你相信光嗎？這句話對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)或許就是個(gè)網(wǎng)絡(luò)流行梗，但對(duì)電視行業(yè)來(lái)說(shuō)卻是真實(shí)寫(xiě)照。

當(dāng)然，這里的光指的是人類(lèi)真正能“看見(jiàn)”的光。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是人的眼球能感應(yīng)到的三種光，即紅光、綠光和藍(lán)光。人的大腦通過(guò)接收這三種光傳遞過(guò)來(lái)的神經(jīng)信號(hào)，在腦中生成了五顏六色。后來(lái)的電視、電腦、手機(jī)等屏幕根據(jù)這個(gè)原理，讓人能看到各種各樣色彩艷麗的畫(huà)面。

無(wú)論是最早的CRT，還是后來(lái)的LCD和LED，亦或是現(xiàn)在的OLED和QLED量子點(diǎn)，人們都在追求更清晰的技術(shù)路線，真實(shí)還原人類(lèi)雙眼——從眼球的感知細(xì)胞靠“光”看見(jiàn)色彩，到借助大腦傳遞的神經(jīng)信號(hào)描繪出繽紛世界，以智能電視為代表的顯示設(shè)備掀起了一場(chǎng)科技風(fēng)暴。

關(guān)于“光”的科技想象在這場(chǎng)風(fēng)暴中不斷開(kāi)拓，被譽(yù)為“人類(lèi)有史以來(lái)發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀發(fā)光材料”的量子點(diǎn)真正走進(jìn)大眾視野。

群星閃耀，發(fā)光魔法點(diǎn)亮科技樹(shù)

去年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布了獲獎(jiǎng)名單，當(dāng)瑞典皇家科學(xué)院將獎(jiǎng)項(xiàng)授予蒙吉?巴文迪、路易斯?布魯斯和阿列克謝?伊基莫夫，以表彰他們?cè)凇鞍l(fā)現(xiàn)和合成量子點(diǎn)”方面的貢獻(xiàn)時(shí)，閃耀人類(lèi)科學(xué)的量子點(diǎn)迎來(lái)高光時(shí)刻。

什么是量子點(diǎn)？通俗來(lái)說(shuō)，可以理解成納米量級(jí)大小的半導(dǎo)體粒子，由數(shù)百或數(shù)千原子組成。當(dāng)晶體進(jìn)入納米尺寸接近電子的德布羅意波長(zhǎng)，會(huì)受到電子和空間限制，形成類(lèi)似于原子的不連續(xù)能量結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就是量子限域效應(yīng)。

由于量子限域效應(yīng)，量子點(diǎn)的性質(zhì)介于大塊半導(dǎo)體和離散原子或分子之間，量子點(diǎn)的能隙和發(fā)光波長(zhǎng)與其尺寸和形狀有關(guān)，因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)尺寸和形狀，從而實(shí)現(xiàn)由藍(lán)光到紅光多種顏色發(fā)光以及更高純度光源的精準(zhǔn)控制。

要搞懂量子點(diǎn)，就不得不提量子。自17世紀(jì)牛頓經(jīng)典力學(xué)建立以來(lái)，能量連續(xù)性假設(shè)就在物理學(xué)中深深扎根。20世紀(jì)初，普朗克率先提出的量子概念揭示了能量的離散本質(zhì)，打破了經(jīng)典力學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)的統(tǒng)治地位，并開(kāi)啟了一扇通往“量子點(diǎn)”世界的大門(mén)。

1937年，赫伯特?弗勒利希經(jīng)過(guò)計(jì)算后提出，微小顆粒的材料特性可能與尺寸相關(guān)，而顆粒的尺寸會(huì)影響顏色等物理特性。幾十年后，研究人員利用一種分子束，在大塊材料上制造了一層納米薄涂層材料，涂層的光學(xué)特性會(huì)因厚度不同而變化，這一觀察結(jié)果與赫伯特?弗勒利希的理論相吻合。

但只有實(shí)驗(yàn)上的突破還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，橫在行業(yè)面前難以逾越的還有一座高山：應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)需要超高真空和接近絕對(duì)零度的溫度，很難將現(xiàn)象應(yīng)用到實(shí)際。轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 80 年代，前文提到的兩位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者阿列克謝?伊基莫夫和路易斯?布魯斯各自獨(dú)立成功發(fā)現(xiàn)并合成了量子點(diǎn)。

阿列克謝?伊基莫夫成功在有色玻璃中創(chuàng)造出依賴(lài)于尺寸的量子效應(yīng)，其顏色來(lái)自氯化銅納米顆粒。研究證實(shí)了顆粒尺寸會(huì)通過(guò)量子效應(yīng)影響玻璃的顏色。幾年后，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室工作的路易斯?布魯斯在太陽(yáng)能化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了溶液中自由漂浮的量子點(diǎn)，這使他成為首個(gè)證實(shí)流體中自由漂浮粒子的尺寸也依賴(lài)量子效應(yīng)的科學(xué)家。

