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    • 量子點技術淺析:偉大的顯示技術革命
    • 發布時間:[2016-03-21]    閱讀次數:[316]
    • 核心提示:顯示技術是技術發展史上的一個重要分支,它既是科學發展的產物同時也不斷的反哺著科學的進步。經過多年發展,顯示技術已經有了極大的提升,包括廣為人知的CRT顯示技術、等離子顯示技術以及LCD顯示技術等等,其中等離子顯示技術和LCD顯示技術均可歸類為FPD(平板顯示器)。


      顯示技術是技術發展史上的一個重要分支,它既是科學發展的產物同時也不斷的反哺著科學的進步。經過多年發展,顯示技術已經有了極大的提升,包括廣為人知的CRT顯示技術、等離子顯示技術以及LCD顯示技術等等,其中等離子顯示技術和LCD顯示技術均可歸類為FPD(平板顯示器)。


      從目前市場占有率而言,FPD已經完全超越了CRT,在我們的生活中隨處可見電腦顯示器、彩電屏幕等設備均采用了FPD技術,這其實可以理解為一次顯示技術革命,即FPD技術取代了CRT技術。


      雖然FPD技術已經成為了目前顯示領域的主流,然而就FPD本身而言,它所包含的顯示技術也並非平衡發展的,其中的LCD技術要遠超等離子技術。相較而言,LCD顯示屏具有低電壓、低功耗、可靠性高、成本低廉的特點,並且可直接與CMOS集成電路匹配。


      不過,雖然LCD顯示技術擁有眾多優點,但也並非完美無缺。一個非常關鍵的短板就是其色域範圍低,也就是所能呈現的色彩範圍非常有限,普通LCD顯示屏的色域一般隻有72% NTSC水平。這在如今要求日益提升的科研和生活領域來說顯然是不夠的。


      為了解決這一問題,量子點技術應運而生。量子點(Quantum Dots)是一種人造的半導體納米材料,每當受到光的刺激,量子點便會發出非常純淨的有色光線,使用量子點材料的背光源是目前色彩最純淨的背光源。


      量子點作為一種具有獨特光特性的全新納米材料,可精確高效地將高能量藍光轉換為紅色和綠色光,量子點可以在LCD顯示屏的LED背光上形成一層薄膜,用藍色LED照射就能發出全光譜的光,通過對背光進行精細調節,可以大幅提升色域表現,讓色彩更加鮮明。


      量子點顯示技術在色域覆蓋率、色彩控製精確性、紅綠藍色彩純淨度等各個維度已全麵升級,被視為全球顯示技術的製高點,也被視為影響全球的顯示技術革命。相比傳統LCD顯示器,量子點顯示屏的色域可以達到110%。


      除了更廣的顯示色域外,量子點顯示屏的成本也相對低廉,因為其本質上依然屬於LCD顯示屏範疇。顯示屏生產廠商無需大規模改變生產原料和工藝,隻需在原有的LED背光源上下功夫即可。


      將量子點整合到顯示屏目前有兩種方式,一種是量子點薄膜,另一種是側入式量子管。第一種由3M研發,其做法是將量子點擴散在薄膜上,隨後再將其堆疊在顯示屏背光的薄膜上,三星和LG都使用這種方式,但會影響畫質;第二種由QD Vision研發,主要使用在側入式LED背光中,可大大降低顯示屏厚度。


      量子點技術的優異特性使其很快便受到許多顯示設備廠商的親睞,包括三星、夏普、索尼、LG、TCL、海信、華碩以及亞馬遜等電視和智能設備廠商均推出了搭載量子點技術的設備。調研機構Displaybank預估,量子點顯示產品產值,可望從2013年的千萬美元成長至2020年的2億美元;量子點技術產品出貨量,有望從2013年的50萬台擴充至2023年的8700萬台。


      雖然量子點顯示技術的應用前景非常被看好,但是這項技術同樣存在著一個很大的問題,那就是安全性。今天的量子點通常由兩種化合物製成:硒化鎘和磷化銦。美國癌症學會和3家聯邦政府機構的調查顯示,磷化銦具有高致癌性,白鼠實驗表明它會引發“相當高”的肺癌發病率。而鎘作為一種高熔點無揮發的金屬,常溫下性能穩定。


      據世界三大量子點材料製造商之一的美國QD Vision長期研究表明,元素鎘雖有毒,但用於量子點的化合物硒化鎘並沒有毒,製成顯示設備後也不會造成健康問題。REACH歐盟認證對硒化鎘進行評估,同樣認為不應將硒化鎘歸類為“健康風險類化學品”。


      首先,量子點可將有毒元素鎘轉換為安全和環保的硒化鎘。每年全球公布的鎘元素產量為30000噸,製作量子點設備可將環境中的鎘元素轉化為無毒的鎘化合物,減少環境汙染。其次,硒化鎘一旦形成便很難分解成單獨的鎘和硒,因此硒化鎘不具備生物可利用性,而且它與鎘不同,不會在體內蓄積。最後,顯示屏中使用的硒化鎘含量非常低,一般的硒化鎘顯示屏僅含有1.5毫克鎘。


      在實際應用中,硒化鎘量子點存在於半導體殼內,然後密封在聚合物基質中,封裝在電視機內或顯示屏背光單元內的玻璃管(或“量子點光纖”)中。在QD Vision的實驗中,根據模擬有毒化學物質浸出(來自可能被處置不當的電視)的毒性特性溶出協議,量子點光學器件在測試過程中未檢測到鎘元素。因此一定程度上而言硒化鎘基量子點技術顯示設備並不具有健康隱患。


      雖然這一結論已經經過了實驗驗證,然而在實際生活中,依據歐美ROHS標準鎘基量子點材料依然被限製使用,不過歐美ROHS標準中同時也規定了,在鎘含量低於0.001%時存在豁免情況,而QD Vision所開發的量子點技術的光學部件正是在豁免名單之列。


      如今的工作和生活中,我們對於顯示設備的要求正在變得越來越高,無論是超精細的醫療診斷、高品質的工業建模、優秀的創新和工業設計還是更逼真娛樂視聽體驗,都需要更加出色的顯示設備的支持,如今的主流顯示技術已經並不能很好的滿足這些需求。


      國際電訊聯盟(ITU)在2012年發布了一項代號為Rec.2020的全新規範,這是一項有關播放和顯示的規範,是新超高UHD藍光規範的基礎,它的色域要求是目前一般標準的兩倍。包括英特爾、Netflix、夏普、3M、穀歌、索尼和佳能等公司相繼宣布將采用這一標準。而這一標準現有的主流顯示技術卻無一能夠達到,可預見的唯一可行的解決方案就是發展量子點顯示技術。


      一場偉大的顯示技術革命即將到來。



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