量子點技術(shù)最新進展:色彩鮮艷且可防藍光
目前我們接收信息的硬件,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(jīng)有更優(yōu)秀的技術(shù)出現(xiàn),那就是量子點技術(shù)(Quantum Dots),對應(yīng)量子點屏幕,即QLED屏幕。 早在80年代,美國貝爾實驗室就已經(jīng)對量子點技術(shù)進行研究。近些年來,飛利浦、三星、TCL等顯示器行業(yè)巨頭先后發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)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(xué)家曾表示,“量子點有可能是人類有史以來發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的發(fā)光材料”。 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(dāng)受到電或光的刺激,會根據(jù)尺寸的大小發(fā)出不同顏色的、非常純正的高質(zhì)量單色光。 量子點有一個優(yōu)勢,通過連續(xù)調(diào)節(jié)量子點尺寸,可實現(xiàn)從藍色到綠色、到黃色、到橙色、到紅色的發(fā)射,色彩精準且純凈。 從色域?qū)Ρ葋砜?,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(fā)光原理,在光源和屏幕之間添加了一層量子點薄膜,制成的屏幕。 總的來說,相比OLED屏與LCD屏,QLED屏在色彩表現(xiàn)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(yōu)勢,但因技術(shù)原因,目前流行的屏幕依然是OLED與LCD屏,三者各有優(yōu)劣。 最早被大眾所熟悉和應(yīng)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(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒,下基板玻璃上設(shè)置TFT(薄膜晶體管),上基板玻璃上設(shè)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(zhuǎn)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。 之后,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(fā)光二極管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED),與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同,OLED無需背光燈,采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板(或柔性有機基板),當(dāng)有電流通過時,這些有機材料就會發(fā)光。與此同時,OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄,可視角度更大,并且能夠顯著節(jié)省耗電量。 然而,人類對色彩的要求是不斷提高的,于是QLED應(yīng)運而生。 QLED全稱為量子點發(fā)光二極管,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(xiàn)的色彩更飽滿,層次感更高,亮度更高,純凈度也很高。從色域上看,QLED很輕松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(yōu)勢,那就是突破了之前技術(shù)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(dǎo)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(tài),但OLED難以支持,而QLED卻能輕松突破100寸的尺寸,視覺效果非常震撼。 在這一點上,QLED的優(yōu)勢已經(jīng)逐漸顯露。事實也是如此,從2019年全年的消費數(shù)據(jù)來看,在電視這一產(chǎn)品上,選擇QLED的消費者數(shù)量是選擇OLED的2.5倍。 只不過,雖然QLED屏有低成本、高畫質(zhì)表現(xiàn)與節(jié)能環(huán)保等特點,但由于技術(shù)原因,目前暫未普及。 目前,QLED屏幕最常見的應(yīng)用是在電視上,比如小米2019年發(fā)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(zhì)上,該款電視 相比前代產(chǎn)品有了明顯進步。 除了小米,TCL、索尼和三星都有QLED屏電視產(chǎn)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(zhì)色彩表現(xiàn)上領(lǐng)先于一眾高端機型。 而就在最近,南京大學(xué)正試圖將量子點技術(shù)與臺燈、Pad等日常產(chǎn)品相結(jié)合,基于量子點技術(shù)實現(xiàn)防藍光功能。 眾所周所,生活里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(dǎo)致的。 但并不是所有藍光都會傷害視網(wǎng)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(zhuǎn)換成低藍光效果,再將這一技術(shù)運用到傳統(tǒng)臺燈、Pad等產(chǎn)品上,即可實現(xiàn)“護眼”效果。 目前相關(guān)學(xué)術(shù)成果,南京大學(xué)研發(fā)團隊已經(jīng)發(fā)布在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Nature》、《Science》子刊上。 總的來說,量子點技術(shù)還未得到全面普及,但鮮艷的色彩顯示、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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QLED、OLED與LCD對比
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