量子点显示技术如何提高微小晶体的图像质量

虽然现代显示技术已经很突出，但其显示效果仍有进一步提升的空间。再好的液晶显示屏也只能产生人眼三分之一的颜色感知范围(在人脑的配合下)。但是，随着量子点矩阵技术在显示屏上的应用，这种情况将很快得到改善。量子点是一种半导体晶体，大小约为几纳米(十亿分之一米)，相当于50多个原子宽。这种晶体受激发时会发光。光的波长和颜色取决于晶体的大小。较大的晶体发出长波光(红光)，而较小的晶体发出短波光(蓝光)。大小介于两者之间的晶体发出的光形成色谱带，如绿色。该计划利用这一特性来产生颜色的细微差异，这超出了现有LCD屏幕的显示范围。LCD是由一种奇怪的液晶物质制成的。这种液晶含有无数细小的光栅，可以允许或禁止白光通过。当精细光栅工作时，液晶的光学极性可以由电路控制。在大多数液晶显示器中，光是由发光二极管产生的，然后它们被散射到光栅后面的一个特殊的屏幕层。白光通过液晶光栅后进入滤光片，经过滤波后只能输出红、绿、蓝三种主色中的一种。通过将每三个滤光器与光栅(包括一种主要颜色)结合，就产生了独立的图像单元或像素。通过改变光栅的光通量，将三种主色以不同的比例组合，可以确定每个像素产生的颜色范围。几年前的彩虹之上，如果显示屏上的颜色数量能达到人类颜色感知范围的三分之一，那就太神奇了。但是时代在进步，加州纳米系统公司的老板Jason Hartlove认为他有更好的方法来改进显示技术。他说，加州纳米系统公司采用了一种叫做量子点的技术，可以进一步增加可以显示的颜色数量。量子点要解决的问题是，作为显示行业首选的LCD的光线不够亮。它们发出的光偏向光谱的蓝色一端。这种色差反映在构成屏幕图像的各种频率中。有些观众会觉得这样的颜色看起来很冷。加州纳米系统公司有一款产品叫量子点增强薄膜。他们用量子点来修饰LED的光谱，使其发出的白光能更接近人眼的适应范围。如产品名称所示，量子点技术确实提高了显示效果，其原理是让LED的光线穿过一层覆盖着量子点的透明膜，它可以吸收光线并重新发射一部分。这些量子点有两种规格。较大的会以红光的形式重新发射吸收的能量。较小的会重新发出绿光。根据加州纳米系统公司的说法，最终过滤后的图像是由一个颜色范围更宽的色板生成的，比现有的LCD宽50%。加州纳米系统公司声称，这项技术的另一个优点是，它很容易按照现有的生产工艺进行生产。只是把LED的散射层换成量子点增强膜。电影本身也很容易制作。量子点由磷化铟半导体制成。它们被喷在一个透明的塑料片上，然后用另一个塑料片覆盖，最后它们被加热包装。胶片可以成卷连续生产，这有点类似于印刷过程。这就大大降低了成本。Hartlove表示，这一结果可能会使彩色电影级别的效果出现在小型显示屏上。还可以拓展到新的应用领域，如专业品质的彩色摄影、笔记本电脑、手机等设备。用这种方法来改进传统的LCD，可能只是量子点技术应用的开始。一些工程师认为这项技术可以用来提高整代显示屏的技术。现在，很多业内人士认为，下一代显示屏将由有机发光二极管(OLEDs)制成。有机二极管和标准二极管的区别在于，标准二极管的光必须经过过滤和处理，才能得到正确的强度和颜色。有机二极管对于可以提供的每种原色具有不同结构的二极管，从而可以直接产生像素。有机发光二极管比LED更亮、色彩更丰富、深度更深。这种显示器本身更薄，功耗更低——所有功能都很有吸引力。不幸的是，大尺寸有机发光二极管显示器的制造成本很高，而且其寿命不如标准LED长。一个更新颖的想法，量子点，可能会填补其他技术缺陷的空白。事实上，他们承诺的亮度甚至比有机发光二极管还要高。有机发光二极管，它可能会完全取代有机发光二极管。除了亮度高，有机发光二极管的价值还在于供给和控制有机发光二极管的电能可以直接转化为观众看到的光。这种光不需要过滤和处理。量子点也可能具有相同的结构，因此它们也可以直接从电产生光。现在控制有机发光二极管显示屏的电路已经开发出来，用量子点代替有机发光二极管应该很简单。今年年初，来自三星电子的研究人员正是做了这个实验。他们展示了一个由红色、绿色和蓝色量子点制成的实验量子点显示屏，由一个特殊的晶体管阵列供电和控制。但做这个实验的不止三星一家。最近，位于马萨诸塞州的QD视觉公司使用量子点来增白LED照明设备的输出。他们展示了量子点显示屏的原型，声称其效率和色彩水平可以与有机发光二极管显示屏相媲美。尽管QD视觉表示，在这种显示技术商业化之前还有很多工作要做，但该公司认为量子点显示器最终会比有机发光二极管更便宜。量子点技术可能不仅仅应用于显示屏。英国公司Nanoco的工程师认为量子点技术可以帮助产生太阳能。该公司计划通过调整太阳光的入射效果来提高太阳能电池的效率，使太阳能电池能够充分吸收更多的能量。对于这些太阳能电池来说，要取代现有的大规模发电方式，比如煤和天然气，最重要的是效率。