驚艷視覺、精準呈現？QLED 量子點電視
量子物理、量子糾纏，不少與量子有關的酷酷名詞充斥我們的生活，不僅如此，隨著影音串流平台的發展，越來越多人講究顯示器的品質。量子點電視（QLED）成為許多影視消費者熱愛的產品，它宣稱能夠精準控色，且能發射色彩更鮮明的影像，究竟量子點電視是廣告噱頭還是真有其事呢？讓我們繼續看下去⋯⋯
撰文｜黃鼎鈞
隨著媒體串流平台的盛行，隨手就有玲瑯滿目的影集或電影可以選擇，人們對於家中的影視設備就更為講究，能夠呈現鮮豔色彩的高畫質螢幕成為賣場中的焦點商品，特別是近年火紅的「量子點電視」，此類產品多主打亮暗分明、色彩精準、高度控光，成為許多消費者的選擇。量子物理的研究帶動整個科技的發展，許多科幻電影也常以此為發想，創造出許多腦洞大開的情節，就像今年火紅的漫威電影〈蟻人與黃蜂女：量子狂熱〉。
量子的概念約莫在西元1900萌芽，多數人可能誤解量子是不是排序在聚合物、分子、原子及電子之後的更小物質。其實，量子是一個概念，指的是在物理現象中一種基本作用量，起因於一個最小單位的整數倍［1］。就像目前新台幣的最小幣值是1元，所有的金額都會是1元的整數倍；電子的基本帶電量為 1.602 x 10-19庫倫，電子的帶電量一定會是此數值的整數倍。那麼，量子點電視究竟為什麼能來視覺饗宴呢？
量子點聽起來很酷，到底什麼意思？
量子點指的是奈米級尺寸的半導體晶體，這尺寸與玻爾半徑相當［註一］，電子將被限縮在量子點中，稱為量子限制效應（Quantum confinement effect）。電子被困在量子點中，電子的能階會被離散，當施加能量於量子點時，會導致電子由基態（ground state）躍遷到激發態（excited state），這樣來回躍遷的過程將產生特定頻率的光。電子在量子點中有如一條小魚被困在一個非常小的魚缸，無法四處悠遊，便會原地擺動濺出水花。電子在量子點中的躍遷，會產生極狹窄的的發射光譜。舉例來說，一般日光燈管產生的紅光，涵蓋了頻率為400～484太赫茲［註二］的紅光，但由量子點產生的紅光僅以特定頻率發射，也就是包含非常狹窄的頻率寬度。以硒化鎘（CdSe）所形成的3nm量子點為例，能夠產生單一頻率為476太赫茲的紅光。對人的視覺來說，單頻率的紅光看起來會比涵蓋多頻率的紅光更為強烈。
量子點要怎麼做出來呢？
製作方式有許多種，在此介紹一種普遍認為CP值最高的方式－水熱法（Hydrothermal method）。此方法是將金屬鹽溶解於水產生金屬離子，並使環境處在高溫（通常介於100～300 oC）及高壓（50～200 bar）的水熱爐中［註三］，這樣的環境下，金屬鹽會與表面活性劑產生反應，由於表面活性劑同時具有親水及疏水的特性，能夠吸附金屬離子且避免金屬離子互相結合，進而形成金屬薄膜或塊材。因此，水溫、壓力及表面活性劑的劑量都會影響量子點的成長速率、大小及形狀，不同的量子點具有不同的發光特性，透過調整以上的參數，便可製作發射不同頻率光線的量子點。就像若將魚缸縮得更小，被困住的小魚就能濺出更高的水花，若是做一個奇形怪狀的水缸，小魚擺動的姿勢可能也會變得更滑稽，水花的型態也會被改變。
量子點電視真有其事！
當我們瞭解量子點可以產生狹窄光帶的光線後，就知道為什麼量子點電視具有「精準控色」的能力。現今多數的量子點電視是透過量子點分佈在一個薄膜上，再將薄膜放入顯示器裡，以LED燈作為背光，LED發出的光將先射入薄膜，激發薄膜中的量子點成為激發態，進而發出特定頻率的光線。因此，薄膜可以先過濾掉不需要的色彩，再由量子點加強欲呈現的顏色頻率，進而達到色彩分明且能精準控色的效果，這樣的機制稱為光致發光量子點（Photo-emissive quantum dot）。
另一種方式則是電致發光量子點（Electroluminiscent quantum dot），此方式則是直接透過電流激發量子點，使量子點發光產生色彩，由於此方法不像光致發光，是先以一個光源發光，再由量子點加強色彩，是單以量子點作為所有顏色的光源，這樣的製程更為複雜，成本也更加高昂，因此電致發光的量子點顯示器仍在實驗的階段。
量子物理的發展已逐步邁向人類生活，讓我們擁有更便利的科技，可以在家中享受過去只能在劇院中的娛樂。在挑選電視的同時，除了選擇自己喜歡的顯色方式，盡情享受追劇看片的娛樂之外，也不要忘記保護自己的眼睛，時不時讓眼睛休息一下喔！
註釋
［註一］：玻爾半徑指的是原子中，電子與原子核之間的距離。
［註二］：此為頻率的單位，1太赫茲等於1012赫茲。
［註三］：一大氣壓為1.01325 bar。
參考資料
- Halliday, D., & Resnick, R. (2017). Fundamentals of physics (11th ed.). Wiley.
- Rec.2019,19, 1729 – 1752