2024年5月底，欧盟加强了对电子设备中有毒金属镉的使用限制，更新了自2017年起实施的一项规定。但业内人士表示，欧盟的新法规不会对显示器业务产生太大影响，因为大多数制造商已经在全球范围内生产符合新限制要求的产品。

十多年前，镉首次被用于显示器，用于生产量子点 (QD)，这是一种半导体晶体，在受到光或电作用时，会根据其大小产生不同的颜色。量子点也可以由磷化铟等其他材料制成，它被广泛用于在 LCD 显示器中进行颜色转换，方法是将 LED 背光中的白光或蓝光“降频”为红光或绿光。结果是生动的色彩再现，包括具有宽色域的高动态范围 (HDR)。

镉也是欧盟委员会（欧盟执行机构）通过其《限制使用有害物质指令》（RoHS）所监管的元素和化合物之一，该指令于 2006 年开始实施，旨在限制消费电子产品中有害化学物质的使用。RoHS 规则（特别是 2011/65/EU 指令）管理铅和汞等物质的使用，通常以百万分率 (ppm) 为基础设定限制。例如，“同质部件”中铅和汞的限量为 1,000 ppm，而镉的限量为 100 ppm。

如果能提供强有力的论据证明使用受限材料优于替代品，例如显著的性能、效率或相关的环境效益（例如，更少的电力消耗），则有可能获得 RoHS 规则豁免。此类豁免请求通常由外部机构评估，然后向欧盟委员会提出建议。

镉已根据此类豁免（豁免 39）用于照明和显示器，该豁免是在德国 Oeko 研究所经过长时间评估和推荐后于 2011 年由欧盟委员会批准的。当时，基于硒化镉的量子点比任何替代品都更高效、更可靠，3M 等公司正在开发用于封装薄膜。欧盟委员会批准了一项豁免，允许“每平方毫米发光面积含 10 微克镉”，即每平方米含 10 克镉，大约相当于一台 65 英寸电视的大小。

Palomaki Consulting 的老板兼首席科学家 Peter Palomaki 表示，虽然单位不同，但实际镉含量远高于 RoHS 规定的 100 ppm 标准限值。2017 年，豁免条款随后修改为豁免条款 39(a)，允许每平方米发光面积的镉含量仅为 0.2 克。Palomaki 承认，欧盟规则中不同的计量单位可能会造成混淆。

“每平方米每单位面积 0.2 克基本上表示整个屏幕面积可以使用多少，这与 ppm 测量值（质量除以质量）完全不同，”Palomaki 解释道。“ppm 测量值表示一个部分，一个均质部分，无法物理分解成小部分。”

虽然豁免条款 39(a) 规定的 0.2 克门槛原本将于 2019 年 10 月到期，但该门槛一直延续到 2024 年，而欧盟委员会考虑了照明和显示器制造商提出的几项延长门槛的请求。在 Oeko Institute 于 2022 年底就镉的使用情况进行了另一次深入评估和建议后，欧盟委员会就新的建议征求了公众意见，有效期至 2023 年，然后于 3 月份对其进行了投票。

更新后的规则《豁免 39(b)》直到 5 月 21 日才正式发布。制造商现在有 18 个月的宽限期，直到 2025 年 11 月 21 日，以完全遵守新规则。

“过去七年来，他们必须遵守 0.2克 这个数字，”Palomaki 说。“100 ppm已经无效，0.2 克才是现在的规定。18 个月后，0.2克 将会消失，并恢复到 100 ppm，这是适用于所有产品的广泛标准。100 ppm 适用于您的烤箱、微波炉和冰箱。所有消费电子产品都有 100 ppm 的欧盟 RoHS 要求。因此，电视和显示器将恢复到镉的标准 100 ppm 限制。”

