顏色更鮮艷，畫質(zhì)更好，浙產(chǎn)鈣鈦礦量子點讓電視屏幕更優(yōu)秀

怎樣讓電視屏幕顯示的顏色更鮮艷、更出“色”？

在紫光照射下，裝載著鈣鈦礦量子點材料的屏幕散發(fā)出鮮艷的紅光或綠光。這里面用到的鈣鈦礦量子點粉末，核心研發(fā)團隊來自浙江大學(xué)葉志鎮(zhèn)院士課題組。

不起眼的粉末，卻是全球首創(chuàng)的顛覆性材料，它孕育著無限商機，也代表著“浙大科技創(chuàng)新+溫州市場創(chuàng)新”的重大突破，志在引領(lǐng)萬億新型顯示產(chǎn)業(yè)，為我國從顯示屏幕制造大國成為“強國”提供新方案。

近日，記者隨“浙江大學(xué)服務(wù)浙江高質(zhì)量發(fā)展”媒體調(diào)研行，走進在浙大溫州研究院的鈣鈦礦量子點車間，一批全固態(tài)鈣鈦礦量子點正源源不斷被制造出來，旁邊的測試區(qū)則擺放著2臺電視，粗看是一模一樣的外形，細看卻發(fā)現(xiàn)其中一臺的顏色更加鮮艷，畫質(zhì)更好。

鈣鈦礦量子點電視（左）比普通電視（右）顯色更鮮艷。受訪者供圖

項目負責(zé)人何海平教授介紹，顯示更出“色”的這臺液晶電視上應(yīng)用了團隊自研自產(chǎn)的鈣鈦礦發(fā)光量子點，會讓液晶屏色彩更鮮艷、亮度更高、能耗更低。NTSC是一種屏幕顯示色域標(biāo)準，目前主流的液晶電視的色域范圍一般都在NTSC值的72%左右，而高色域電視的色域范圍一般來說要達到90%以上。鈣鈦礦量子點材料則可以讓屏幕顯示色域提升到NTSC值的100%以上。

鈣鈦礦量子點擴散板全球首次成功應(yīng)用于液晶顯示屏。受訪者供圖

在如今顯示產(chǎn)業(yè)追求大屏和色彩的時代，一塊對比度高、色彩飽和度高的屏幕能夠為觀影帶來更高質(zhì)量的體驗。使用鈣鈦礦量子點的顯示屏幕，它的可視角度更好，色彩顯示更豐富，和普通顯示屏幕放在一起，高下立判——這是鈣鈦礦量子點這一材料的優(yōu)勢。

從20世紀中葉開始發(fā)展以來，顯示技術(shù)已走向量子點顯示時代。然而目前應(yīng)用的量子點材料含有劇毒的重金屬鎘，其產(chǎn)品應(yīng)用受到世界各國的嚴格限制；同時，與量子點相關(guān)的核心專利大多被國外掌握，我國發(fā)展量子點產(chǎn)業(yè)應(yīng)用亟需開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料。

何海平教授表示，“在發(fā)光量子點領(lǐng)域，我們的鈣鈦礦量子點不僅成本降低，且滿足產(chǎn)品出海的環(huán)保要求。在技術(shù)上，我們也實現(xiàn)了鈣鈦礦發(fā)光量子點材料的自研自產(chǎn)，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)成功在液晶電視上應(yīng)用。我們要讓中國自主知識產(chǎn)權(quán)的量子點顯示飛入尋常百姓家。”

作為項目負責(zé)人，何海平進入鈣鈦礦領(lǐng)域，已有十幾年。一直專注于鈣鈦礦發(fā)光新材料與先進顯示應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)，為下一代顯示技術(shù)提供關(guān)鍵材料與元器件。

何海平說，制約鈣鈦礦材料走向應(yīng)用的瓶頸，最主要的還是穩(wěn)定性問題。因為鈣鈦礦本身在環(huán)境中，比如光照和電場下具有不穩(wěn)定性。所以近年來，有大量研究工作，是在如何改善穩(wěn)定性能上，同時也有了一些解決方案。

浙江大學(xué)溫州研究院實驗室。受訪者供圖

2021年，葉志鎮(zhèn)院士帶領(lǐng)團隊落地浙江大學(xué)溫州研究院開啟應(yīng)用研究，全球首創(chuàng)全固態(tài)鈣鈦礦發(fā)光量子點，解決了三個材料科學(xué)問題，全球首次突破量子點穩(wěn)定性差的世界難題，發(fā)明4大制備技術(shù)，實現(xiàn)了中國自主知識產(chǎn)權(quán)的鈣鈦礦量子點材料量產(chǎn)，為萬億新型顯示產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性技術(shù)，成功推動鈣鈦礦量子點材料從實驗室走到應(yīng)用場。

首條全固態(tài)鈣鈦礦發(fā)光量子點擴散板產(chǎn)線運行中。受訪者供圖

團隊在溫州建立了全球首條鈣鈦礦發(fā)光量子點產(chǎn)線，成功量產(chǎn)并在液晶電視上應(yīng)用，孵化企業(yè)與長虹成立量子點新型顯示聯(lián)合研發(fā)中心，還與多家顯示相關(guān)企業(yè)建立緊密合作，2022年產(chǎn)值200多萬，2023年1月完成天使輪融資，產(chǎn)值2000多萬。

“跟傳統(tǒng)液晶屏比，相當(dāng)于增加了鈣鈦礦量子點材料，但增加的成本不是很高。如果在量子點領(lǐng)域去比，我們的鈣鈦礦成本能做到現(xiàn)在鎘系量子點的50%?！焙魏Ｆ秸f。

鈣鈦礦是一類具有正八面體有序排列的晶體結(jié)構(gòu)，其中鉛鹵鈣鈦礦是一種新興的半導(dǎo)體材料，在光伏、發(fā)光和催化領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。

量子點是一種尺寸被限制在幾到十幾納米量級的結(jié)構(gòu)，通常由數(shù)百個原子構(gòu)成。量子點可以將激子在三個空間方向上束縛，具有優(yōu)異的發(fā)光特性，是20世紀90年代提出來的一個新概念，2023年諾貝爾化學(xué)獎就頒發(fā)給了量子點的發(fā)現(xiàn)和研究。

鈣鈦礦材料構(gòu)成的量子點結(jié)構(gòu)在光學(xué)和光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。本次，浙江大學(xué)研究團隊將鈣鈦礦量子點應(yīng)用于液晶顯示領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的顯示性能與更低的成本。

近日，葉志鎮(zhèn)團隊新研發(fā)的“鈣鈦礦量子點光學(xué)板”“鈣鈦礦量子點膜”兩項科技成果順利通過省級鑒定，產(chǎn)品性能及技術(shù)水平達到國際同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平，獲得中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)原校長顧秉林等專家一致認可。

“除了液晶顯示（LCD）領(lǐng)域，我們在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）方面已6次刷新發(fā)光效率世界紀錄，要繼續(xù)開展鈣鈦礦量子點LED研究，為未來LED主動發(fā)光顯示應(yīng)用做好技術(shù)儲備?！焙魏Ｆ奖硎?，站在科技最前沿，研究團隊憧憬著更廣闊的未來。