量子点技术已经在液晶显示产业中开发应用了十年的时间，其应用形式经过了数次变迁。尤其是近几年，量子点扩散板，QD-OLED技术的应用，丰富了量子点技术应用的多样性，使得量子点技术的进步成为推动显示产业进步的重要驱动力。除了常规的利用量子点技术提升色域覆盖率外，人们发现在护眼，节能等方面量子点技术对于液晶显示技术也有重大的意义。

近日，TCL电子研发中心总经理方庆团队在《液晶与显示》（ESCI、Scopus，中文核心期刊）2023年第3期“量子点液晶显示应用技术”专栏发表了题为“量子点液晶发展趋势与展望”的综述文章。TCL是国际量子点技术应用的先驱者，2012年在国内第一次应用量子点管的显示技术，2018年全球首推钙钛矿量子点电视样机，2021年更是全球首家应用量子点扩散板技术的终端企业。围绕量子点技术在显示领域的应用，文章阐述了量子点材料的发展历程，以及其在液晶显示领域的应用进展，还对未来量子点技术的发展趋势以及在液晶显示发展方向进行了预测，对量子点显示产业的发展具有重要指导意义。

▎显示领域的量子点材料

最早应用于显示技术的量子点主要为核壳结构的硒化镉量子点，然而由于镉的生物毒性，从未来量子点材料技术的发展趋势来看，低镉化和无镉化将成为所有终端产品的选择。低镉量子点技术，目前行业内有两种实现的方案，第一种是以Nanosys推出的CdSe+InP量子点混合方案。第二种是行业内的主流技术，使用高发光效率的CdSe量子点材料，结合量子点合成技术工艺，在保证规定亮度与色域的同时，降低了产品中CdSe量子点的含量，实现了量子点器件Cd含量小于100 ppm。

无镉化的量子点技术，代表材料包括InP、钙钛矿等。近十年，国内首创的钙钛矿量子点体系发展迅速，钙钛矿量子点具有窄发光半峰宽、高量子效率、可溶液法制备等特点；我国在钙钛矿领域的研发一直处于领先地位，在国家重点研发计划战略性先进电子材料重点专项“量子点背光关键技术开发及应用示范”的支持下，TCL电子联合北京理工大学/致晶科技公司、合肥乐凯等单位合作，2018年开发了全球首台搭载钙钛矿量子点的样机，并在同年的CES和SID会议展示，并在2019年将钙钛矿量子点膜片首次用于工程机应用。与传统的CdSe、InP等量子点材料相比，钙钛矿量子点的原位制备技术是规模化制备高质量量子点的关键，为我国在量子点显示技术的发展提供了弯道超车的机会。

表1：量子点材料性能参数表（表源：TCL内部报告）

▎量子点显示技术发展历程

量子点与液晶显示技术的结合可以追溯到2012年，从最先采用的是量子点管的技术，到2015年推出的量子点膜片的技术方案，量子点技术的应用场景大幅增加，无论是侧入式，直下式，曲面显示等产品形态均可以使用，以面转换为基础的量子点膜片成为市场的主流技术。

图1：量子点显示系统 图源：TCL内部报告

自2016年开始，TCL电子与创亿达有限公司合作开发了量子点扩散板，其原理是将量子点膜片与扩散板整合，开发出具有三层挤出结构的量子点扩散板。量子点扩散板通过量子点材料的合成优化技术和自包裹技术，解决材料因水氧的氧化导致缺陷增加的问题，极大的提升了量子点材料的稳定性。

图2：量子点扩散板结构图 图源：TCL内部报告

除了量子点扩散板，韩国三星公司报道了基于QDCF技术的QD-OLED技术，该技术使用蓝光OLED作为背光源，实现像素级控光，在此基础上，将原来LCD中红绿子像素的色阻材料替换成光致发光量子点材料，从而实现了像素级控光与量子点技术的结合。

