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智能手机背后有多少个诺贝尔奖 手机的发展过程是怎样的,获诺贝尔奖垂青 LED背光真的无敌了吗?

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一、智能手机背后有多少个诺贝尔奖手机的发展过程是怎样的

智能手机的发展是有一个过程的,并不是凭空出现的,一个小小的智能机背后,有很多个诺贝尔奖支撑,那么,手机的发展过程是怎样的?下面小编就带来介绍。

智能手机背后有多少个诺贝尔奖

智能手机已经是大家离不开的生活必备品了。你知道一部小小的手机,背后有多少个诺奖吗?

1、制作手机机身所用的高分子材料,1963年诺贝尔化学奖;

2、液晶显示屏,1991年物理学奖;

3、集成电路,2000年物理学奖;

4、手机存储,即利用了巨磁阻效应,2007年物理学奖;

5、摄像头后面的CCD,2009年的物理学奖;

6、OLED显示屏的原材料(导电聚合物),2000年诺贝尔化学奖;

7、散热新材料石墨烯,2010年诺贝尔物理学奖;

8、液晶屏背光源LED,2014年物理学奖;

9、锂电池,2019年诺贝尔化学奖。

如果再算上与手机通信相关联的光纤、激光、Wifi、GPS等科技成果,就更多了。

手机的发展过程是怎样的

从早期的大而笨重的通讯设备,到现代的智能手机,手机的发展经历了许多关键的阶段。

以下是手机发展史的主要里程碑:

早期移动通信设备(20世纪初)

20世纪初,早期的移动通信设备是使用无线电技术的大型对讲机。这些设备通常安装在车辆上,并被用于军事和特殊行业的通信需求。

第一部商用移动电话(1946年)

第一部商用移动电话由瑞典工程师拉尔夫·努斯顿(RalphL.Weber)发明,并于1946年在瑞典首次投入商业运营。这种设备很大,需要在车辆上安装。

第一代蜂窝移动通信(1G)(1980年代)

蜂窝移动通信技术在1980年代初开始发展,采用模拟信号传输。第一代蜂窝移动通信系统推出,最著名的是美国的AMPS(先进移动电话系统)。

数字移动通信(2G)(1990年代):

随着数字技术的进步,第二代移动通信(2G)于1990年代初开始推出。2G采用数字信号传输,大大提高了通信质量和容量,并引入了短信功能。

互联网智能手机(2000年代):

2000年代初,互联网智能手机开始出现。这些手机配备了更多功能,能够连接互联网并运行各种应用程序。最早的互联网智能手机包括诺基亚的Symbian手机和黑莓手机。

第三代移动通信(3G)(2000年代):

第三代移动通信技术(3G)于2000年代开始广泛部署。3G提供更快的数据传输速度,使手机用户能够更快地浏览互联网、观看视频和下载应用程序。

智能手机的兴起(2007年):

苹果公司于2007年推出了第一代iPhone,这标志着智能手机的革命性发展。iPhone的用户界面和触摸屏技术改变了人们对手机的使用体验,引领了智能手机的潮流。

移动应用生态系统的建立(2010年代):

随着智能手机的普及,移动应用生态系统逐渐形成。苹果的AppStore和谷歌的GooglePlay等应用商店成为用户下载和安装各种应用程序的主要平台。

第四代移动通信(4G)(2010年代):

第四代移动通信技术(4G)于2010年代开始广泛部署。4G提供更高的数据传输速度,使得高清视频流畅播放和在线游戏更加便捷。

5G时代(2020年代):

二、为什么蓝光LED这么重要,能够获得诺贝尔物理学奖

白炽灯照亮了20世纪,而LED灯将照亮21世纪。这3名科学家上世纪90年代早期通过半导体导出蓝色光束,却为照明领域的发展带来了根本性的转变。

“蓝光LED真正体现了诺贝尔奖评委的标准:对人类社会的深远改变,改变认识世界的理论,或改变生活的实际应用才是获奖的关键因素。”欧普照明CTO齐晓明向记者谈到。

这是一项伟大的成就,这不仅是好的科学更是有用的科学,它极大地改变了节能省电的方式。而近些年的某些获诺贝尔奖的发明可能需要好些年才能将科学更好的应用于实际。

诺贝尔奖最初分设物理(Physics)、化学(Chemistry)、生理学或医学(PhysiologyorMedicine)、文学(Literature)、和平(Peace)等五个奖项,于1901年首次颁发。

获诺贝尔奖垂青LED背光真的无敌了吗?

