前段時間京東方和三星相繼推出自家QLED產品,樂視也攜同一眾供應商推出四款QLED電視,但事實上,目前已經開始售賣的“QLED 電視”幾乎都是借背光源發光的量子點液晶電視,并非是真正的QLED 電視。
什么是真正的QLED?
量子點是極小的半導體晶體,大小約為3到12納米,僅由少數原子構成,所以其活動局限于有限范圍之內,而喪失原有的半導體特性。
也正因為其只能活動于狹小的空間,因此影響其能量狀態就容易促使其發光,科學家實驗的結果是,可依據其內部結構與大小的不同,發出不同顏色的光,量子點尺寸越大越偏向光譜中的紫色域、越小則越偏向紅色,如果計算足夠精確,就可發出鮮艷的紅綠藍光,正好用作顯示器的RGB原色光源。
按形狀可分為箱形量子點、球形量子點、四面體量子點、柱形量子點、立方量子點、盤形量子點和外場(電場和磁場)誘導量子點。
如果按照材料組成來分類的話又可以分為元素半導體量子點,化合物半導體量子點和異質結量子點。
QLED工作原理
目前顯示行業只有OLED技術以及QLED技術被稱之為自發光技術,其他的顯示技術都只是液晶的創新。OLED、QLED兩者雖然都是自發光技術,但相較于已經成熟的OLED,QLED顯然還未被消費者廣泛熟知。
量子點QLED顯示技術主要分為量子點發光二極管顯示技術(QLED)和量子點背光源技術(QD-BLU)。
QLED顯示技術是將量子點的光學材料放入背照燈與液晶面板之間,甚至可以省去光源側的偏光片,有效降低液晶顯示產品的制造成本。
每當受到光或電的刺激,量子點便會發出有色光線,光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定,量子點能夠將 LED光源發出的藍光完全轉化為白光(傳統YAG熒光體只能吸收一部分),這意味著在同樣的亮度下,量子點QLED所需的藍光更少,在電光轉化中需要的電力亦更少,有效降低背光系統的功耗總成。
QLED是不需要額外光源的尚處于研發階段的自發光技術。正在研發中的自發光技術,其結構與OLED技術非常相似,主要區別在于QLED的發光中心由量子點物質構成,其結構是兩側電子和空穴在量子點層中匯聚后形成光子,并且通過光子的重組發光。
量子點有一個與眾不同的特性:
每當受到光或電的刺激,量子點便會發出有色光線,光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定,這一特性使得量子點能夠改變光源發出的光線顏色。
由于量子點是可以吸收簡單改變量子點的尺寸,從2個納米增加到8個納米,同一種化學成分,可以從藍色到綠色、到黃色、到橙色、到紅色發射。改變尺寸可以實現,而且是連續可調,你需要哪個波長就可以做到哪個波長。
真正的自發光QLED,商用化需要多久?
作為自發光技術,量子點自發光顯示(QLED)同樣具備液晶無法擁有的優勢,其能夠大幅度提升顯示設備的色域、亮度、對比度等顯示效果,對致力于提高畫質的彩電行業有著巨大的貢獻。
相較于光致發光量子點來說,電致發光技術的量子點才是可以實現自發光的真正的QLED技術。
另外,值得一提的是,量子點能夠將LED光源發出的藍光完全轉化為白光,而不是像YAG熒光體那樣只能吸收一部分,這意味著在同樣的燈泡亮度下,量子點LED燈所需的藍光更少,在電光轉化中需要的電力自然更少,更高效的表現令其在節能減排方面更勝一籌。
但遺憾的是,自發光QLED的量子點因其容易受熱量和水分影響的缺點,無法實現與自發光OLED相同的蒸鍍方式,只能研發噴墨印刷制程。
目前,QLED技術還處于剛剛起步階段,存在可靠性/效率低、藍色元件壽命不穩定、溶液制程研發困難等制約因素,因此業內認為真正的QLED技術現階段離商用化至少需要10年以上。而商用化后的畫質如何,我們只能拭目以待。這是自發光技術中,QLED還無法超越OLED的重要原因。
市場中的QLED電視
自發光技術的未來固然被世人看好,然而,有些廠商卻急于求成,把玩起了概念營銷,混淆消費者。目前市場上出現了不少所謂的“QLED電視”產品,事實上,所謂的“QLED電視”并非真正使用量子點發光二極管(QLED)技術的自發光QLED電視。
上述已經提到只能研發噴墨印刷制程的QLED仍處于起步階段,然而,市面上卻已經開始售賣QLED產品,顯然值得商榷。
