聊聊QD-LED:量子点终极形态?或与MicroLED相互成全

杰夫视点 2024-05-24 11:55:29

最近的SID显示周大展上,最引人瞩目的可能要算TCL华星光电和三星这两家公司了,原因也很简单——这两家公司都展出了自家QD-EL技术的原型显示器。在OLED面板成本居高不下,Micro LED又远远谈不上成熟的时候,大家将注意力放在QD-EL技术上,似乎也是很顺理成章的事儿。那么QD-EL显示技术到底是个啥玩意?它和现在的OLED以及LED面板,又有什么差别?今天我们就来聊聊这个事儿。

QD-EL有很多个名称,除了QD-EL,我们见得最多的可能是NanoLED、QD-LED。之所以标题用QD-LED我们觉得可能更有利于大家去理解这个技术。大家都清楚QD的意思就是量子点,这个东西在目前的电视或者其他显示设备上不会让我们陌生,比如三星、TCL、海信提倡的QLED电视、三星的QD-OLED面板等等。而我们要说的QD-LED,其实可以算是量子点在显示方面真正挑大梁的一种形式。

我们现在看到的QD Mini LED电视,其实是用量子点纳米粒子做成了一层薄膜,类似于之前彩色滤光片,通过量子点膜,其转换出来的颜色比传统经由彩色滤光片的光更纯,会令显示设备的色彩饱和度更强;此外因为光是经由能阶的转换,也会使得转化效率得以提升,最终还能达到省电的功能。

嗯,没错……所谓的QD-OLED其实也是一样,背光源的是OLED,我们可以将其中量子点的作用也想成是LCD电视中的滤光片,也就是说量子点并不是发光源。所以现有的LCD电视或者OLED电视虽然我们说的确有量子点技术在其中发挥作用,但这都没能将量子点的性能彻底发挥出来。现在我们能买到的量子点相关电视,图像是由LCD或OLED像素创建的,这些像素直接或间接地通过量子点得到改善,仅此而已。

那么下一步,显示技术厂商的目的显然就是要让量子点直接成为发光源了。QD-LED或者说NanoLED,又或者说QD-EL这个技术,其实就是将量子点作为发光源。预期的结果是QD-LED显示设备具有比当今的QD-OLED拥有更宽的色域,同时更亮、更实惠且更耐用。好吧,根据我们的了解,厂商是希望能通过QD-LED这个技术打造出能覆盖100% BT2020色域的产品,至于耐用这个说法……唔,我们后面会说到,至少某种角度可能没预想那么好。

从某种角度而言,QD-LED我们可以说是量子点直显技术,这些显示设备将只使用量子点——不使用LCD或OLED,并且理论上可以提供更好的图像质量,几乎以前技术的缺点(理想状态下)。简单来说,这类显示设备直接向量子点施加电流,由此产生光,所以这种技术又叫电致发光量子点。

说到电致发光量子点,那么又要简单说说现在电视或者显示器的量子点技术了,无论是Mini LED也好,还是QD-OLED也好,虽然是量子点,但其实是光致发光量子点。量子点是一种微小的粒子,当用能量击中它们时会发光,无论这种能量是光或者电。现在我们看到的量子点,其实原理是蓝色光由LED或OLED产生,并且蓝光激发红色和绿色量子点,然后共同产生创建图像所需的所有光线。

用量子点而不是传统的滤色片,理论上电视用于产生光的几乎所有能量都会发送到用户的眼睛。量子点可以将蓝色几乎完美地转换为红色和绿色。基本上没有任何浪费,因此电视可以更高效。我们能同时获得一台更亮的电视以及一台耗能更少的电视,这是现在的电视能够提供超高亮度和广泛色彩的一个重要原因。

而量子点直显技术,也就是电致发光量子点,原理上是将只有几分之一伏的电击中量子点像素,它就会发光。当工程师将足够多的像素放在一起,并且编辑出一种访问所有像素的方案,这个时候我们就能看到图像了。这个听起来有点像等离子,实际上QD-LED本身就是一个像素自发光的技术,它在一些模式上和等离子、OLED以及Micro LED是有相似的地方。

目前很多厂商在研发QD-LED技术,不过量子点的制造供应商则掌握着很多核心的东西。毕竟不管谁要使用这个技术,最终都得采购原材料,而不是完全由自己去生产量子点。根据目前全球最知名的量子点制造商Nanosys的说法,光致发光量子点和电致发光量子点的整体构成没有巨大差异,虽然不能完全互换,但两者还是比较相似。QD-LED最大的困难不在于量子点本身,而在于量子点外的其他技术——比如在正确的时间提供正确数量的电力以使一堆量子点看起来像是用户喜欢的图像质量。