隨著量子效應(yīng)接連證實(shí)，量子點(diǎn)應(yīng)用這座大山被鑿開(kāi)了口子。但與此同時(shí)，難解的問(wèn)題接踵而至：盡管研究人員已經(jīng)意識(shí)到自己正在研究一種全新材料，卻依舊無(wú)法生成出尺寸均勻的量子點(diǎn)。

第三位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者蒙吉·巴文迪解決了量子點(diǎn)生產(chǎn)難點(diǎn)。1993年，蒙吉·巴文迪的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變量子點(diǎn)結(jié)晶條件，成功生產(chǎn)出具有特定尺寸大小的納米晶體。這些晶體具有獨(dú)特的量子效應(yīng)，為后續(xù)量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

值得一提的是，21世紀(jì)初，一些“綠色”且成本較低的材料逐漸取代蒙吉·巴文迪合成方式中的高毒高危化學(xué)品。安全簡(jiǎn)便且低廉的新合成工藝讓量子點(diǎn)逐漸走入資本視野，量子點(diǎn)從學(xué)術(shù)界主導(dǎo)進(jìn)入企業(yè)主導(dǎo)時(shí)代。

從學(xué)術(shù)到商用，量子點(diǎn)時(shí)代正在到來(lái)

量子點(diǎn)誕生之初，曾有學(xué)者根據(jù)其光電特性預(yù)測(cè)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒓性陔娮优c光學(xué)方面。事實(shí)證明，率先推動(dòng)量子點(diǎn)技術(shù)落地的領(lǐng)域，正是顯示產(chǎn)業(yè)。

現(xiàn)在提到量子點(diǎn)電視，首先想到的頭號(hào)玩家就剩三星和TCL。但仔細(xì)回顧發(fā)展史可以發(fā)現(xiàn)，科技巨頭索尼其實(shí)也曾同臺(tái)競(jìng)技。在這場(chǎng)競(jìng)技中，三星勝出在情理之中，但為什么后來(lái)和三星一起坐上王位的，會(huì)是當(dāng)時(shí)剛在國(guó)際上嶄露頭角的TCL？

追根溯源，一切要從2013年開(kāi)始說(shuō)起。彼時(shí)，索尼和QD vision公司合作推出了量子點(diǎn)背光源液晶電視，采用單色藍(lán)光LED燈+量子點(diǎn)微管作背光，微管里邊封裝不同大小顆粒的硒化鎘，直徑小點(diǎn)的顆粒被照射會(huì)發(fā)綠光，大點(diǎn)的顆粒則會(huì)發(fā)紅光。這樣一來(lái)，電視只需要一種藍(lán)光LED燈就能發(fā)出純凈的RGB三色光譜。

問(wèn)題在于早期的量子點(diǎn)技術(shù)還不夠成熟，會(huì)有藍(lán)綠色溢出的毛病。于是，索尼索性砍掉QD vision的量子點(diǎn)技術(shù)路線，改用PFS熒光粉實(shí)現(xiàn)廣色域。

在量子點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，TCL和三星后來(lái)居上。2014年，中國(guó)第一臺(tái)量子點(diǎn)電視TCL H9700問(wèn)世。緊隨其后，三星、海信紛紛加入陣營(yíng)，試圖用量子點(diǎn)技術(shù)打開(kāi)通向未來(lái)的視覺(jué)盛宴之門(mén)。索尼后知后覺(jué)，在浪潮涌起后又決心重啟，但此時(shí)它的身份已經(jīng)從領(lǐng)頭羊變成追趕者。

量子點(diǎn)技術(shù)狂潮，正式拉開(kāi)帷幕。

2015年，三星在CES大會(huì)上宣布全新量子點(diǎn)曲面電視SUHD TV上市。同年，飛利浦推出量子點(diǎn)電視。

2016年，TCL發(fā)布全球首款QUHD TV量子點(diǎn)電視X1。同年，三星收購(gòu)QD Vision，對(duì)，沒(méi)錯(cuò)，就是上面為索尼提供技術(shù)的QD Vision。一開(kāi)始三星以quantum量子點(diǎn)電視作為宣傳方向，到2017年，三星直接將其命名為QLED電視并大肆宣傳，QLED一舉成名。

QLED是“Quantum Dot light Emitting Diode”的簡(jiǎn)寫(xiě)，中文直譯為量子點(diǎn)發(fā)光二極管，通常也叫量子點(diǎn)顯示技術(shù)。這是一項(xiàng)介于液晶和OLED之間的新技術(shù)，通過(guò)藍(lán)光LED照射量子點(diǎn)來(lái)激發(fā)紅光及綠光。量子點(diǎn)尺寸介于2~8納米不等，當(dāng)其受到光或電的刺激便會(huì)發(fā)出有色光線，光線顏色由大小形狀決定。根據(jù)直徑不同，量子點(diǎn)可以發(fā)射出藍(lán)、綠、黃、橙、紅等不同顏色的光。

