诺奖加持量子点显示有“钱”景吗

  10月12日，美国微型发光二极管（Micro LED）显示器开发商Mojo Vision宣布，公司正式完成4350万美元、折合约3.18亿元人民币的A轮融资。Mojo Vision开发了高性能量子点（HPQD）技术，希望基于此设计世界上最小、最高效的RGB（红绿蓝）像素。该技术可明显提升增强现实（AR）和扩展现实（XR）设备的显示性能。

  早在今年5月的美国拉斯维加斯消费电子展览会上，一家来自中国的科创公司——西安赛富乐斯半导体科技有限公司（以下简称赛富乐斯）展示了适用于AR和虚拟现实（VR）眼镜的0.39英寸红、绿、蓝三色微显示屏样机。赛富乐斯副总裁申辰告诉《中国科学报》，他们计划在今年推出0.12英寸微型显示样机并将导入量产，样机大小约为小拇指指甲盖的一半。

  最近2023年诺贝尔化学奖揭晓，3位为“量子点的发现与合成”作出开创性贡献的科学家获奖，使得量子点技术持续升温。但在大众熟悉的显示领域，量子点仍是一个新面孔。

  统计多个方面数据显示，2022年全球显示面板市场出货总面积约为2.4亿平方米，其中液晶显示器（LCD）面板的出货量占93%，具有非常大的优势。那么，量子点显示又“钱”景如何呢？

  据英国市场调查与研究公司IDTechEx预测，2034年全球量子点材料市场将达到5.5亿美元，与2022年相比，复合年均增长率达12.3%。

  此前的研究显示，量子点三个维度的尺寸都在100纳米以下，像一个非常小的点状物，但实际上量子点不是点。丹麦科技大学光电工程系量子光学研究小组和哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的科学家发现，量子点的方位不同，其发射出的光子数也不同。

  研究发现，每当受到光或电刺激时，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定。量子点颗粒大吸收长波，颗粒小吸收短波。

  申辰介绍，量子点应用于显示产品，主要有两种路线：一是电致发光，即通过电流激发发光材料来产生光；二是光致发光，即通过光能量来激发材料。量子点的电致发光产品目前在可靠性、发光效率等方面仍存在有待解决的问题。而对于量子点光致发光的产品量产，赛富乐斯已给出了肯定答案。

  赛富乐斯自主研发的纳米孔技术实现了高效率、高可靠性的量子点光致发光芯片制备。实验多个方面数据显示，纳米孔结构结合量子点进行光转化，能实现8倍光吸收率、30倍光萃取面积，以及10倍散热性能。

  “电致发光仍在探索中，但是在光致发光方面，无论是LED背光应用还是直显应用，业内都已取得突破，实现产品商业化。”申辰说，赛富乐斯通过纳米孔-量子点技术制备的R1系列芯片已经导入利亚德的QLED（量子点发光二极管）直显大屏实现量产。此外，赛富乐斯还使用该技术进行了车载屏和手表屏的显示芯片开发以及AR/VR显示屏的制备。

  2013年，日本索尼公司率先发布了量子点背光源的液晶电视。随后，三星、TCL等品牌相继推出搭载量子点背光的液晶电视，量子点电视开始走进公众视野。

  购买这类电视的许多人可能并不知晓这是应用了量子点技术的产品，最多会感叹一句：“技术真厉害，电视画质慢慢的变好！”

  “量子点是非常完美的发光材料。”南方科技大学纳米科学与应用研究院执行院长孙小卫说。他的主要研究方向是基于纳米晶的高品质显示和照明。

  2016年，孙小卫创办深圳扑浪创新科技有限公司（以下简称扑浪公司），开启应用研发技术。扑浪音译自Planck，是量子力学里常用的常数。如今，扑浪公司研发的低镉量子点膜产品，已经覆盖各类尺寸的显示应用。

  “量子点技术能否实现大范围的应用，还要看大家的了解和接受程度。”扑浪公司联合创始人张志宽告诉《中国科学报》，“今年的诺奖释放了很大的利好消息，我们不需要再一遍遍解释什么是量子点技术，接下来我们要做的就是降低材料成本。”

  申辰也认为量子点技术的应用发展空间很大。从赛富乐斯自身出发，一方面用于直显屏的R系列芯片已经实现了量产导入；另一方面应用了纳米孔量子点技术的MicroLED显示屏也将在四季度拉通量产线。

  他表示：“量子点技术应用大规模导入市场，这要求上下游企业的配合，比如量子点的合成企业、配体企业、封装企业一起发力，形成一个良性循环的产业生态圈。”

  中科创星创始合伙人米磊向《中国科学报》介绍，目前市场上主流的显示技术包括LCD、LED、OLED（有机发光二极管）、MiniLED、MicroLED、量子点、光波导等。

  其中，LCD和LED是已经很成熟的显示技术，应用场景范围很广。OLED则是与LED完全不同的技术路线。因为成像原理不同，当下LED更加适用于超大尺寸屏幕，比如户外广告屏，OLED则适用于小尺寸显示屏，比如智能手表、手机等。

  米磊表示，MiniLED、MicroLED是LED朝精细化发展延伸的技术，成本相比来说较高，还未形成稳定的量产机制。量子点则是一种前沿的半导体纳米材料，能提高显示性能，大多用于高端显示产品。光波导显示则具有优秀的显示性能，将成为AR方案的理想技术。

  作为一名投资人，米磊比较看好MicroLED、量子点、HUD（抬头显示系统）、光波导显示等技术路线。近年来，中科创星围绕这些赛道分别投资了赛富乐斯、扑浪公司、光舟半导体、鲲游光电等项目。

  谈及哪种显示技术会最终胜出，米磊认为，显示市场整体布局将朝着符合未来技术趋势的方向发展，比如分辨率慢慢的升高、显示色彩度慢慢的变好、色域越来越宽、功耗越来越低、显示器越来越轻薄。显示技术胜出的重点是技术与市场的平衡，市场不仅要为广大购买的人提供性能更为优秀的产品，还要有更高的性价比，这对于技术和市场来说都是重大考验。

  在日前召开的2023世界显示产业大会上，中国科学院院士欧阳钟灿表示，量子点显示发光过程虽与OLED类似，但目前该技术的成熟度却远不及OLED，技术尚处于开发阶段。

  对此，米磊表示，量子点技术的发展不但可以提升LCD技术，对抗日趋成熟的OLED技术，还可能开创比OLED更具优势的QLED显示技术。未来，当电致发光的量子点技术投入应用后，照明和显示行业将被颠覆。比如，应用量子点可以像打印报纸一样打印电视，能够有实际效果的减少废料，在缓解全球能源危机方面发挥及其重要的作用。