全球第八化學家開課:電視能被列印出來

2025-05-21 23:49:11

    我入職家電頻道時正好趕上小米樂視開始發布網際網路電視的檔口，當時感覺這個行業湧現出了前所未有的活力，競爭變得更為激烈、產品和宣傳思路也更年輕和網際網路化，而且所能夠買到的電視也更加的經濟實惠。然而在這個行業久了逐漸就會知道，目前絕大多數國內的電視品牌所做的工作都是組裝，從國外、臺灣或是大陸採購面板，組裝生產，經歷這麼簡單地加工之後就流向市場了，真正能夠帶動顯示技術革命的事件往往發生在國外品牌上。

    然而這種現象正在逐步發生著改變，就像新聞中說的那樣，電動汽車給了中國汽車行業彎道超車的能力，它讓國內汽車產業可以跨過與工業發達國家的技術沉澱，站在新能源汽車起跑線上參與全球電動汽車的競爭。

    目前的電視圈也有些類似的跡象，在這個4K、HDR、OLED、量子點等技術在短時間內不斷湧現的時代，顯示技術的創新也如同和競爭一樣變得更為激烈。在4K已經成為絕對主流之後，HDR技術也已經霸佔了所有高端的電視新品。留給這個時代的疑問還有一個，到底誰才是未來顯示技術的主流，業界的答案是傾向於OLED的，因為它是一種顯示技術的徹底革命，如同從CRT到液晶的轉變，液晶技術到OLED也是一種全新顯示技術原理的變革。

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全球第八化學家開課講解顯示技術

    但是，早在2007年就初現雛形的OLED技術發展了近10年也沒有成為主流，時至今日它依舊面臨著生產良品率的考驗，所以現在的OLED電視依舊很貴且小眾。就在OLED這麼「龜速」發展的期間，另一種現實形態出現了，它就是量子點，從索尼、三星、TCL、海信等諸多品牌都在使用這項顯示技術，它的出現給液晶電視可以從色彩表現力上完勝OLED的優勢，因此OLED是否能夠替代液晶電視便成為了懸念，而在上周我們參加「科學家面對面——量子點顯示科普大講壇」之後，本來堅信OLED的我出現了動搖甚至是選擇的偏移。

彭笑剛教授

    這次TCL舉辦的講壇活動並沒有講述TCL的產品，它是一場純粹的量子點技術科普，而且還讓我們文科生很「頭疼」，因為主講人是浙大的化學系教授，更讓人興奮地是這位彭笑剛教授的背景。根據百度百科的資料顯示，他是國際頂尖的納米材料學家，有多頂尖？湯森路透公司發布了依據過去10年中所發表研究論文的影響因子而確定的全球頂尖一百名化學家榜單，彭笑剛教授名列第八，簡單說就是化學家全球第八，讓我這樣的文科生去聽一位世界級化學家的講座還真有些難度，但卻並非如此。

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量子點是一種高新技術材料

    如果是以往的電視科普或產品發布會，肯定是以產品技術或賣點作為主題的，然而你見過有企業給你科普資源危機和高新材料嗎？根據彭教授介紹，地球的再生能力完全依靠太陽能，按照1961年的標準，人類活動便使用了地球再生能力的70%、80年代達到了100%，1999年已經是120%，如果按照歐美人2010年的生活標準推算，人類需要5個地球才能支撐。當然，不可能全球都按照美國的生活和生產標準運行，因為這個佔全球5%人口的超級大國用掉了全球40%的資源。

    為了限制篇幅，彭教授之後講解的資源與回收的關係就不做介紹了，總之現在的回收效率並不高，因為發達國家把垃圾處理拋給了依靠手工作業的發展中國家。在彭教授看來，對於像我國還有印度這樣的後起大國，面對已經存在的自然資源短缺現狀，突破這一問題的核心應該是高新材料的發展和應用，讓過去沒有被使用的物質變得有用，同時不給自然造成負擔。

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人類歷史上最優秀的發光材料

    量子點就是這樣的高新材料之一，因為它是在在原子、分子水平上對物質進行了重構、實現了革新或者更好的性能、還能夠改變人類的生活方式。量子點的應用前景包括顯示、太陽能電池、生物標記等多個領域，目前應用最廣泛的還是在顯示領域，彭教授一句話概括說「量子點有可能是人類有史以來發現的最優秀的發光材料」。

    量子點是溶液半導體納米晶體，直徑只有1-100nm，相當於頭髮絲寬度的萬分之一。它能夠通過改變量子點的尺寸而發射出藍色、綠色、紅色、黃色等等的光，需要哪個波長就能夠做到哪個波長，這樣光學特性的物質是第一次出現在人類歷史上，此外量子點發光還具備色純度高的特性，這點我們從以往對量子點電視的接觸中就不難看出，因為很久以前就有量子點電視可以達到110%NTSC色域了，而OLED想要破百都難，量子點高純度的RGB背光為提升色彩顯示範圍提供了技術優勢。