利用這種特性將量子點(diǎn)光學(xué)材料放在背光源與液晶面板間形成一層量子點(diǎn)薄膜，能夠解決普通LCD電視背光色彩不夠明亮問(wèn)題。而采用藍(lán)光LED通過(guò)附有紅色和綠色量子點(diǎn)的光學(xué)材料(QDEF膜片)，能得到高純度的白光，同時(shí)還原出更加靚麗的色彩。另外，量子點(diǎn)薄膜還可以有效降低產(chǎn)品的制造成本。

回過(guò)頭來(lái)看，技術(shù)開(kāi)發(fā)什么最重要？選對(duì)路線并持續(xù)加碼。在這場(chǎng)決定智能電視行業(yè)未來(lái)走向的關(guān)鍵競(jìng)賽中，索尼一步之差從首發(fā)者變成追趕者，海信等一眾企業(yè)后知后覺(jué)步履不停，而持續(xù)加碼的TCL和三星則一馬當(dāng)先，穩(wěn)坐第一梯隊(duì)。

量子點(diǎn)的終極形態(tài)——電致發(fā)光

億萬(wàn)用戶構(gòu)成的龐大市場(chǎng)對(duì)終極顯示效果的追求，進(jìn)一步推動(dòng)了各大科技廠商不斷探索新技術(shù)，尋找更完美的屏幕。要讓量子點(diǎn)滿足這一點(diǎn)并非易事，為了更好的契合需求，以TCL和三星為代表的領(lǐng)頭羊進(jìn)行了多輪技術(shù)迭代。

量子點(diǎn)在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用形式主要有三種，一是直接取代熒光粉，屬芯片封裝型；二是封進(jìn)玻璃管中放在面板側(cè)邊，屬側(cè)管封裝型；三是做成薄膜進(jìn)行覆蓋，屬光學(xué)膜集成型。隨著企業(yè)對(duì)三種方式的不同選擇，圍繞量子點(diǎn)出現(xiàn)技術(shù)分野。

以最具代表性的領(lǐng)頭羊TCL為例，自2012年起就開(kāi)始研究量子點(diǎn)技術(shù)。2015年，為了提高量子點(diǎn)器件的發(fā)光效率及可靠性，TCL率先推出量子點(diǎn)膜片的技術(shù)方案。隨著應(yīng)用場(chǎng)景不斷增加，以面轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的量子點(diǎn)膜片成為市場(chǎng)的主流技術(shù)。

2017年，TCL承擔(dān)了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“量子點(diǎn)背光關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目，致力推動(dòng)國(guó)內(nèi)量子點(diǎn)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜、量子點(diǎn)擴(kuò)散板的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展提供了頗具中國(guó)特色的量子點(diǎn)技術(shù)路線。

值得注意的是，這里的鈣鈦礦量子點(diǎn)來(lái)自浙江大學(xué)葉志鎮(zhèn)院士核心團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果。與傳統(tǒng)的量子點(diǎn)相比，鈣鈦礦量子點(diǎn)作為全球首創(chuàng)的顛覆性材料，在品質(zhì)和穩(wěn)定性方面性能更為突出。

2019年，TCL結(jié)合量子點(diǎn)和Mini LED技術(shù)，創(chuàng)造性首發(fā)QD-Mini LED電視，領(lǐng)先全球。2023年，TCL發(fā)布全球首款尺寸最大QD-Mini LED巨幕電視，這是TCL長(zhǎng)期在量子點(diǎn)技術(shù)和MiniLED大屏電視領(lǐng)域深耕的又一力作。

此外，作為行業(yè)先驅(qū)者之一，TCL正在致力實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)的終極形態(tài)——電致發(fā)光。

2014年，TCL發(fā)布搭載了量子點(diǎn)Pro 2024技術(shù)的量子點(diǎn)電視，這款代表了顯示領(lǐng)域量子點(diǎn)技術(shù)下一步方向的產(chǎn)品，通過(guò)升級(jí)四元量子晶體Pro，采用更穩(wěn)定的合金結(jié)構(gòu)，保障量子點(diǎn)晶體有更長(zhǎng)的有效發(fā)光時(shí)間，延長(zhǎng)了電視的使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的色域值、色純度和色準(zhǔn)，讓畫(huà)面能夠還原出世界真實(shí)的美。

展望未來(lái)，近幾年隨著量子點(diǎn)擴(kuò)散板、QD-OLED、鈣鈦礦量子點(diǎn)等技術(shù)不斷研發(fā)應(yīng)用，量子點(diǎn)的進(jìn)步成為推動(dòng)顯示行業(yè)進(jìn)步的重要驅(qū)動(dòng)力。與此同時(shí)，隨著TCL等一眾企業(yè)持續(xù)深耕，未來(lái)，量子點(diǎn)技術(shù)或?qū)槿嵝噪娮悠骷?、微型傳感器、更薄的太?yáng)能電池以及加密量子通信等行業(yè)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)，照亮人類(lèi)的生活。