量子點(diǎn)顯示技術(shù) 微小晶體如何提高圖像質(zhì)量

【專家解說】：盡管現(xiàn)代顯示屏技術(shù)已表現(xiàn)不凡，但其顯示效果仍有進(jìn)一步提升的空間。即使現(xiàn)在最好的液晶顯示屏，其產(chǎn)生的色彩數(shù)量也只能達(dá)到人眼(與人腦合作)色彩感知范圍的三分之一。但隨著量子點(diǎn)陣技術(shù)在顯示屏上的應(yīng)用，這種狀況將很快得到改觀。 量子點(diǎn)是一種半導(dǎo)體晶體，尺寸約為幾個(gè)納米(十億分之一米)大小，相當(dāng)于50幾個(gè)原子寬。這種晶體受到激發(fā)后會(huì)發(fā)射光線。光線的波長及顏色取決于晶體的尺寸。較大尺寸晶體發(fā)射長波光線(紅光)，小晶體則發(fā)射短波光線(藍(lán)光)。尺寸介乎兩者之間的晶體發(fā)出的光線形成色譜帶，如綠色。該計(jì)劃利用這種特性產(chǎn)生色彩的細(xì)微差別，超越現(xiàn)有液晶屏的顯示范圍。 LCD由一種樣式奇特的液晶物質(zhì)構(gòu)成。這種液晶體含有無數(shù)微細(xì)光柵，微細(xì)光柵能夠允許或禁止白色光線通過，當(dāng)微細(xì)光柵工作時(shí)，液晶體的光學(xué)極性可通過電路進(jìn)行控制?，F(xiàn)在大多數(shù)LCD中，光線都由發(fā)光二極管產(chǎn)生，之后它們被散射到光柵后面的特殊屏幕層。白光通過液晶光柵后進(jìn)入一個(gè)濾光器，經(jīng)過濾光最終只能輸出主色光紅、綠、藍(lán)其中的一種顏色。將具有光柵的濾光器每三個(gè)進(jìn)行組合(主色光各含其一)，就產(chǎn)生了獨(dú)立圖象單元，或稱作像素。通過改變光柵的通光量并將三種主色光按不同比例組合，就可決定每個(gè)像素產(chǎn)生的色彩范圍。 彩虹之上 幾年前顯示屏色彩數(shù)量若能達(dá)到人類色彩感知范圍的三分之一就足以令人贊嘆了。但時(shí)代在不斷進(jìn)步，加州納米系統(tǒng)公司老板Jason Hartlove認(rèn)為他有更好的辦法提高顯示技術(shù) 。他說加州納米系統(tǒng)公司采用了一種叫量子點(diǎn)的技術(shù)，能夠進(jìn)一步增加可顯示色彩的數(shù)量。 量子點(diǎn)所要解決的問題是現(xiàn)在顯示屏產(chǎn)業(yè)首選的LCD光線不夠亮白。它們發(fā)射的光偏向色譜的藍(lán)色端。這種顏色偏差被體現(xiàn)在構(gòu)成屏幕圖像的各種頻率中。有些觀眾會(huì)覺得這樣的色彩看起來色調(diào)偏冷。 加州納米系統(tǒng)公司有種稱做量子點(diǎn)加強(qiáng)薄膜的產(chǎn)品，他們采用量子點(diǎn)對(duì)LED的光譜進(jìn)行修正，使它們發(fā)出的白光能夠更接近人眼的適應(yīng)范圍。正如該產(chǎn)品名字所示那樣，量子點(diǎn)技術(shù)確實(shí)提高了顯示效果，其實(shí)現(xiàn)原理是讓LED的光線通過一張布滿量子點(diǎn)的透明薄膜，這些量子點(diǎn)可以將光線吸收并將其中一部分重新發(fā)射。 這些量子點(diǎn)有兩種規(guī)格。尺寸大些的將吸收的能量以紅光形式重新發(fā)射出去。較小的則以綠光重新發(fā)射。據(jù)加州納米系統(tǒng)公司稱，最后經(jīng)過過濾的圖像由一個(gè)色彩范圍更寬的色板生成，比現(xiàn)有的LCD能夠達(dá)到的色彩范圍寬50%. 加州納米系統(tǒng)公司聲稱該技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢是它很容易按照現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)。