揭开QLED显示技术的神秘面纱

电子发烧友网工程师 发表于 2018-06-22 15:01:00 收藏 已收藏
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揭开QLED显示技术的神秘面纱

电子发烧友网工程师 发表于 2018-06-22 15:01:00

在CES2017上,各路厂商给我们带来了眼花缭乱的科技新品,其中三星推出的全新系列QLED电视便是其中的一个亮点产品,其凭借全新的纳米晶体半导体量子点材料,有效提升了发光效率和并带来了超前的宽广色域,将屏幕的色彩显示效果提升到了一个新的高度。

揭开QLED显示技术的神秘面纱

量子点QLED将液晶技术进化至“完美的终极形态”

那么这个QLED到底是什么?它在应用上又有什么特别之处,使得三星这样的大公司近来频繁发布采用该技术的新品呢?

量子点QLED:技术原理/发展历程

量子点QLED背光技术

QLED,英文全称Quantum Dot light Emitting Diode,中文译名是量子点发光二极管。亦可称量子屏显示技术,这是一项介于液晶和OLED之间的新型技术,原理是通过蓝色LED光源照射量子点来激发红光及绿光,QLED核心技术为“Quantum Dot(量子点)”,量子点由锌、镉、硒和硫原子构成。早在1983年,美国贝尔实验室的科学家就对其进行深入研究,数年后美国耶鲁大学的物理学家马克·里德正式将其命名为“量子点”。

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QLED构成原理

量子点是一种我们肉眼无法看到的非常微小的半导体纳米晶体,是一种粒子直径不足10nm的颗粒,由锌、镉、硫、硒原子组成。这种物质有一个极其特别的性质:当量子点受到光电刺激时,就会发出有色的光线,颜色是由组成量子点的材料和它的大小、形状决定。因为它有这种特性,所以能够改变光源发出的光线的颜色。量子点的发光波长范围非常窄,颜色又比较的纯粹,还可以调节,因此量子点显示器的画面会比液晶显示器的画面更加的清晰明亮。

量子点QLED发展历程

2005年,毕业于麻省理工大学的科尔·苏利文创建QD Vision公司,随后QD Vision联手韩国LG Display和比利时化学品公司Solvay,研究并制造QLED有源矩阵显示屏,其中 QD Vision负责提供量子点核心技术,LG Display负责产品生产。

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QD Vision公司致力于研究量子点QLED显示技术

除QD Vision公司之外,来自美国硅谷的Nanosys公司也在深入研究量子点QLED背光技术,侧面印证量子点QLED背光技术有着光明的前景。接下来,我们要讨论的就是量子点QLED背光技术的技术特性,事实上,从行业支持的角度就可以断定,量子点QLED显示技术具有改变市场格局的资本。

QLED技术解析:LCD的“完美形态”

量子屏QLED技术解析

量子点QLED显示技术是将量子点的光学材料放入背照灯与液晶面板之间,可以使色域达到或超过OLED的水平,甚至可以省去光源侧的偏光片,有效降低液晶显示产品的制造成本。

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量子点QLED工作原理图

量子点QLED显示技术主要包括量子点发光二极管显示技术(QLED)和量子点背光源技术(QD-BLU),量子点具有发光特性,量子点薄膜(QDEF)中的量子点在蓝色LED背光照射下生成红光和绿光,并同其余透过薄膜的蓝光一起混合得到白光,从而提升整个背光系统的发光效果。

量子点QLED显示技术拥有与众不同的特性:每当受到光或电的刺激,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。量子点能够将LED光源发出的蓝光完全转化为白光(传统YAG荧光体只能吸收一部分),这意味着在同样的亮度下,量子点QLED所需的蓝光更少,在电光转化中需要的电力亦更少,有效降低背光系统的功耗总成。相当于每天传输的全球互联网流量的两倍。

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量子点QLED色彩准确性高且画面更稳定

量子点QLED显示技术得天独厚的优势令电视亮度有效提升30~40%,背光源系统色彩转换效率大幅提升的情况下,画面的色彩更亮丽,兼顾节能环保等特点,画面亮度、色彩纯度均为WLED背光系统的2倍左右,性能提升十分明显。考虑到液晶技术的物理特性先天不足,量子点QLED显示技术能够带来如此多的革命,堪称液晶技术的“完美形态”毫不为过。

