近日，由浙江大学叶志镇院士领导的团队再次在量子点技术上取得突破，解决了钙钛矿氯缺陷控制科学难题，并创造了460-480 nm显示用蓝光LED效率的国际纪录。这项研究成果吸引了海内外大量的关注，为中国在量子点领域再添一座丰碑。
作为被寄予厚望的新一代显示技术，量子点技术近年来已经成为中日韩等国的角力焦点，为了研发出更先进的量子点技术，各国都在该领域进行了大量的投资。从2014年TCL发布国内第一款量子点电视，到2024年取得全新突破，短短10年时间里中国在量子点技术上已经取得了大量成果，站在量子点领域前沿。
从电视到显示器，量子点技术正在被应用到越来越多的显示领域，成为高端显示领域的核心技术之一。不熟悉显示市场的读者，或许会感到疑惑：量子点技术有什么用？国内在量子点技术方面都有哪些成果与突破？
量子点的光影魔法
想要回答这些问题，首先要从显示技术的发展说起。在进入21世纪后，随着半导体技术的快速发展，显示技术也进入快车道，LCD显示屏虽然仍然是市场的主流，但是却有着不少的缺陷，比如色彩表现不佳、长时间使用后画质下降明显、对比度和亮度一般等问题。
为了解决这些问题，TCL、索尼等企业尝试着将量子点技术应用到显示屏的生产中。作为一种无机纳米半导体晶体，量子点拥有许多宏观晶体所不具备的特性，比如在光学材料非常重要的激发谱与发射谱性质上，量子点就有着宽激发谱和窄发射谱两种显著特性。
如何理解这个特性？首先我们需要知道，光之所以有着不同的颜色，是因为其有着不同的「波长」，比如当光的波长在450纳米到495纳米之间时，这道光在我们眼中就会呈现出蓝色，而当光的波长达到620-700纳米时，则会变成红色。光源在激发后，激发能量就会转变成不同波长的光，然后开始向外传递。
作为一种光学晶体，量子点的宽激发谱特性使其可以吸收多种不同波长的光子，进而达到更高的激发能级，也就是有着更多的能量来进行转化输出。与此同时，因为其窄发射谱的特性，量子点转化出来的光会高度集中在特定的波长，体现到宏观层面的效果就是量子点激发的光颜色有着极高的色彩纯度。
与之对比，传统LCD电视受限于激发原理，在显示面板的不同区域会因为光学材料的厚度、激发效率、老化等问题，显著影响色纯度（指单一颜色在屏幕上显示的纯净度和一致性）。虽然可以通过使用多层光学滤光片等方式调节和增强色彩纯度，但是这种做法费时费力成本极高，导致高色纯度的传统LCD电视售价十分高昂，而且同样无法解决滤光片因为角度、材料质量等因素所导致的偏色问题。
这个对传统LCD电视来说难以解决的痛点，在量子点领域却不是什么大问题，利用半导体技术批量制造的量子点有着更高的均匀性，解决传统光学材料因为激发效率等原因导致的色彩不一致问题。得益于量子点先天上的色纯度优势，量子点电视可以大幅度减少对光学滤光片的依赖，降低成本并减少因复杂光学结构所衍生的其他问题。
比如最新一代的量子点Pro 2024技术，色域值已经达到157%（BT.709），意味着可以显示的色彩是BT.709标准的1.57倍，能够呈现更丰富的色彩层次与细节。这里就是利用量子点的窄发射谱特性，通过对发射波长的调整，生成理想的红、绿、蓝三原色，从而实现大范围的色彩覆盖。
此外，其全屏色纯度也高达95%，这个参数在如今大尺寸电视成为主流的时代重要性凸显，全屏色纯度倘若太低，在实际观看时就会出现左上角与右上角的红色有着明显的过渡区别，十分影响观看体验。
在极高色域值和超高全屏色纯度两个优势的加持下，量子点电视在色彩表现上远超传统电视，而且，量子点技术相较于传统光学材料，在色彩寿命上有着显著优势，传统光学材料如荧光粉受温度、湿度、使用强度等因素影响，色彩表现会逐渐衰减。
而量子点材料则可以长时间保持稳定状态，并在寿命期限里一直保持高色彩表现，如今的前沿量子点材料如TCL的四元量子晶体Pro，其色彩寿命甚至达到10万小时，即使24小时不停播放，寿命也超过10年。
更关键的是，量子点材料的应用范畴非常广泛，LCD、OLED和Mini LED等主流显示面板，都可以利用量子点材料强化色彩表现和背光寿命。出色的特性与广泛的适用范畴，让量子点材料成为光学领域的一项革命性成果，更是有三位科学家因为在「量子点的发现和合成」方面所做出的杰出贡献，在2023年被授予诺贝尔化学奖。
而早在2016年，浙江大学化学系教授彭笑刚就在一次会议上直言：“量子点是人类有史以来发现的最优秀发光材料，其特性是有机类的发光材料无法比拟的”，并认为新一代电致发光量子技术最快5年实现量产，届时将会让OLED技术面临严峻挑战。
时间一晃眼已经过去8年，现如今的量子点技术已经成熟且大范围量产，即使是两三千元的入门级电视也能用上量子点材料。与此同时，市场调研机构DSCC前段时间发布了2024年Q2的电视市场数据，其中Mini LED总出货量同比增长68%，收入同比增长60%，在出货量与收入上首次超过OLED。
图源：DSCC
Mini LED能够取得如此成绩，量子点技术可以说功不可没，利用量子点技术在色彩方面的优异表现，配合Mini LED在亮度、对比度上的优势，TCL等品牌成功以更低的成本，实现了媲美OLED技术的显示效果，使得Mini LED电视成为各个价位市场的热销品类，并且仍在随着量子点技术的突破衍生出更多高端产品。
