為什么量子點被學術與產業(yè)技術研究人員關注？

白光LED已經在人們生活中得到了廣泛應用，藍光LED與下轉換熒光材料結合的白色光源，這種光譜可調控的白光解決方案已經應用在了諸多消費級產品當中，無論從液晶顯示面板的背光源到LED照明燈泡。隨著市場需求的提升以及技術革新，LED白光光源已經從最初的追求滿足高效率，高亮度轉變?yōu)榭煽毓庖约案叩念伾焚|。我們針對下轉換熒光材料，介紹一些有關LED顯示與照明的新技術方向。了解我們?yōu)槭裁匆褂昧孔狱c作為下一代光轉換材料應用在LED顯示與照明中。

高品質照明

傳統(tǒng)的LED照明一般是藍光LED結合YAG熒光粉組成的白光，具有高光效、低成本等優(yōu)點。但其光譜與人們習慣的太陽光來講還有一定差距，提升顯色指數(shù)的方向主要是通過添加多種下轉換熒光材料，如多種顏色寬譜熒光粉，使得LED白光光譜更接近全光譜范圍。但有人卻反其道行之，嘗試使用窄半峰寬的多色激光組合作為白光光源，來檢驗是否能被人們所接受。

來自美國能源部桑迪亞國家實驗室（SNL）的研究人員J．Y． Tsao用藍、綠、黃、紅四種顏色的激光組合成白色光源。

圖：四色激光白光照明原理圖

該團隊很好奇，二極管激光器的白光是否會影響人眼，而不像LED產生的白光。 為了檢驗這個問題，研究人員在新墨西哥大學高科技材料中心開展了一系列測試。通過四色激光與白熾燈做對比，通過四十名志愿者的盲選測試，在志愿者對于光源的選擇上沒有顯著的偏好，這意味著激光作為白光光源與傳統(tǒng)白熾燈所具有的高顯色指數(shù)對于人們作為照明使用者來說差別不明顯。該研究結果對于我們使用窄峰寬光譜組合作為白光光源是非常有借鑒價值的。

寬色域顯示

基于LED背光的液晶顯示技術目前是電視與手機市場的主流，LED作為白色光源，需要經過多種處理形成RGB像素點來產生可被人感知的圖像。

圖：液晶電視拆解原理圖

不同顏色的像素點主要通過背光光源結合濾光片實現(xiàn)，這里先不展開講，我們有機會再詳細介紹。傳統(tǒng)熒光粉具有較寬的半峰寬，在經過濾光片后會被吸收其多余光譜的能量，這不僅造成了效率的下降，其透過濾光片的光譜的半峰寬也較寬，色域覆蓋面積不夠光。如下圖所示，如果我們擁有較窄的半峰寬光譜如24nm的紅、綠、藍色光，那么他們的大部分光譜可直接通過濾光片，其色域可大幅超過NTSC的標準。

圖：量子點與不同半峰寬色域面積

說到這里也許有人已經發(fā)現(xiàn)，圍繞高品質照明與寬色域顯示，都提到了一個重要的參數(shù)，就是窄的半峰寬光譜。量子點（Quantum Dots）材料的粒徑一般介于1～10nm之間，由于電子和空穴被量子限域，連續(xù)的能帶結構變成分立能級結構，因此發(fā)光光譜非常窄（20－30nm），色度純高，色域廣，可大幅超過NTSC的色域范圍（＞100％）；同時通過彩色濾光片光吸收損耗小，可實現(xiàn)低功耗顯示。由于量子限域效應，同一種材料只需要變化量子點顆粒尺寸即可實現(xiàn)整個可見光譜區(qū)的覆蓋?？梢詫⒍喾N不同尺寸的量子點按照一定比例混合，實現(xiàn)類似于太陽光的自然光色，得到較高的顯色指數(shù)。量子點正是由于具有以上特性，被學術與產業(yè)技術研究人員關注。