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量子点 (QD) 是一个在部分消费电子业务中广泛使用的科学术语,指的是一种相对较新的技术领域,它
已悄然在显示行业中发挥重要作用。
引起高度关注的原因很简单:QD 提供了非凡的图像质量。
这些是极小的半导体颗粒-直径只有 2-10 纳米 (nm)。由于体积小,QD 具有独特的光学和电学特性。QD 最令人兴奋的特性之一是它的大小和颜色之间的关系。量子点的大小和形状可以在制造过程中精确控制,从而使这种纳米技术“易于”扩展,非常适合用于各种显示应用。
QD 产生颜色的主要方式有两种。首先,当特定波长的能量被注入 QD(光子的形式)时。这个过程称为“光致发光 (PL)”。QD 被激活并以精确的窄光谱发射光。其次,当电能以电子形式注入时,即所谓的“电致发光 (EL)”,电极产生的“空穴”和相应的 QD 会发出独特的彩色光。
首先,让我们看看这些现象背后的物理学原理,以便更好地理解为什么量子点 (QD) 能够发光,以及为什么光的波长(决定特定颜色)取决于量子点本身的大小。
当 QD 中的电子被激发时,就会发生光致发光。在光的影响下,被激发的电子会“跃迁”到更高的能带。随后是弛豫过程,在此过程中,光子回落到较低的状态,然后重新组合并重新辐射到能带中。
量子点独特的可控特性可以用两种纳米级现象来解释:限制效应,以及由于这些彩色粒子电子态的离散性,量子点如何被量化。
量子限制效应根据能级和
电子能带中的间隙来描述电子。当晶体的尺寸太小而无法与其波长相比时,就会观察到量子限制效应。在这些情况下,电子的限制程度和出现的孔的大小取决于材料特性——尤其是玻尔半径。因此,量子点特性与尺寸有关,并且它们的激发被限制在三个空间维度中。
限制能量的释放是量子点的关键特性,它解释了 QD 的大小与其发射光的频率之间的正相关关系。
与在带内具有连续能级的体半导体不同,量子限制效应会产生一个大的带隙,具有可观察的、离散的能级。由于这种量子化带隙,量子点可以发出非常一致的光波长,可以通过改变量子点的大小(或者换句话说改变能级)来微调
由于量子点出色的光学特性,该技术非常适用于显示器设计和制造。
因此,让我们将这种量子物理学与显示器中的量子点联系起来,看看为什么球形量子点已经有效地工作——由于它们的高表面积和体积之间的精确比例。
由于这种现象,量子点可以在尺寸发生变化时从相同的材料发出各种颜色的光。更重要的是,由于对不可避免地产生的纳米晶体的尺寸进行高度控制,量子点可以在制造过程中进行微调,以在生动的图像中发出所需颜色的光。
尽管今天的显示器无法实现人们可以看到的所有颜色,但 BT。2020. 现在可以通过先进的显示技术实现色彩层次。所以,BT。2020.标准对于衡量显示性能来说变得极其重要。QD-OLED 是行业领先的自发光显示器,可产生带量子点的蓝光,提供最广泛的 BT2020 覆盖率- 90.3% ( TV ) 、80.7% ( MNT)。
生产显示器的三种原色的另一个问题是尽量减少混合颜色的问题。例如,如果您测量显示器的红光,您可以看到许多相邻的颜色波长。
幸运的是,QD-OLED 与其他显示器之间有一个重要而明显的区别——三星显示器的 QD-OLED 可产生非常理想的行业领先窄带波长。
与其他显示器相比,QD -OLED 可以产生三种基色中最细的波长,并且可以显着减少不需要的混合波长。秘密在于量子点本身的高效率。
本文介绍了量子点技术的基本功能和原理,以及如何将其应用于当今的显示器。由于科学技术在显示应用领域仍在不断发展,实现量子点和改进其结构的进一步挑战仍有待观察。然而,如果过去的成功有任何迹象,那么随着时间的推移,QD-OLED 技术可能会进一步改进。