2015-09-0208:54·中关村在线

目前我们使用的液晶显示设备,基本都是LED背光,其轻薄、节能、寿命长,成为了目前显示世界最重要的材料之一。也许很多人都意识不到背光对于液晶面板的重要性,其实背光技术的进步,对于液晶面板的发展有着极为重要的促进作用。如果我们现在仍停留在CCFL背光的时代,那么可以想象的就是,我们目前使用的各种之移动智能设备,都不会是现在这种形态。

获诺贝尔奖垂青LED背光真的无敌了吗?

液晶面板的成像原理其实很简单,背光光源通过一组菱镜片与背光模块,将光源均匀地传送到前方,依照所接收的影像讯号,液晶画素玻璃层内的液晶分子会作相对应的排列,决定哪些光线是需偏折或阻隔的。因此背光对已液晶面板来说,是不可或缺的。如今LED几乎已经统治了显示市场,除了不用使用背光的OLED面板,目前的液晶面板背后的发光功臣都是LED。那么LED背光就真的完美了吗?LED背光还有什么可以进化的地方呢?让我们从头说起。

被淘汰的CCFL背光灯管

上面我们提到CCFL背光,这是液晶背光的早期技术。CCFL即冷阴极荧光灯,是一种气体放电发光器件,其构造类似常用的日光灯,通过连接插头与高压板相连。这种光源在启动的时候,需要很高的电压,因此才需要高压板。而在工作的时候,电压值稍微低一些,但是也需要600到800V的水平,因此能耗高是这种背光的典型特点。

液晶面板的显示结构

此外由于是灯管的构造,CCFL背光的体积也是一大问题。对于大屏设备来说,这种体积的问题可能还不明显,但是应用在移动设备之上的话,不仅电压无法实现,其体积的问题也会让移动设备的厚度大大的增加,因此如果我们依旧停留在CCFL背光的时代的话,目前的移动显示设备是没有可能出现的。

背光系统的结构

LED背光其实早就在研发了,在CCFL背光还是主流的时代,LED背光的就在慢慢的发展。但是由于当时技术的原因,合成白色LED光源非常的困难,因此LED背光无法用于彩色显示器的背光之中。不过当时的移动设备中,LED背光也是开始出现了。不知道我们还记得那绿色或者黄色背光的显示设备,比如著名的诺基亚3310,其实就是早期LED背光产品的代表之作。

那么为什么只有绿色或者黄色LED背光的产品出现,是什么阻挡了LED背光技术的发展呢?关键点就在于蓝色LED背光当时还无法制备成功,接下来我们就来讨论一下蓝色LED的故事。

一个光源想要成为背光,首先它的显色性要足够好。人造光线应与自然光线相同,使人的肉眼能正确辨别事物的颜色,这就死显色性的由来。因此在室内照明的时候,我们通常使用白光,这样的效果和日光最接近,可以让观察者看到事物的本来颜色。如果我们在室内使用绿色的灯光来照明,那么很多物体的颜色会发现变化。为了实现白光的效果,工程师们想出一个聪明的办法,就是利用三基色来实现白光,即我们经常说的RGB三色混合,这样的光源显色性是足够好的。

led显示屏诺贝尔奖

蓝色LED的研发至关重要

CCFL背光其实就是基于这种原理来生产的,其利用紫外线和三色荧光粉混合,实现了白光的效果。但是单一LED的发光波长很窄,这种单色的光源在多数场合并不适用。研究者参照荧光灯提出了多色LED组合与短波长的LED激发荧光粉等方案,它们理论上都可以获得白光和全色显示,但是它们都需要短波段,也就是蓝紫色端的LED。

用于背光的LED灯条

因此蓝色LED就成为了研发的重点。1973年,当时在松下电器公司东京研究所的赤崎勇最早开始了蓝光LED的研究。后来,赤崎勇和天野浩在名古屋大学合作进行了蓝光LED的基础性研发,1989年首次研发成功了蓝光LED。而中村修二当时任职于日亚化学工业公司,他的实用化研究让该公司于1993年首次推出LED照明成品,从而引发了照明技术革新。后来他们的这一成就被授予了诺贝尔物理学奖,充分说明了这个发明的对于整个世界的重要性。

获得诺贝尔物理学奖的三位日本人

短波长的LED激发荧光粉的方案因为具有经济上的优势,逐渐成为液晶面板背光中的绝对王者。通过不断研究LED背光的封装技术与荧光粉的调配比例,这种方案的发光效率以及显色性一直都在提升,从而奠定了液晶面板使用LED背光的基础。