目前量子点在显示技术领域上的两大应用方向

一是基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术(Quantum Dots-Backlight Unit,即QD-BLU),即目前市面上量子点电视所采用的方案,目的是解决是普通LCD电视背光色彩不够亮白的问题,这种颜色偏差体现在屏幕图像中,用户会觉得画面偏冷或偏暖,达不到最佳视觉体验。采用蓝光LED通过附有红色和绿色量子点的光学材料(QDEF膜片)得到高纯度的白光,使得这一问题得到很好解决,同时还原出非常靓丽的色彩,属于量子点技术应用在LCD领域的折中方案。

三星目前致力于研发的QLED,是指量子点第二类应用:基于电致发光特性的量子点发光二极管显示技术(Quantum Dots Light Emitting Diode Display,即QLED),这属于量子点在显示技术领域的更高级应用。它不再是蓝光通过一层量子点材料产生白光照亮液晶屏幕,而是通过电驱动,使量子点本身发光并通过混色产生图像,不再需要液晶,彩膜,也省去了背光单元。这就使得QLED与OLED在显示方式上具有相似的原理。

量子点QLED技术的优势

量子点QLED显示技术较OLED更稳定

目前来看,OLED市场呐喊声和媒体曝光度都很高,但在电视厂商们看来,成本低性能强的量子点QLED显示技术更符合消费市场的需求,QLED量子屏显示技术逆袭OLED,改变电视市场格局,不只是说说而已,更多的是实际行动。

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OLED技术目前十分火热

量子点QLED显示技术直接与OLED正面竞争,自身自然也具有优势:

1.由于OLED采用有机材料,三种发光材料寿命不同是自身不可逾越的致命伤。而量子点晶体为非有机物,所以工作状态更稳定,寿命更长,成本也更低。

2. 因为工艺复杂,生产良率过低一直是大屏OLED难以克服的问题,而QLED工艺流程相对简单,在大规模量产方面具有先天优势。

3. QLED色彩表现更加完美,色域可轻易达到最严苛的色彩标准BT2020 90%以上,而OLED电视色域虽然远超传统LCD电视,但在BT2020标准下,大概为70%左右。

4. 在同等画质下,QLED的节能性有望达到OLED屏的2倍。成本,生产、色彩、能耗,四大差异横亘在QLED和OLED之间。如此对比来看,QLED比OLED,似乎不只是多了“一点”。相对于LG在大屏OLED上的步履维艰,叫好不叫座的状况,三星在QLED上看似大胆的决定,细细想来,也许是下了胸有成竹的一步好棋。

QLED得到国际巨头品牌的鼎力支持

根据Samsung Display科学家的说法,QLED生产成本仅为OLED显示屏的一半,更利于市场推广。除了美国QD Vision(联手LG Display)公司和Nanosys公司之外,Samsung Display从2011年就开始研究QLED。TCL集团助理总裁兼品牌管理中心总经理梁启春曾表示:“量子点QLED显示技术为旗下华星光电自行研发(仅指TCL品牌自身),量子点QLED显示技术色域表现优于呼声极高的OLED电视,而制造成本要远远低于OLED电视,拥有更加广阔的市场空间。”目前市场上的QLED仅仅是LCD领域的一次技术提升,但是据三星透露的消息,三星未来选择的QLED是结合传统LCD和OLED优点的一项新型显示技术,预计在2019年以后才会有全新产品问世。

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总结

OLED由于本身的优势和技术的不断成熟,成为下一代电视,这已经是行业的趋势,现在基本上没有一家企业站出来说OLED不好,所以OLED电视的发展更加的顺遂、快速。而三星现在提出来的QLED争议在于:有人质疑QLED即目前市面上已存在的量子点电视,仅仅是LCD领域的一次技术提升,不能与OLED相提并论。当然,QLED仍在技术研发阶段,自身必定有一些不易克服的难题。在这期间,OLED技术是否会有飞跃式的发展克服自身缺陷,QLED技术是否会在发展中遭遇瓶颈而胎死腹中,著实难以预料。然而,在消费者日渐回归电视本质,追求画面品质的当下,谁是下一代显示技术也许并不那麽重要,能够以经济有效的形式提供最佳的显示效果才是竞争的核心。QLED和OLED两大各具优势的技术之争,为我们留下了很多关于未来显示形态的想像空间,这才是最让人心动的部分。

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