今天小编分享的科技经验：显示技术的下一站，量子点如何开启行业新纪元？，欢迎阅读。
近日，由浙江大学叶志镇院士领导的团队再次在量子点技术上取得突破，解决了钙钛矿氯缺陷控制科学难题，并创造了 460-480 nm 显示用蓝光 LED 效率的国际纪录。这项研究成果吸引了海内外大量的关注，为中国在量子点领網域再添一座丰碑。
作为被寄予厚望的新一代显示技术，量子点技术近年来已经成为中日韩等国的角力焦点，为了研发出更先进的量子点技术，各国都在该领網域进行了大量的投资。从 2014 年 TCL 发布国内第一款量子点电视，到 2024 年取得全新突破，短短 10 年时间里中国在量子点技术上已经取得了大量成果，站在量子点领網域前沿。
从电视到显示器，量子点技术正在被应用到越来越多的显示领網域，成为高端显示领網域的核心技术之一。不熟悉显示市场的读者，或许会感到疑惑：量子点技术有什么用？国内在量子点技术方面都有哪些成果与突破？
想要回答这些问题，首先要从显示技术的发展说起。在进入 21 世纪后，随着半导体技术的快速发展，显示技术也进入快车道，LCD 显示屏虽然仍然是市场的主流，但是却有着不少的缺陷，比如色彩表现不佳、长时间使用后画质下降明显、对比度和亮度一般等问题。
为了解决这些问题，TCL、索尼等企业尝试着将量子点技术应用到显示屏的生产中。作为一种无机纳米半导体晶体，量子点拥有许多宏观晶体所不具备的特性，比如在光学材料非常重要的激发谱与发射谱性质上，量子点就有着宽激发谱和窄发射谱两种显著特性。
如何理解这个特性？首先我们需要知道，光之所以有着不同的颜色，是因为其有着不同的「波长」，比如当光的波长在 450 纳米到 495 纳米之间时，这道光在我们眼中就会呈现出蓝色，而当光的波长达到 620-700 纳米时，则会变成红色。光源在激发后，激发能量就会转变成不同波长的光，然后开始向外传递。
作为一种光学晶体，量子点的宽激发谱特性使其可以吸收多种不同波长的光子，进而达到更高的激发能级，也就是有着更多的能量来进行转化输出。与此同时，因为其窄发射谱的特性，量子点转化出来的光会高度集中在特定的波长，体现到宏观层面的效果就是量子点激发的光颜色有着极高的色彩纯度。
与之对比，传统 LCD 电视受限于激发原理，在显示面板的不同区網域会因为光学材料的厚度、激发效率、老化等问题，显著影响色纯度（指单一颜色在螢幕上显示的纯净度和一致性）。虽然可以通过使用多层光学滤光片等方式调节和增强色彩纯度，但是这种做法费时费力成本极高，导致高色纯度的传统 LCD 电视售价十分高昂，而且同样无法解决滤光片因为角度、材料质量等因素所导致的偏色问题。
这个对传统 LCD 电视来说难以解决的痛点，在量子点领網域却不是什么大问题，利用半导体技术批量制造的量子点有着更高的均匀性，解决传统光学材料因为激发效率等原因导致的色彩不一致问题。得益于量子点先天上的色纯度优势，量子点电视可以大幅度减少对光学滤光片的依赖，降低成本并减少因复杂光学结构所衍生的其他问题。
比如最新一代的量子点 Pro 2024 技术，色網域值已经达到 157%（BT.709），意味着可以显示的色彩是 BT.709 标准的 1.57 倍，能够呈现更丰富的色彩层次与细节。这里就是利用量子点的窄发射谱特性，通过对发射波长的调整，生成理想的红、绿、蓝三原色，从而实现大范围的色彩覆盖。
此外，其全屏色纯度也高达 95%，这个参数在如今大尺寸电视成为主流的时代重要性凸显，全屏色纯度倘若太低，在实际观看时就会出现左上角与右上角的红色有着明显的过渡区别，十分影响观看体验。
在极高色網域值和超高全屏色纯度两个优势的加持下，量子点电视在色彩表现上远超传统电视，而且，量子点技术相较于传统光学材料，在色彩寿命上有着显著优势，传统光学材料如荧光粉受温度、湿度、使用强度等因素影响，色彩表现会逐渐衰减。
而量子点材料则可以长时间保持稳定状态，并在寿命期限里一直保持高色彩表现，如今的前沿量子点材料如 TCL 的四元量子晶体 Pro，其色彩寿命甚至达到 10 万小时，即使 24 小时不停播放，寿命也超过 10 年。
更关键的是，量子点材料的应用范畴非常广泛，LCD、OLED 和 Mini LED 等主流显示面板，都可以利用量子点材料强化色彩表现和背光寿命。出色的特性与广泛的适用范畴，让量子点材料成为光学领網域的一项革命性成果，更是有三位科学家因为在「量子点的发现和合成」方面所做出的杰出贡献，在 2023 年被授予诺贝尔化学奖。
而早在 2016 年，浙江大学化学系教授彭笑刚就在一次会议上直言：" 量子点是人类有史以来发现的最优秀发光材料，其特性是有机类的发光材料无法比拟的 "，并认为新一代电致发光量子技术最快 5 年实现量产，届时将会让 OLED 技术面临严峻挑战。
时间一晃眼已经过去 8 年，现如今的量子点技术已经成熟且大范围量产，即使是两三千元的入门级电视也能用上量子点材料。与此同时，市场调研机构 DSCC 前段时间发布了 2024 年 Q2 的电视市场数据，其中 Mini LED 总出货量同比增长 68%，收入同比增长 60%，在出货量与收入上首次超过 OLED。
图源：DSCC
Mini LED 能够取得如此成绩，量子点技术可以说功不可没，利用量子点技术在色彩方面的优异表现，配合 Mini LED 在亮度、对比度上的优势，TCL 等品牌成功以更低的成本，实现了媲美 OLED 技术的显示效果，使得 Mini LED 电视成为各个价位市场的熱賣品类，并且仍在随着量子点技术的突破衍生出更多高端产品。
现在的量子点技术虽然已经十抽成熟，但是依然有着广阔的前景，对于下一代量子点技术的研发也一直在进行中。开头我们就提到浙江大学叶志镇院士的团队取得了新突破，进一步解决了蓝光 LED 性能不足的问题，同时还解决了钙钛矿量子点导电与导热差的难题，大幅度提升红光 LED 的亮度与稳定性，实现了 40 万尼特的最高亮度记录。
可见，从技术层面来说，目前的量子点材料仍然有着很大的发展空间，比如第二代量子点技术将采用的电致发光量子点，只需要输入电力即可激发对应的光颜色，电致发光量子点材料所具备的自发光特性使其可以被制作成柔性显示层，并能够被应用到更广泛的领網域。
对比传统材料，量子点的优势如此多，但是为何在前几年却并不常见？归根结底，还是成本问题。
初代量子点电视主要基于量子点管方案设计，通过将量子点材料封装进微型玻璃管中，配合 LED 支架设计并将量子点玻璃管嵌入蓝光 LED 的光源里，打造出高纯度的背光源。该方案需要将玻璃管精准排列到背光模组中，并且确保固定过程中玻璃管不会受损，因此良品率一直难以提升，导致量子点技术难以普及到中低端市场。