虽然从技术角度来说，满足 RoHS 规定只是在欧盟国家销售电视机的必要条件，但欧盟是一个庞大的市场，Palomaki 和 Yurek 都希望制造商能够确保其电视机符合新规定。Yurek 表示，一般来说，原始设备制造商 (OEM) 不愿意为不同国家生产不同的型号。这也包括大量生产 LCD 电视机的中国制造商。

“他们希望拥有可以运往世界各地的 SKU，而这是最难满足的规定，”Yurek 说道。

鉴于电视机的典型制造周期，新款电视机于一月份发布，春末上架，并在假日季节批量销售，所有电视机制造商需确保其 2025 年生产的电视机符合新规定。

“现在，大多数都已经这样做了，”Yurek说道。

镉豁免条款的修改意义重大，因为之前的豁免条款 39(a)（引用欧盟指令）“没有区分镉基材料嵌入量子点的不同配置”。而新的豁免条款则有区分。

根据该指令附带的一份欧盟解释性备忘录，量子点的三种主要应用是：“边缘技术”，其中量子点被整合到靠近 LED 芯片的远程组件中；“表面技术”，其中量子点被封装在覆盖整个显示区域的薄膜中；以及“片上技术”，其中量子点直接放置在 LED 表面并封装在其 LED 封装内。

根据豁免条款 39(b)，现在只有这第三个片上应用不受镉限制，并且只能用于显示器，该条款允许“将降频半导体纳米晶体量子点中的镉直接沉积在 LED 半导体芯片上，用于显示器和投影应用”。限制为每平方毫米 LED 芯片表面的镉含量最高为 5 微克，每个设备（即显示器）的最大含量为 1 毫克。所有类别的豁免将于 2027 年 12 月 31 日到期。

欧盟委员会在解释其决定时表示，边缘应用，例如索尼早期的“Triluminos”侧光式液晶电视，其量子点封装在玻璃管中，已经过时。与此同时，用于表面应用的无镉量子点替代品现已随处可见，而表面应用历来使用镉最多。欧盟表示，固态照明应用也有无镉片上技术替代品，这就是为什么照明未被纳入更新的豁免范围。但相比之下，显示器无镉片上技术的开发落后，可能还需要四到五年时间。

欧盟委员会表示：“对于微型显示器等一些新技术，目前还没有市场上可用的无镉替代品，也没有像镉QD片上配置那样可靠的配置替代品。”

虽然豁免条款 39(b) 中的变化似乎会对使用 QD 的当前 LCD 和 QD-OLED 设备产生重大影响，但事实是，自 2013 年推出首款支持 QD 的电视以来，QD 中镉的使用量已大幅减少。首先，一些世界领先的电视品牌从未在其 QDEF 电视机中使用过镉，而是依赖于磷化铟制成的 QD。其中包括三星和 LG 这两个最大的品牌。索尼也不再使用镉。

QDEF 产品的第二种类型是含有一些镉，但符合 RoHS 规定，因为镉含量低于 100 ppm 的限制。这些设备可能含有 90 ppm 的镉，甚至高达 99 ppm。根据欧盟规定，制造商有义务在设备背面贴上“无镉”图标，即“Cd”上的十字标记，就像使用磷化铟 QD 的设备一样。

Yurek 和 Palomaki 都表示，目前尚不清楚剩余的片上镉豁免将如何对 microLED 开发产生影响，从制造的角度来看，这仍处于起步阶段。

“这很难，因为目前还没有一个被广泛接受的、适用于 microLED 上 QD 的实施策略，”Palomaki 说。“有很多不同的想法。你可以在每个 microLED 上直接进行喷墨打印。你可以创建一个带有容器的 microLED，然后将 QD 放入容器中。容器的壁可以是倾斜的，也可以是直的，所有这些都会改变最终需要实现颜色转换的 QD 数量。但芯片尺寸保持不变。因此，从理论上讲，实现颜色转换的方式可能会因公司而异。”

无论如何，Palomaki 预计 microLED 制造商将确保他们满足 5 微克的限制，或者最好是 100 ppm 的限制，“这样他们就再也不用担心这个问题了。”