现在的量子点技术虽然已经十分成熟，但是依然有着广阔的前景，对于下一代量子点技术的研发也一直在进行中。开头我们就提到浙江大学叶志镇院士的团队取得了新突破，进一步解决了蓝光LED性能不足的问题，同时还解决了钙钛矿量子点导电与导热差的难题，大幅度提升红光LED的亮度与稳定性，实现了40万尼特的最高亮度记录。
可见，从技术层面来说，目前的量子点材料仍然有着很大的发展空间，比如第二代量子点技术将采用的电致发光量子点，只需要输入电力即可激发对应的光颜色，电致发光量子点材料所具备的自发光特性使其可以被制作成柔性显示层，并能够被应用到更广泛的领域。
「视界」革命已至
对比传统材料，量子点的优势如此多，但是为何在前几年却并不常见？归根结底，还是成本问题。
初代量子点电视主要基于量子点管方案设计，通过将量子点材料封装进微型玻璃管中，配合LED支架设计并将量子点玻璃管嵌入蓝光LED的光源里，打造出高纯度的背光源。该方案需要将玻璃管精准排列到背光模组中，并且确保固定过程中玻璃管不会受损，因此良品率一直难以提升，导致量子点技术难以普及到中低端市场。
为了让量子点技术得以普及，TCL在2015年率先提出量子点膜片方案，通过将量子点材料封装到聚合物薄膜中，不仅显著提升了量子点材料层的良品率，而且进一步提升了光转换效率，并且聚合物膜片相较于玻璃管有着更高的可塑性，使其可以被应用到更多种类的产品中，不再仅限于侧入式背光电视等寥寥数种产品。
不过量子点膜本身仍然有着一定的局限性，所以在2017年，TCL等厂商进一步开发出了量子点扩散板技术，将聚合物薄膜、量子点材料和扩散板合而为一。高度集成化的设计不仅提高了生成效率，而且也进一步降低了生成成本，使得量子点技术开始进入中端市场。
近年来，随着生产技术的成熟，量子点材料已经开始进入中低价位市场，特别是在TCL创新性地将Mini LED与量子点技术结合，推出QD-Mini LED电视后。利用Mini LED的分区背光特点与量子点扩散板技术，成功将量子点电视的尺寸、性能进一步推高，并且在Mini LED成本进一步降低后，让中低端市场的产品性能对比过去有了质的飞跃。
除了将量子点技术向更低层级的市场普及外，各大电视厂商也一直在探索量子点技术的上限，比如在更大尺寸的电视上应用量子点技术。但是，随着电视尺寸的增大，其对量子点膜涂布的控制精度要求也越高，为了实现这个目标，TCL进一步研发出行业精度最高的量子点涂布技术，并搭载在2023年发布全球首款115英寸的QD-Mini LED电视X11G Max，这款拥有5000尼特峰值亮度与20000+分区的产品，在海内外都得到了一致的好评。
早在2012年，TCL就已经开始布局量子点领域，并在过去的12年时间里，推动并迭代了多次量子点技术革新。如今TCL的量子点技术已经发展到第八代，全面升级的四元量子晶体Pro在均匀性、寿命、色彩覆盖、色纯度等方面都有着明显提升，让TCL成为国内乃至国际上的量子点技术领导者。
当下，TCL等厂商正在努力攻破第二代量子点技术，也就是电致发光量子点材料的量产化瓶颈，目前已经取得了不少成效。其中，TCL已经将红绿量子点材料的寿命提高到产业化水平，换言之已经具备了大规模商业生产和应用的能力。
最后唯一需要攻克的，就是作为三基色之一的蓝光量子材料，在这方面TCL也有所领先，目前已经将蓝光的外量子效率提高到量产化水平，意味着蓝光量子点材料已经具备了量产化所需的能效标准，并且在长时间使用后仍然具有一定的稳定性。
而在叶志镇院士的团队取得蓝光量子点技术的突破后，可以预见蓝光量子点材料的研发将会进一步加快，有望在未来的数年里实现全面的量产化。届时，量子点材料将真正成为一项独立于Mini LED、OLED、LCD等面板技术之外的新技术，凭借更长的使用寿命（OLED目前的使用寿命仅在1万-3万小时左右）和更优秀的色彩、亮度表现，量子点材料的未来前景将变得更加广阔。
从追赶者到领导者
量子点技术的飞速发展和广泛应用，已经彻底改变了电视行业的技术版图，凭借极高的色域值、出色的色彩纯度和持久的色彩寿命，解决了传统显示技术在色彩表现、亮度、对比度等方面的诸多局限，也让量子点材料确立了其在新一代显示技术中的核心地位。
在这场技术革命中，TCL作为全球量子点技术的先锋，凭借其持续的研发投入和技术创新，成功地将量子点电视从高端市场普及到中低端市场，甚至创造出多项行业第一，显著提升了量子点电视的市场占有率和消费者认可度。
从最早的量子点液晶电视到如今的QD-Mini LED电视，再到未来的电致发光量子点电视，TCL始终站在技术的最前沿，引领着行业的每一次进步。通过不断优化材料性能、提升制造工艺，TCL不仅在技术创新上保持领先，更在量子点技术的商业化应用上树立了全球标杆，展现了中国企业在高科技领域的创新能力和竞争实力。
如今，中国在量子点技术领域达到了世界领先水平，也表明中国企业有能力在全球显示市场中占据重要地位，让世界看到中国品牌的力量。
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