂上是綠、左邊是藍色、右邊是紅色,這三個色點越遠覆蓋的顏色就越多(對應于三角形的面積越大)。那么,最小的三角形是較老的色域標準(RGB),NTSC是目前用的比較多的色域標準,最大色域是BT2020標準,基本上把所有人眼能夠分辨的顏色都覆蓋了。顯示技術在過去一直在發展,所以標準越做越大,好萊塢想推的就是BT2020,目前能夠BT2020的只有兩個技術:一是激光;二是量子點。
實際上,色域增大并不僅僅是可顯示的顏色變多,其實對于畫面的質感、立體感有很大的貢獻。比如說這朵花,你看看是紅色,其實是很多種略有差別的紅色。量子點背光源能夠把很多種紅色都表現出來、區分開來,因而產生立體感、質感。如果做不到這一點,好多紅色變成了一個顏色就沒有立體感和質感了。理論上,只有量子點技術可以100%的實現BT2020的標準。
對比各種顯示技術,QLED 電視機是發展方向
有機構做了對比試驗。三臺一樣大小的電視,65寸。在色域上,沒有用量子點的LCD電視可以達到78%,用量子點可以達到92%,OLED是86%。專家介紹說,目前蘋果手機色域按照NTSC算其實只有70%多,按BT2020算只有50%左右,所以顏色不會那么豐富,但是如果用量子點可以達到什么水平?量子點的極限可以做到BT2020的100%,就是所有顏色都可以覆蓋。
試驗數據顯示,在亮度上,兩種LCD電視都達到了500 nit,OLED極值是440 nit,一般只能到90 nit。不過,LCD顯示能量消耗大,過屏后光效只有2%-4%。也就是說,如果LCD的背光源是100瓦的光源,前面看到的光只有2-4瓦,其他的能量,就是在屋子里點“電爐”。至于OLED,亮度一般不高,就是因為OLED如果開太亮,燒屏更是厲害。
幾年前,大家認為OLED是下一代顯示技術,將取代LCD。只是因為,OLED既薄,又可以在柔性基材上做,色域可以提高,但是,OOLED壽命是一個大問題,大屏OLED沒有辦法用真正三基色主動發光的做法實現,這也是三星等公司已經公開放棄在大屏上使用OLED的根本原因。
雖然我們看到了量子點電視的諸多優勢,但目前的量子點電視仍然處在第一階段,也就是光致發光階段,雖然已經接近并超過了其他顯示技術的水平,卻依然有潛力可挖,在第二階段“電致發光”實現之后,無論是從顯示水平還是成本優勢上看,量子點電視都會獨步江湖。從世界范圍來看,高色域的量子點液晶電視,像TCL多媒體、海信、韓國的三星都在做,更可喜的是,在量子點技術的的新材料研發和應用上,中國都處在了領先位置,將徹底改變被日韓企業壟斷技術的局面。
量子點技術安全可靠,不要被營銷戰術所迷惑
量子點技術前景廣闊,在LED、太陽能電池、生物-醫學標記等方面有擁有廣泛的未來,已經成為中國國家高新技術發展的戰略方向之一。目前影響較大的量子點創業公司有三家:QDVision (MIT技術)、Nanosys(Berkeley技術)、Najing Tech (Arkansas-浙大技術)。在企業方面,中國的TCL更是首先實現了量產,第二代的“電致發光”也將在五年左右的時間正式上市,從而徹底突破日韓企業的顯示技術壁壘。
在實際生產上,合成出實用的量子點非常難。量子點大小相當于頭發絲寬度的萬分之一,而且,不是要做一個晶體,而是要生產10的23次方個晶體或者更多,每一個晶體大小還必須一樣。這個技術正是在2000年由彭笑剛教授在Arkansas的實驗室發展了“綠色”有機溶劑路線,才得到真正的解決。
不過,至今仍然還存在爭論,有人認為量子點是含鎘的,鎘的毒性問題需要重視,也有企業利用這個做宣傳,誤導公眾。實際上,按照專家的介紹,一個平方厘米的量子LED只需要0.000002的鎘,是一節鎳鎘電池的千萬分之一、大致相當于一支香煙的鎘量,一臺去年上市的TCL55寸量子點電視,里面的鎘含量大約相當于一公斤國際標準大米的鎘含量。而且,量子點使用的是氧化鎘,不會揮發,實際是比OLED中的芳香化合物更安全。美國環境保護總署曾經把量子點元件粉碎、用鹽酸浸泡,最終結果是在鹽酸溶液中沒有測出鎘。
我們看到,量子點顯示技術已經受到了國家“十三五”規劃的重點關注,由彭笑剛牽頭的“量子點發光顯示關鍵材料和器件研究”入選了科技部家重點研發計劃“戰略性先進電子材料”重點專項,工信部更宣布量子點打印顯示是國家重點發展的關鍵技術。在國家、企業、研發機構的合力之下,中國的量子點顯示技術,將有望率先在全球實現新的突破,量子點的未來發展空間不可想象。
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