實際上,已經開始售賣的“QLED TV”實則是借背光源發光的量子點液晶電視,稱不上是真正的QLED 電視(自發光),只是在液晶電視背光源上增加了量子點薄膜提升了色域。
因此仍存在液晶顯示產品固有的漏光、對比度低、可視角度差、響應速度慢等畫質上的短板和設計上的限制。
總的來說,目前已上市的量子點QLED電視的真面目其實是液晶電視產品,而自發光QLED距離正式商用還有很長的時間。
QLED屏幕結構
量子點,從目前TCL、三星所有上市的電視產品來看,運用量子點材料的電視是以藍色LED為背光源,將采用量子點的光學材料放入背光燈與LCD面板之間,從而可以通過擁有尖銳峰值的紅、綠、藍光獲得鮮艷的色彩。簡單的說,就是將量子點薄膜放入原有的LCD面板之間,用藍色的光源去照射就能呈現不同顏色了。
量子點背光源電視,與傳統的液晶電視區別在于——色域。按照最高的色域標準來BT2020來算,蘋果手機的BT2020色域只能達到50%,在液晶屏中已經算是不錯的水準,而量子點電視的極限能到100%,能夠精準還原人眼所能感知的一切顏色。
對于良好的圖像而言,對比度非常重要。雖然液晶顯示器背光的調節功能可使其接近OLED或等離子顯示器的對比度,但是其效果有限。為了獲得更高水平的圖像質量和更高的對比度,就需要每個像素都進行精準控制,也就是逐像素控制。
電致發光量子點直接通過電子發光。如果需要一個暗像素來表現黑暗場景,可以直接關閉該像素,這樣的話光就不會有多余的光線產生,也就不會出現漏光現象,這是液晶顯示器根本無法實現的,即使進行局部調光(“局部”是一個相對術語)也做不到。逐像素控制是優化圖像質量的關鍵所在,而目前已上市的OLED電視憑借每個像素自發光的特點, 所以能達到令人驚嘆的黑色顯示效果,并通過每個像素的細節表現提升色彩的深度,使畫面靈活靈現。
制備方法
QLED的制備方法以化學方法為主。
金屬有機合成法
1993年,Bawendi等第一次使用二甲基鎘(Cd(CH3)2)、三辛基硒化膦(SeTOP)作為前體,三辛基氧化膦(TOPO)作為配位溶劑,合成了高效發光的硒化鎘(CdSe)量子點,由于CdSe納米顆粒不溶于甲醇,可以加入過量甲醇,通過離心分離得到CdSe納米顆粒,其量子產率約為10%。
水相直接合成法
在水相中直接合成量子點具有操作簡便、重復性高、成本低、表面電荷和表面性質可控,容易引入功能性基團,生物相容性好等優點,已經成為研究的熱點,其優良的性能有望成為一種有發展潛力的生物熒光探針。當前,水相直接合成水溶性量子點技術主要以水溶性巰基試劑作穩定劑。#p#分頁標題#e#
淬冷法
高溫熔融——淬冷法是一種傳統的玻璃制備方法,具有工藝簡單、價格低廉等特點。配比合適的化學原料經高溫熔融-淬冷后,在經過兩步熱退火工藝可以值得量子點摻雜的玻璃。
溶膠凝膠法
以無機鹽或金屬醇鹽為先驅體,經水解縮聚過程凝膠化,而后進行相應處理可得到所需納米顆粒,溶液PH值,溶液濃度,反應時間和溫度是影響溶液、凝膠質量的主要因素。
QLED的優勢
QLED的結構與OLED技術非常相似,主要區別在于QLED的發光中心是量子點,例如硒化鎘(CdSe)納米晶體。量子點層夾在電子傳輸和空穴傳輸有機材料層之間,外加電場使電子和空穴移動到量子點層中,它們在這里被捕獲到量子點層并且重組,從而發射光子。
QLED元件結構及發光原理
量子點QLED顯示技術的優勢在于可以令電視亮度有效提升30~40%,背光源系統色彩轉換效率大幅提升的情況下,畫面的色彩更亮麗,性能提升十分明顯。考慮到液晶技術的物理特性先天不足,量子點QLED顯示技術能夠帶來如此多的革命,是液晶技術的一次重大的突破。
在壽命上,量子點的有機熒光染料的熒光壽命一般為幾納秒,量子點的熒光壽命可持續到數十納秒,衰變的速度慢使得量子點可以得到沒有背景干擾的熒光信號,色彩更純凈。作為非有機物,量子點在工作時極為穩定,壽命與其它材料相比有著極大的提升。
作為一種兼具畫面質量提升與節能環保的技術,量子點顯示器已經逐漸成為行內液晶電視新的發展方向。目前,量子點的顯示能力還沒被完全開發出來,擁有很大的發展前景。
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