图3：QD-OLED结构图 图源：TCL内部报告

▎量子点显示技术的优势

色域的提升是显示技术迭代考虑的首要因素，随着量子点技术的应用，液晶电视的色域从原来NTSC 72%已经提高到目前DCI-P3 95%以上，目前已经量产的QD-OLED产品色域已经高达BT2020 90%，可以说量子点技术使液晶电视的色域实现了质的飞跃。量子点色纯度的提升除了进一步提高了显示器的色域，还可以显著提升显示的感知亮度。

图4：高色域技术发展趋势 图源：TCL内部报告

图5：量子点色域图 图源：TCL内部报告

2021年，TCL与北京理工大学合作，展开了关于量子点背光液晶显示技术的H-K效应的研究，通过结合Kaiser理论模型、Nayatani理论模型与测试结果，证实了在电视终端正常显示的亮度范围之内，量子点电视比传统LCD电视有着更加显著的H-K效应，并且量子点电视更受实验观看者的青睐。 

图6：高色域量子点电视清晰度效果图 图源：TCL内部报告

图7：普通色域电视清晰度效果图 图源：TCL内部报告

量子点技术不仅可以提升人眼的感知亮度，还可以有效缓解人眼疲劳。2020年TCL与中国标准化研究院张运红老师团队合作，开展了关于视觉疲劳的人因工效学研究，研究结果表明：在同等条件下，量子点电视相较于普通电视可以有效减少人眼的疲劳程度，增加用户的认知效率和速度。

▎量子点显示技术的产业化挑战

从显示技术的角度看，目前量子点技术产业化主要存在以下亟待解决的问题：

（1）量子点扩散板稳定性问题：量子点扩散板是液晶背光的核心部件，随着Mini-LED技术的发展，以及背光模块的超薄化设计，量子点扩散板需要承受高温与高强度蓝光，这对量子点扩散板的稳定性提出了更高的要求。

（2）背光器件的集成化设计：量子点扩散板除了实现光转换，还可集成多种光学功能，后续需要考虑基本量子点扩散板本体材料，增加匀光和聚光功能，实现背光器件的一体化设计。

（3）超高清显示的功耗与亮度平衡：显示器背光透过率会随着显示器分辨率的提升而降低，在同功率时，由于人眼视觉函数和电光转换效率的原因，使用量子点技术电视的亮度仍然会比传统电视低20%，因此，超清量子点显示器的功耗会比传统LCD更高。

▎总结

经过了接近十年的快速发展，量子点技术在各个层面都得到了充分的发展，而且配套的产业链也越来越成熟，但其中仍然有值得我们关注的热点。从材料体系看，CdSe和InP的量子点技术趋近成熟，而新型钙钛矿量子点方兴未艾，有可能在不久的将来引领下一个量子点技术的潮流。从量子点技术的应用形式看，量子点扩散板，QD-OLED等新的应用技术的兴起，将会使量子点技术在显示产品上得到全面的普及，从高端到中端，量子点技术将会在显示产业应用中迎来爆发的十年。

| 论文信息 |

方庆，吴有肇，王峰，许怀书，季洪雷. 量子点液晶显示技术发展趋势与展望[J]. 液晶与显示, 2023, 38(3):267-275. 

https://cjlcd.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/CJLCD.2022-0395

| 通讯作者简介 |

季洪雷，TCL电子液晶背光专家，光学膜材料专业高级工程师。2010年8月加入TCL电子有限公司工作，主要从事显示新材料应用，健康显示及人因工效学的相关研究。作为项目负责人完成了科技部战略性先进电子材料重点专项“量子点背光关键技术开发及应用示范项目”，开发了全球首款搭载钙钛矿量子点和量子点扩散板的量子点电视。先后获得福建省科学技术进步二等奖、广东省科学技术进步三等奖、中国有色金属协会科学技术进步一等奖、广东省电子信息行业科学技术进步一等奖、粤港澳大湾区专利高价值专利大赛金奖等技术奖励。近年来在 Optical Materials Express、《中国光学》等刊物上发表论文17篇，申请专利52项，其中第一发明人10项。兼任国际电工（IEC）标准委员会TC110组专家、SID北京分会技术委员、全国纳米标准委员会技术委员，参与主导制订国际标准2项，团体标准4项。

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