只須將LED的散射層用量子點(diǎn)加強(qiáng)薄膜替代即可。薄膜本身生產(chǎn)也很容易。量子點(diǎn)由磷化銦半導(dǎo)體構(gòu)成，將它們噴涂在一張透明塑料片上，然后用另一張塑料片進(jìn)行覆蓋，最后將它們進(jìn)行整體加熱封裝。薄膜能夠成卷的連續(xù)生產(chǎn)，有點(diǎn)類似印刷過程。這極大地降低了成本。 Hartlove稱，該成果可能讓彩色電影水準(zhǔn)的效果出現(xiàn)在小顯示屏上。還可推廣到新的應(yīng)用領(lǐng)域，如專業(yè)品質(zhì)的彩色攝影，筆記本電腦，手機(jī)等設(shè)備。 采用這種方法改進(jìn)傳統(tǒng)的LCD可能只是量子點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用開端，有些工程師認(rèn)為該技術(shù)能用于提升整代顯示屏的科技。 現(xiàn)在，許多業(yè)中人士認(rèn)為下一代顯示屏將采用有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)制造。有機(jī)二極管與標(biāo)準(zhǔn)二極管區(qū)別在于:標(biāo)準(zhǔn)二極管的光線必須經(jīng)過濾光及處理才能得到正確的強(qiáng)度和色彩。有機(jī)二極管擁有可提供的每種原色的不同結(jié)構(gòu)二極管，這樣可以直接生成像素。 OLED要比LED更明亮，色彩更豐富和更有深度。這種顯示器本身更薄并且具有較低功耗-所有特點(diǎn)都很吸引人。但不幸的是，大尺寸OLED顯示屏制造費(fèi)用昂貴而且其壽命沒有標(biāo)準(zhǔn)LED長。 更為新奇的思路 量子點(diǎn)可能填補(bǔ)其它技術(shù)缺陷的空白。實(shí)際上它們承諾的亮度甚至比OLED還高，完全可能會(huì)取代OLED.OLED除了高亮度以外，它的價(jià)值在于對(duì)OLED實(shí)現(xiàn)供電和控制的電能可以直接轉(zhuǎn)化成觀眾看到的光線。此光線無須進(jìn)行過濾及處理。量子點(diǎn)可能也具有同樣的構(gòu)造，所以也能直接由電生光。既然控制OLED顯示屏的電路已經(jīng)被開發(fā)出來，那么用量子點(diǎn)取代OLED應(yīng)當(dāng)是很簡單的事情。 今年初，三星電子的研究人員做的正是這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們展示了一個(gè)由紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)制成的實(shí)驗(yàn)型量子點(diǎn)顯示屏，由一個(gè)特殊的晶體管陣列進(jìn)行供電和控制。但做此實(shí)驗(yàn)的也不只三星一家 。近來，位于馬薩諸塞州的QD Vision公司采用量子點(diǎn)將LED照明裝置的輸出進(jìn)行白化。他們展示了一個(gè)量子點(diǎn)顯示屏原型，他們聲稱其效率和顏色級(jí)別可與OLED顯示屏毗美。盡管QD Vision說這種顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以前還有很多工作有待完成，但公司相信量子點(diǎn)顯示屏最終會(huì)比OLED便宜。 量子點(diǎn)技術(shù)可應(yīng)用的領(lǐng)域可能不只是顯示屏。英國公司Nanoco的工程師認(rèn)為量子點(diǎn)技術(shù)可以幫助產(chǎn)生太陽能。該公司計(jì)劃通過調(diào)整太陽光入射效果來提升太陽能電池的效率，使太陽能電池能夠充分吸收更多的能量。對(duì)于這些太陽能電池來說，要想取代現(xiàn)有的大規(guī)模發(fā)電方法，如煤炭和天然氣，最關(guān)鍵的是效率。