目前,多家公司正在尝试不同的制造方法,包括喷墨印刷和光刻技术。这两种方法都有潜在的优点和缺点,但方便的是,它们与目前现代显示设备的制造方式相似。按照SID上TCL和三星的做法,两家都采用了喷墨印刷技术,我们觉得除了效果不错之外,主要还是为了节约成本,喷墨印刷技术看起来未来会在很多显示领域用到,包括QD-LED和OLED。

不过很多人这里有一个疑问:QD-LED到底和LED有没有关系?这是一个很好的问题,虽然从我们上面说的技术原理来看,量子点自发光似乎和LED没有任何关系,就和OLED像素自发光其实和LED也没关系一样……但这实际上和量子点最终在现实设备上的使用方式是有关系的,或者说未来QD-LED这个技术应该会是有机和无机两种方案。

有机QD-LED比较好理解,就是我们之前介绍的那样,电视或者显示器的像素由红绿蓝量子点组成,通电发光创造图像。目前三星、TCL华星光电以及夏普的QD-LED原型产品全部都是这种方案。其实就和OLED一样,由于减少了物理层和部件,所以这种有机方案,可以做得非常轻薄,同时只要技术成熟了,成本就会比较低,毕竟使用喷墨印刷可以在任何平面或者曲面上制造QD-LED,直接把量子点“刷”上去即可,这使得QD-LED技术能用在任何形式的产品上。

那么缺点呢?除了我们说技术上还在完善,初期成本较高之外,最大的问题还是寿命,这是有机物的通病。比如蓝色量子点的寿命现在看来远没有预期那么高,绿色量子点的寿命也没有想象那么好。现在如果有QD-LED的产品上市销售,那么用户会发现它们的老化速度甚至比OLED还快。另外如何提升量子点发光的亮度也是个问题,看看几个原型机的亮度都只有几百尼特的水准,黑色和对比度或许无需质疑,但要达到更高的亮度可能还需要慢慢完善。

那么第二种方案就是无机方案……这个方案实际上和我们上面介绍的很多东西在原理上已经完全不同了,或者可以说是目前QD Mini LED或者QD-OELD面板的一种进阶方案。这个方案的基础其实是Micro LED,原理也很简单:将Micro LED的微型灯珠全部使用蓝色LED,然后利用喷墨印刷技术,将红色和绿色量子点涂抹在蓝色LED上,如此就可将蓝光转换成红光或绿光,同时依然属于像素自发光技术。

这个方案最大的优势当然是寿命,但更重要的是,以Micro LED技术为基础,采用量子点后,会大大降低原有Micro LED巨量转移的难度。要知道Micro LED是将红绿蓝三原色的LED,制作成10微米大小的晶粒,然后利用巨量转移技术,将这些LED晶粒转移到有TFT控制电路的PCB上。但要移转2500万颗的LED晶粒,这是一项非常艰巨的工程,有少许差错就需要个别去修补不同颜色的LED晶粒,良率和产能都会受此影响。

而在全部使用蓝色LED晶粒,然后再涂抹红绿量子点后,相比分别转移红绿蓝三种LED晶粒,明显地可以增加巨量转移的成功率,也使得之后的修补动作较为简单,在理论上这大大提升了整个方案的良率和产能。目前这种方案主要是三星在研发,现在还处于早期阶段。毕竟Micro LED技术现在都不算成熟,要在这个基础上发展QD-LED,肯定也不是简单的事情。但这个方案的优势是当Micro LED成熟了,在这个基础上发展而言的QD-LED也就没什么问题了,属于是一种相互成全的概念。

在我们和一些面板厂商的交流中,针对有机和无机的两种方式聊了不少。可以肯定的是,大家最终的目的都是用无机材料来打造QD-LED。按照国内某个面板厂商的说法:有机QD-LED的不可控因素很多,用着用着就会发生肉眼可见的变化,简单来说就是寿命问题很难解决。而无机物可以很好的解决寿命问题,只是三星的Micro LED只是QD-LED无机方案中的一种,不同厂商应该还有其他的一些思路。不过如果未来今年内市场上如果出现了QD-LED的电视或者显示器,那么基本可以肯定是有机方案,至于寿命就要看量子点制造商能不能对蓝绿量子点进行改善了!

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