不过这种方案的显色性相比于三色LED混合的方案还是有差距的,因此目前液晶面板的色域能力始终不强,就是因为背光方案的天然缺陷。此外蓝色LED背光还有伤眼的弊端。目前的普通LED背光中,435纳米波段的蓝色光成分较多。这种蓝光的能量比较强,可以引起视网膜色素上皮的萎缩,再引起光敏感细胞的死亡。光敏感细胞的功能是接受人射光把光信号转变为电信号,后者再通过视觉神经传递给大脑后成像。光敏感细胞的死亡将会导致视力逐渐下降甚至完全丧失。

因此LED背光并非是完美的,还有进化的方向,那就是护眼以及提升色域。

量子点技术是提升色域的新办法。量子点由锌、镉、硒和硫原子构成,是晶体直径在2-10纳米之间的纳米材料。由于它的光电特性独特,受到光电刺激后,会根据量子点的直径大小,发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光。基于这一特性,如果把量子点材料用在电视的背光源上,用蓝色LED照射就能发出全光谱的光,从而对背光进行精细调节,进而大幅提升色域表现,让色彩更加鲜明。

受到光电刺激后量子点根据直径大小发出各种不同颜色的单色光

可以看出量子点技术也需要蓝色LED的激发,进一步证明了蓝色LED发明的重要性。量子点背光的并不复杂,将量子点制成薄膜,放置在蓝色LED和液晶面板之间,这样就可以有效的提升液晶面板的色域了。量子点本身体积就非常的小,因此量子点薄膜的厚度也是可以控制的很好,不会让液晶显示设备的厚度增加。我们之前提到过的三色LED混合方案其实也能提升色域,但是由于结构复杂,这种方案会让显示设备的厚度增加很多,并且价格也非常的昂贵。

量子点背光的位置

目前量子点背光的产品已经开始出现,手机、显示器、电视、平板都有量子点产品的出现,未来窄色域将成一种历史,人类显示设备将全面进入广色域的时代,随着量子点背光产品的逐渐扩张,新产品的价格也是不会太高。相比于一直有色域优势的新技术OLED,液晶面板终于补齐自己的短板,这样一来液晶面板技术使用的时间,就可以大幅度的延长。

量子点电视的已经出现

当然量子点技术并没有解决蓝光伤眼的问题,不过目前显示市场正在研究蓝色LED波长的控制问题,因为蓝光可以根据波长分为两部分,一直是对于视力伤害很大的420纳米到460纳米波长的蓝光,一种则是460纳米以上的蓝光,也就是视觉上的浅蓝色的蓝光。这种蓝光对于人类是有益处的,在白天的时候,可以帮助人类集中精神。所以讲LED蓝光的波长控制在460nm以上,就可以解决护眼的问题。

除了色域以及护眼,背光技术还有新的突破。那就是对比度的提升上,有了新的解决方案。HDR技术的出现,就是这种变化的代表技术。HDR超高动态对比技术,藉由局部背光模块的区域调光,使画面亮暗对比更鲜明、暗态细节更清晰、画质色彩更逼真,贴近人眼可观察到的真实景像。

HDR技术的效果(右面为开启)

HDR技术的关键之一便是增加亮度,面板的亮度从400尼特增加至700甚至1000尼特。这样厂商就可以通过调节不同的亮度,让画面的对比度显得更加的有可塑性。HDR技术增加了亮度范围,同时提升最亮和最暗画面的对比度,明显改善灰阶,也带来了更黑或更白的颜色效果。不过需要注意的是,HDR技术并非针对所有内容都有这个效果。要想体验HDR技术,片源需要经过重制,这样才可以发挥HDR技术的威力,不过这种局限,也是大大的限制了HDR技术的应用范围。因此这种改变背光的新技术,相比于量子点技术,并没有前者的普遍意义。

HDR技术的效果(右面为开启)

全文总结:

液晶面板背光的发展,经历了CCFL到LED转变,可以说LED背光的出现,真正改变了我们的显示世界。超薄设备的出现,移动设备的流行以及超大屏LED巨幕的出现,都基于这个小小的发光二极管产品。其中特别是蓝色LED的研发,具有时代的意义。即便是未来量子点背光的得意成功,基础也仍旧是蓝色LED的出现。所以蓝色LED的研发者被授予了诺贝尔物理学奖,这是很具有现实意义的奖励。当然LED背光并非完美,其伤眼以及色域不广的问题,目前正在得到解决,未来一到两年,相信这两个问题将被功课,那时LED背光已经发展到了极致,但是最符合人类观察习惯的技术,仍旧是不采用背光的面板,比如说OLED面板,无背光面板才是未来的真正发展方向。

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发布人:wei7612 发布时间:2024-10-21