與傳統 LCD 技術（左）相比，量子點（右）提供更美麗、更生動和更逼真的色彩表現。

量子點已迅速成為顯示器行業的下一個重大進步，因為越來越多的電子顯示器制造商將這些出色的微型半導體整合到他們的背光單元 (BLU) 中，與傳統的基于熒光粉的發光二極管相比，提高了色純度。 LED）背光液晶顯示器（LCD）。??

這種興奮是由量子點有效吸收光（通常是藍色 LED 的光）并將其轉換為非常特定的紅色和綠色的獨特能力所推動的——提供比傳統 LCD 技術更美麗、更鮮艷、更逼真的色彩性能。??

有了量子點，LCD 屏幕終于具備了與 OLED 產品抗衡的能力。量子點還為顯示器制造商提供了一種易于集成到其產品中的解決方案。與需要對生產線進行全面且昂貴的檢修的 OLED 不同，量子點利用現有的 LCD 基礎設施，幫助制造商將創新的新技術帶給消費者，而不會產生額外的費用或復雜性。?

此外，量子點技術的靈活性（因為這些粒子很容易通過改變它們的尺寸來調節）適用于所有尺寸的顯示器——從大型高清電視到平板電腦和手機等小型設備。? ?

克服傳統色彩三角困境

由于色域限制，紅色和綠色傳統上難以在顯示器上模仿，這限制了飽和度水平。更廣的色域使制造商能夠根據人眼看到的顏色更好地匹配顏色，因此屏幕上的圖像看起來更逼真。?

今天，平均色域約為 DCI-P3 顏色三角形的 72%——這意味著紅色更接近橙色。在 100% 色域下，觀眾可以享受到真實、精確的紅色。然而，通過現有技術實現 100% 色域需要在亮度或效率方面進行權衡。該方法涉及大量使用彩色濾光片，最終導致效率損失增加。

圖 1：彩色三角形，寬三角形表示顏色較好，而窄三角形表示顏色較差。

量子點為這個問題提供了解決方案。它們的高飽和發射可以通過濾色片而損失更少，從而在不犧牲亮度的情況下實現 100% 的 DCI 顏色三角形的高色純度。 ?

將量子點集成到 LCD 屏幕中的三種方法

為了實現向 LCD 屏幕提供近乎完美的彩色量子點，需要考慮三種方法： ?

片上，量子點直接沉積到 LED 封裝中

在邊緣，量子點集成在一個組件中，例如一個薄玻璃管，該組件遠離 LED，但靠近 LED

表面上，其中配置使用覆蓋顯示器表面區域的遠程量子點薄膜

雖然它的材料消耗最高，但表面幾何形狀提供了在室溫附近運行的優勢，并且更容易且更具成本效益地集成到封裝顯示架構中。?

使用表面上的方法，結合到位于 LED 光源和 LCD 面板之間的薄膜中的量子點被藍色 LED 發出的光“激發”，將其中的一些轉化為非常純的綠光和紅光。因此，LCD 面板接收到更豐富的白光并擴大了顯示器可以再現的顏色范圍。? ?

超越鎘問題

需要注意的是，并非所有的量子點都是平等的。迄今為止，許多為顯示器市場提供種子的量子點產品都含有鎘。鎘是一種有毒重金屬，由于其對人類健康和環境的威脅，其使用受到歐洲和其他環境立法的限制。例如，歐盟的限制使用某些有害物質 (RoHS) 指令限制了可包含在歐洲市場的電氣和電子設備中的鎘、鉛和汞的數量。鎘在均質材料中的含量限制為 100 ppm——這個數字比汞和鉛的含量低 10 倍。??

鎘的存在阻礙了量子點在設備中的廣泛采用，使顯示器制造商無法從消費者手中實現技術和產品的好處。然而，對無重金屬量子點的合成和大規模制造的研究越來越受到關注。無鎘量子點為制造商和消費者提供了一種更安全、更可持續的選擇，為他們提供了與該技術相關的所有色彩優勢，而沒有與毒性或潛在監管限制相關的風險。 ?

超越基于鎘的量子點

用于顯示應用的可見光發射無鎘量子點的研究主要集中在磷化銦上。然而，用于背光應用的磷化銦的缺點之一是發射光的半峰全寬 (FWHM) 比 II-VI 材料（例如鎘）寬一些。這部分源于磷化銦中的量子限制效應比鎘中的強，導致發射波長相對于給定的顆粒尺寸變化產生相對較大的變化。 ??

這意味著需要更窄的粒度分布才能獲得與鎘基量子點相同的 FWHM。對于顯示應用，使用具有更寬 FWHM 的量子點使得最大化色域成為一項挑戰。?

為了克服這個問題，Nanoco 開發了一種獨特的不含鎘的半導體合金量子點矩陣。通過調整量子點的結構并允許操縱鍵合相互作用的強度，可以減少量子限制效應。結果是 Nanoco 在縮小 FWHM 和提高其無鎘量子點的光致發光量子產率方面取得了相當大的進展，使其在 LCD 中的性能與鎘對應物幾乎相同。 ?

研究證明了無鎘量子點的高性能

Nanoco 開發了一種通用的分子播種方法，可以很好地控制量子點的生長過程。此外，該工藝允許在特定時間替換含有所需元素的前體，與前體配體設計一起，能夠控制前體分解的機制，在需要時最大限度地合金化。??

為了證明無鎘量子點在表面配置中的功效，使用一種薄膜制備了 BLU，該薄膜由 Nanoco 在樹脂基質中的紅色和綠色無鎘量子點組成，由藍色 LED 照明。該影片針對 Digital Cinema Initiatives P3 (DCI-P3) 色彩空間進行了優化，色彩三角形顯示 95–98% 的覆蓋率（取決于所使用的濾鏡）和接近國際照明委員會 (CIE) 的白點應用彩色濾光片后的標準光源 D65。?

研究結果表明，由無鎘量子點組成的薄膜色域明顯大于常規黃色熒光粉Ce:YAG BLU，與鎘基量子點電視的色域相當。這表明，盡管存在技術挑戰，但無鎘量子點和薄膜可以實現出色的光學性能。?

隨著分子播種技術的進一步進步，我們設想未來將實現更窄的 FWHM 值。不僅通過使用具有更窄 FWHM 的量子點，而且隨著該技術被更廣泛地采用，通過調整濾色器以用于量子點而不是用于傳統的稀土熒光粉，色域將得到進一步改善。??

研究還評估了使用無鎘量子點制備的 BLU 的壽命。在 3000 小時的測試中，光致發光強度保持穩定。使用數據的對數外推，這產生了至少 30,000 小時的預計壽命，這對于電子顯示設備來說已經足夠了。??

結果表明，該公司的無鎘量子點為 LCD BLU 應用提供了一種可行的替代方案，可替代使用鎘基量子點的商用顯示器，而無需使用有毒重金屬。??

隨著限制使用重金屬的立法越來越嚴格，無鎘量子點被獨特地定位為市場上面向未來的量子點顯示技術。得益于這項創新技術，對于制造商和消費者而言，未來確實看起來更加豐富多彩（并且更安全）。?
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