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BT2020到來後
色域破百與液晶和OLED徹底無緣了

    在如今，這套使用了數十年的電視標準（NTSC）已經不能夠滿足顯示技術發展需要了，所以引領全球拍攝技術的好萊塢想要力推全新的BT2020標準，它的色彩空間可以覆蓋到人類肉眼所能夠感知的所有顏色。完整BT2020標準的色域覆蓋面積相當於140%的NTSC，量子點的極限也就僅僅可以達到100%BT2020，LED液晶和OLED技術想要達到這樣廣域的色彩範圍則是無法想像的。

馬蹄形色域空間圖最外圈藍色虛線為BT2020標準顯示空間

實線為量子點光譜，虛線為OLED

    液晶電視想要突破色域空間限制，可以將背光中出除RGB以外的其他顏色光線全部過濾掉，這樣做雖然思路有效，然而能耗上並不實際，現有液晶電視的背光在經過液晶、濾光片、偏光片後就已經損失太多光效了，100瓦背光透過液晶面板出現在視野的光或許只有區區幾瓦，如果對背光的過濾更加嚴苛，功率肯定還要大幅提升才行。

    而OLED陣營呢，你需要知道的是目前的OLED電視大多以白色OLED「背光」加彩色濾光片做顯示的，成像原理有點類似液晶電視，只不過OLED自發光的特性無需背光模塊的介入，這也就是當前OLED（WOLED）電視色域不高的原因。真正的OLED 應該是RGBOLED，就是每一個像素對應著可以獨立發光的三色OLED子像素，然而這種做法的生產良品率遠遠低於WOLED，所以至今也沒有在大尺寸面板上普及。

    與現在的液晶顯示技術相比，OLED的優勢在於黑場、柔性，因為可以獨立控制像素髮光，純碎黑色是"燈箱"般液晶電視所永遠無法達到的，柔性就更不用說，前凸後翹的曲線早就讓OLED玩脫了，誰也沒見過這麼新鮮的電視機。

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第二代電致發光量子點
高色域的「OLED」技術

    在彭教授看來，OLED的這種優勢只是短暫領先，因為在第二代量子點技術到來後，它可以達到與OLED一樣的像素級自發光，而且還是高亮高純度的三原色自發光。

    當前我們看到的量子點技術被彭教授歸納是第一代量子點，它使用光來「催化」發光，原理大致是通過藍色LED背光激發液晶面板上的量子點膜片帶來綠色和紅色，這樣便能夠產生完整的三原色，或者是用量子點的背光源替代LED。雖然這些技術已經令色域達到有效提升和超越了，但這也不是量子點的終極表現。

第二代量子點技術通過量子來發光（左側）

    第二代量子點技術將用電取代光，一個電子和一個空穴同（對應著陰極陽極，像素結構與OLED一樣）時到達一個量子點便能夠發光，這為量子點帶來的也是如同OLED一樣的像素自發光能力，因為每一個量子點「模塊」都能夠被電子控制發光了，過去則是背光的激發產生「整體」的光源再通過液晶偏轉過濾或顯示。

    如果量子點真的做到的電致發光，它將與OLED具備一樣的「自發光」特性，黑場自然就可以媲美OLED了。然而在色彩表達上，因為量子點色譜窄的特點，它的三原色純度遠遠優於OLED，所以量子點將在電致發光的時代超越OLED電視。

電致發光的量子點模塊

    在講壇現場我們已經見到了電致發光的量子點模塊，也就是說這種發光原理已經可以實現，而現階段將要解決的是如何將他們縮小並均勻固定在「面板」上，注意，我沒有說液晶面板，電致發光量子點技術實現後，液晶的每一個像素都將變成像素級背光，通過三原色混合就能實現圖像顯示了，無需液晶控制已經背光濾色。

    將量子點模塊縮小是最難實現的技術壁壘，OLED也面臨著類似的困境，目前OLED採用的技術路線是真空蒸鍍，需要在真空環境下將有機材料加熱蒸發並鍍在ITO玻璃上成膜，除了這個有機層，用於它發光的電級以及蒸鍍保護層也要被真空蒸鍍在玻璃面板上，以上只是它複雜工序中的極少一部分。

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未來 電視有可能是被列印出來的

    第二代量子點技術想要實現的加工方式是列印，因為現有量子點技術就是通過溶液加工的納米晶體，它可以被製成「量子點墨水」通過類似噴墨列印的技術被列印在塑料膜中，如果技術可以實現，在加工能效以及良品率等等層面都將超越OLED的真空蒸鍍，想想被列印出來的A4紙，量子點電視的柔性也就順理成章了，而且似乎可以通過覆膜列印在任何平滑物體上。

量子點列印的小丑魚 注意20um的比例尺

    而且量子點列印技術已經距離我們不算遙遠，搜索資料發現有瑞士研究人員用量子點列印技術列印出了噴墨圖像，這是一個長0.115毫米、寬0.08毫米的熱帶小丑魚的彩色圖像，大小只有小丑魚的1/3000，每英寸擁有25000個像素點，RGB單個量子點之間相距500納米，這麼來看以後4K、8K解析度都會瞬間落伍了。當然，量子點列印技術用作電視還需要列印出用於量子點發光的電極以及將量子點列印和封裝在膜片或面板上等等問題，對此彭教授預測可以在3年後從研發進入產業化階段，5年應該是量子點列印技術產品化的時間。■