應用展示
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量子點(QD)顯示器是使用熒光半導體納米晶體(也稱為 量子點)作為面板架構的一部分來產生單色光以提供可調原色并提高屏幕效率和性能的裝置。
這可以通過兩種基本方式實現:
光致發光(PL) - 其中量子點由光源激活,例如在LED背光液晶顯示器中,量子點由藍背光激活。
電致發光(EL) - 其中量子點嵌入每個像素中并通過電流激活和控制。
量子點顯示器提供一系列優勢,包括:
高動態范圍(HDR)支持,因為它們具有高峰值亮度特性
由于出色的色彩飽和度和寬色域輸出,能夠實現最接近 BT 2020色彩空間
低功耗和提高效率
能夠最大化色彩體積和對比度,以獲得最佳觀看體驗
現在流行的技術在其光致發光(PL)模式,QD粒子的光發射由LED背光觸發。這些顯示器稱為QD-PL型顯示器。
有許多方法可以實現量子點光致發光QD-PL:
即量子點彩色濾光片(QDCF)
QD技術最初的應用方法之一是將量子點嵌入芯片中。該技術從未投入量產,因為量子點距離LED芯片太近,會暴露在超過200oC的高溫下,這直接影響QD的穩定性和可靠性。雖然芯片內方法是最經濟高效的,但高溫會損害量子點的性能。一些公司在研發耐高溫的QD技術,可承受高達260oC的溫度,目標是征服照明業。這種方案的另一個挑戰是容易被水和濕氣損壞的量子點與樹脂之間的相容性,相容性不好會導致所謂的中毒效應和QD聚集。
在顯示面板內安排量子點的另一種方法是在芯片上,其中QD被放置在圓柱形QD-聚合物復合材料中 - 被稱為“量子軌” 。在這種情況下,即使采用封裝工藝和背光重新設計,量子點仍然太靠近熱源以維持性能。QD在此位置仍距離LED封裝太近,溫度可達到100oC。索尼在其2013年推出的QD電視中使用了這項技術。產品在第二年就被召回了,很可能是因為耐熱性差。
當前市面上大部分QD電視都使用量子點薄膜(QDEF)。量子點薄膜是三明治結構,上下兩層為水氧阻隔膜,中間為量子點聚合物薄膜。量子點薄膜放置在導光板上面,從而遠離LED封裝,讓QD所處的環境溫度下降。量子點薄膜里面包含紅色和綠色QD,其原理為背光模組中的藍光LED發出藍光,藍光經過量子點薄膜時,一部分藍光被紅色量子點轉換成紅光,一部分藍光被綠色量子點轉換成綠光,未被轉換的藍光和量子點發出的綠光、紅光一起組成白光,成為液晶顯示屏的背光源。
通過將QD顆粒放置遠離光源,消除了熱暴露的風險。然而,這種方法需要大量的量子點顆粒,這決定了相對高的制造成本。
量子點玻璃導光板是在玻璃光導板的表面涂布量子點聚合物涂層。這種方案不僅提供了QDEF的優點,同時避免了設計間隙,可以實現厚度小于5 mm的。QDOG方案雖然省去了兩張價格昂貴的水氧阻隔膜,但是增加了價格昂貴的玻璃導光板,目前的成本較QDEF高。
量子點顯示應用的最新發展之一是QD彩色濾光片(QDCC),其中量子點粒子被分散在光刻膠中,然后被圖案化以替換子像素中的有色染料。量子點彩色濾光片中的每個像素點由3個次像素點構成,分別噴墨印刷上紅色量子點、綠色量子點和擴散粒子?;驹砣鐖D所示,在藍背光的激發下,量子點彩色濾光片可發出色純度非常高的三原色,從而提升顯示色域。與傳統濾色器模型的不同之處在于量子點的作用類似于有源元件,QDCC在轉換通過它的光,而不是阻擋光。
QDCC-LCD優勢:
更寬的視角,因為QD被放置得更靠近屏幕并且它們在所有方向上發光
更廣泛的色域,因為量子點發出純凈的可調光
更薄的顯示,因為QDCF面板的組件更少
電源效率和亮度可以提高兩倍以上,因為量子點比傳統的彩色濾光片通過更多的光
完美的黑色和對比度
更寬的視角
完美的色彩表現:純RGB顏色,沒有白色亞像素
簡化了顯示結構,減少了材料層數
電源效率和亮度可以提高兩倍以上,因為量子點比傳統的彩色濾光片通過更多的光
完美的黑色和對比度
完美的視角
只需要大量轉移藍色微發光二極管,簡化了制造過程,大大提高產量和良率
量子點利用的電致發光方法是基于每個像素中的量子點,通過電流使其發光。這些顯示器稱為QD-EL型顯示器。
當采用這種電致發光機制時,量子點材料被放置在陽極和陰極之間,每個子像素包含紅色,綠色和藍色QD。
這種方法提供了很多好處:
非常寬的色域 - 因為量子點在窄光譜中發光并且可以很好地調節
高對比度 - 因為每個像素都可以獨立控制
低功耗時的高亮度 - 無需背光,無液晶層,無需濾色器
超高分辨率
不會燒屏,因為沒有用有機材料
設計靈活性 - 由于沒有背光,這種機制使該技術可用于靈活,可折疊,可卷曲和透明的顯示器
與OLED相比,制造成本更低 - QD的圖案化使用噴墨印刷的設備,而不是使用昂貴且緩慢的蒸發設備
不過這項新技術帶來了一系列挑戰,要實現這種方案還需要較長一段時間 。
總而言之,以下是量子點技術的路線圖: