OLED不断成熟，未来面板也该看看QLED了

如果不是家电换新政策在各地推行火热，恐怕也不会有这么多消费者发现电视市场已经“变了天”。

传统的4k分辨率已经被8k取代，HDR、刷新率也在节节攀升，智能化成了标配，面板类型与高分辨率搭配，让电视画面愈发逼真……连QLED（量子点技术）这样稍显陌生的面板技术路线都已经砍到了千元价位。不过市场中的“QLED电视”，并没有发挥出量子点这个微型材料的全部能力，顶多是个“阉割版”，它的真正优势还在后面。

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特殊材料“量子点”

需要说明的是，QLED这个显色技术实际上并不会让像素如传统意义上变得更小，但它仍然能让荧幕呈现的颜色更漂亮。

“量子点”不是冰点、沸点这样的物理名词，而是指一种极小的半导体晶体颗粒材料，它有多小呢？一根铅笔的直径大约是7毫米，人的头发直径大约是0.05毫米，而量子点的直径大约只有几纳米，比头发丝还要小个上万倍，意味着每个量子点内部只有数百到数千颗原子。

这种极小的尺寸，是量子点技术能提升显示屏画质的关键之一。

最重要的是，我们传统的色彩认知也在这个小小的量子世界被推翻了。以前大家总觉得每个材料都应该有自己固定的颜色， 但是量子点迷人且不寻常的特性之一就是：它们会根据颗粒大小产生不同颜色的光，就像大小不同的灯泡，同时保持原子结构不变。

具体原理我们后文细说，现在只需要记住，量子点有“光致发光（photoluminescence）性能”，即大小不同的量子点在受到外部光源照射时，能够发出特定波长的光的能力。而它们发出的光很“纯”。

受到光源刺激后的量子点所发出的都是频宽相当窄的单色光，这些单色光只有一个特定的波长、一个特定的频率、一种纯粹的颜色，发出的光不容易混到其他的颜色中。因此，量子点在显示和照明领域就有了独特优势。

有了这种材料意味着拥有了任意调色的超能力。只要合成出正确大小的量子点，不就能随意发出没有其他杂色、高色纯度的红、绿、蓝三基色？如果用到显示屏上，量子点也能实现超越传统液晶显示与有机LED显示的广色域。

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化学家的“跨界”实践

产品商业化不能仅仅停留在理论领域，但要讲量子点制备技术的进步，要先解释一下它为什么这么神奇。

正常情况下，物体的颜色与电子的能量分布没有任何关系，黄色的木块全垒到一起也不会变成红色；但是当晶体颗粒非常小的时候，量子现象就要发挥作用了。

科研界对这个现象并不陌生，如果了解化学就会知道，元素的性质取决于它拥有的电子数量，然而当物质缩小到纳米尺寸时，就会出现量子现象，到了量子力学的范畴。在纳米尺寸之下，决定元素性质的的电子们开始挤成一团，这时候他们的能量状态改变就会影响材料颜色。

在材料中，电子的能量一般分布在几个不同的能阶上，当环境温度提高或者因为电磁波照射得到能量后，电子会从低能阶跑到高能阶；反过来，电子从高能阶跑到低能阶时，会释放能量，这些能量则是以光的形式放出，能量的大小就决定了被放出的光子波长。

而晶体越小，能阶的数量就会越少。这就像我们走楼梯，晶体越小意味着台阶越少，每层台阶的间距就越宽，所需的能量或要释放的能量都更多。因此，小一点的量子点中的电子，从高能阶到低能阶的差距更大，能释放出能量更高的蓝色光；量子点尺寸越大，颜色则越红。

其实物理学家也早就知道，理论上纳米粒子中可能会出现与尺寸相关的量子效应，只不过怎么验证这个“量子尺度效应”一直困扰着物理学家。

因为要验证量子尺度效应，就必须先解决量子点材料合成的问题。按照物理方法，得用喷墨打印、印章转印、光刻等方式，就像雕刻一般，在高真空的苛刻环境中使用精密仪器一片片精细地雕琢，但这基本没可能实现大规模制备。直到近年，化学领域对量子点制备反倒有了突飞猛进的进展。

去年的3位诺贝尔化学奖获得者，就代表了量子点从发现到简单制备的整个历程。上世纪80年代初，通过研究欧洲教堂的彩色玻璃，俄罗斯裔物理学家埃基莫夫和美国哥伦比亚大学化学系教授布鲁斯发现，不同大小的金属晶粒吸收和放出的波长都不一样，并成功地在有色玻璃中创造了依赖于尺寸的量子效应，证明其颜色来自氯化铜纳米颗粒；1993年，美国麻省理工学院化学教授巴文迪彻底改变了量子点的化学生产方式，产生了近乎完美的粒子。

前面我们说过，物理的方式很难制造出完美的量子点，毕竟要让量子点发挥作用，不仅需要非常理想的粒子结构，还必须精准控制好纳米粒子的尺寸，基本上是在原子的尺度内操作，控制，此外还需要完美的表面特性，最终才能出现清晰的颜色。

巴文迪直接用化学制备方法解决了这个问题，为量子点进一步扩展应用打下了基础。

浙江大学化学教授彭笑刚解释，巴文迪的化学合成法关键就是在粒子生长初始阶段、成核那一刻，注入特制的热溶剂使粒子的生长停止，再通过加热控制粒子的大小。“这个制备方式能够控制量子点的尺寸、成分等很多因素，且推广性强，每个实验室都能做。如果能用作量子计算机的硬件材料，说不定会比AI有更爆发性的成长”。

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对比出来的应用优势

说回到QLED的商用领域。从2018年起，市场中已经有了QLED电视的身影，比如三星、LG、索尼等厂商的电视产品，以及异军突起的零部件生产商，比如生产量子点膜的杭州纳晶科技。

但从技术角度来看，市场上的QLED依然LCD电视的改良品种，并不是真正意义上的原子点自发光，只是通过在LCD电视背光板前添加一层量子点薄膜，从而使电视的画质和色彩表现等优于传统LCD屏幕而已。

目前各式各样的屏幕技术路线可以分为有背光板和无背光板两大阵营，LCD、miniLED属于前一阵营，正热的OLED和尚在研发的MicroLED都属于后一阵营。

背光板指的是屏幕最里面有一层LED背光板提供光源，光再通过液晶屏和滤色片进入到我们的眼睛。OLED之所以没有背光板，是因为厂商直接将会发出红蓝绿三种颜色的灯泡做到很小，放入每个像素中。

没有背光板的OLED的确轻薄，且是“电致发光”元器件，通电即能控制色彩，更适合手机屏幕尤其是柔性显示屏的制作。但是它的“致命点”在于使用的是有机材料，意味着显示屏使用寿命有限，因为特定颜色会留下残影，而现在厂商的解决方法是限定某种颜色的亮度。

但如果QLED更成熟，它也可以像OLED一样自发光，只不过光源不再是二极管，而是量子点，色彩对比会更强烈；此外，QLED面板的使用寿命更长，也不会出现现有屏幕常见的“烧屏现象”……总的来说，QLED有望与OLED等技术路线掰掰手腕。

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单价：8元，年价：408元

编辑｜张毅

审核｜吴新

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