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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  量子顯示器
  那福忠 December 16, 2008
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  電視機、監視器,從早期佔空間的龐大陰極管,到現在可以掛在牆上的電漿、液晶面板,顯示技術繼續發展。液晶面板需要背面光源照射,消耗不少電能,有人就研發用可以自己發光的二極發光體(LED),以有機材料製造一層面板稱為 Organic LED(簡稱 OLED),不必用背面光源,仍可顯示畫面,不過多在實驗室,如韓國三星的 40 吋 OLED 雛形電視機。到目前為止唯一在市面出售的,是日本新力 11 吋 OLED 電視機,售價 2500 美元。OLED 技術也許還未成熟,另一種技術又推出來,那就是用奈米技術製作的量子點 (Quantum Dot) 作顯示光源。

   量子點是極小的半導體晶體,大小約為 3 到 12 奈米(Nanometer、為 10 億分之一米),僅由少數原子構成,所以其活動侷限於有限範圍之內,而喪失原有的半導體特性。也正因為狹小的空間,內部的活動促使發光,科學家實驗的結果,可依結構與大小的不同,發出不同彩色的光,尺寸越大越偏向藍光、越小越偏向紅光,如果計算精確,就可如圖所示(點選放大)發出鮮豔的紅綠藍光,正好用作顯示器的 RGB 三原色光源。

   量子點是發光的材料,原則可以鋪在平面上,用控制電路顯示畫面,但「鋪」卻是大技術。最初的作法是運用溶夜,溶夜塗抹到平面,溶夜蒸發以後量子點附著在表面,但問題是僅能用一種量子點,也就是僅能有一種顏色,溶夜沒有辦法同時含有 RGB 三色的量子點,即使可以各色也無法均勻排列。麻省理工學院的科學家,想出了借用印刷的辦法,把量子點用橡皮章的方式,轉印到面板上。

   平版印刷用轉印技術,上了油墨印版不直接與紙張接觸,先把影像轉印到橡皮滾筒,滾筒再把影像轉印到紙上,橡皮比較軟,印到紙上較為踏實,好像蓋橡皮圖章。量子點顯示器就是這麼做的,用一個刻好紋路的橡皮章,把含有一色量子點的溶夜塗抹在紋路上,溶夜蒸發之後,把留在橡皮章上的量子點蓋在面板上,完成一色、如法炮製第二色、第三色,因為「蓋章」可以把 RGB 三色安排成彼此相鄰的規則模式(如圖、點選放大),每一色精細到 25 微米(Micron、為百萬分之一米),合乎目前高解析度顯示器的要求。

   麻省理工學院電機教授 Vladimir Bulovic,負責這項研究,認為量子點的技術超過 OLED,OLED 發出的綠色光多差雜水藍與淡黃色,所以看起來有些淺綠,但量子點發出光譜極為狹窄,所以產生更豐富的色彩。量子顯示器,是把量子點印在透明薄膜上,極富彈性,橡皮章是平的、製作出來的顯示器就是平面,橡皮章是彎曲的、製作出來的顯示器就是彎曲的。量子點的晶體是非有機物,不若 OLED 用有機物質製作二極發光體,所以運轉更為穩定,壽命也更長。

   除了節省電能、彩色豔麗,量子點更可以增加明暗對比與清晰度,液晶顯示用高強度的背光,然後用濾光製造彩色,但仍無法完全濾過製造純黑色,以致無法產生最佳的清晰度,量子點不用背光,就沒有這些問題。在生產製造上,量子顯示器也較現在的面板簡單,轉印蓋章,不需要像液晶面板的真空製程,真空製成可能浪費大部分的材料,量子點轉印則可利用 95% 的材料。

   這一新技術,正由麻省理工學院分支出去的 QD Vision 公司研製成商品,預計彩色品質超過現有的面板,僅消耗現在面板五分之一電能,以有競爭力的價格,在 2011 年上市。我們拭目以待。



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