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量子点显示器发展指南

量子点的缩写是否会让您困惑?您是否听说过QDEF、QDEL或QDCF?是否想知道它们代表什么?在本白皮书中,我们将帮助您了解各种量子点技术的实现以及背后的工程。

什么是量子点显示器?

量子点(QD)显示器是使用荧光半导体纳米晶体(又名量子点)作为面板结构的一部分来产生单色光,以传递可调原色并提高屏幕效率和性能的设备。

这可通过两种基本方式实现:

  1. 光致发光(PL)或光电发射-其中量子点由光源激活,例如在LED背光液晶显示器中。
  2. 电致发光(EL)或电发射-其中量子点嵌入各像素中,并通过电流应用来激活和控制。

量子点显示器具有一系列优势,包括:

  • 高动态范围(HDR)支持,因为它们具有高峰值亮度特性
  • 由于出色的色彩饱和度以及广色域输出,能够实现最接近BT 2020色彩空间
  • 低功耗和效率提高
  • 能够将颜色体积和对比度最大化以获得最佳观看体验

此处阅读更多关于量子点技术优势的信息。

量子点历史
Source: Samsung Newsroom

让我们分析在显示器中实现量子点的光致发光(PL)和电致发光(EL)方法之间的区别。

量子点显示器的类型

I. 光致发光量子点显示器(QD-PL)

当今的普遍技术为在光致发光(PL)模式下使用量子点粒子,其中光发射由LED背光触发。这些显示器称为QD-PL型显示器。

有许多方法可实现此QD-PL配置:

1. 芯片内
2. 芯片上
3. 面板上(表面上)
  a. QDEF
  b. 量子点玻璃
  c. 量子点彩色滤光片

芯片内(量子点)

T这种实现通过将量子点与商用树脂混合以在芯片中嵌入量子点粒子来达成。由于芯片接近发光二极管(LED),量子点暴露在极高的温度下,这直接影响量子点的稳定性和可靠性。

此配置的另一挑战是易受水和湿度损坏的量子点表面和树脂之间的相容性,这导致所谓的中毒效应和量子点凝聚。由于这些原因,当涉及显示器行业时,此技术在商业上不可行。

芯片上(量子点轨)

在显示面板内配置量子点的另一种方式为芯片上,其中量子点置于称为“量子轨”的圆柱形量子点聚合物复合材料内,与背光相邻。在这种情况下,即使采用封装工艺和背光重新设计,量子点仍过于靠近热源,无法维持性能。

量子轨图示

Source: Samsung Display Co.

面板上(表面上)

量子点增强膜(QDEF)

QDEF表面上的量子点配置使用薄膜状量子点聚合物,位于导光板顶部的两个阻挡薄膜之间以及显示器中的彩色滤光片之前。QDEF面板使用蓝色LED和红绿量子点。

通过将量子点粒子远离光源放置,消除了热暴露的风险。然而,此方法需要大量的量子点粒子,这意味着制造成本相对较高。

量子点玻璃

量子点配置的另一种表面上的方法是在玻璃导光板顶部实施量子点层。这提供了QDEF配置的优势,同时避免了设计落差,允许使用厚度小于5 mm的更薄SET。

量子点玻璃面板更具成本效益并且无镉。

QDEF与量子点玻璃面板的对比
Source: Samsung Display Co.
像素上(QDCF)

在显示器中应用量子点的最新进展之一是量子点彩色滤光片(QDCF),其中量子点粒子集成至光致抗蚀剂中,然后图案化以取代子像素中的有色染料。

量子点彩色滤光片只有红绿量子点层以及清晰的子像素来传递来自蓝色LED的蓝光。这里与传统彩色滤光片模型的不同之处在于量子点的作用类似于有源元件,QDCF正在将其转换,而非彩色滤光片阻光。在这种情况下,量子点离LED更远,因此暴露于高温情况减少,导致光通量降低。

QDCF方法具有以下优势:

  • 视角更宽,因为在此配置中量子点离屏幕更近,并且它们向所有方向发光
  • 色域更宽,因为量子点发出纯净的可调光
  • 显示器更薄,因为QDCF面板的组件更少

显示器亮度更高,且显示效率提高50%而功耗更低,因为量子点能大幅度传递比传统彩色滤光片更多的光。

II. 电致发光量子点显示器(QD-EL)

量子点利用的电致发光方法基于各像素中的量子点集成,其中它们产生电流控制的所需波长的光。这些显示器称为QD-EL型显示器。

电致发光量子点显示技术
Source: Samsung Display Co.

当采用此电致发光机制时,量子点材料置于阳极和阴极之间,各子像素包含红色、绿色和蓝色量子点。

QD-EL色域
Source: Samsung Display Co.

此方法具有显著优势

  • 格外宽的色域-因为量子点发出窄光谱的光,并且精细可调
  • 高对比度-因为各像素都可以进行控制
  • 高亮度低功耗-因为不需要背光、液晶层和彩色滤光片
  • 超高分辨率
  • 非有机材料不会老化
  • 设计灵活性-因为没有背光,此机制使得这项技术可用于柔性、可折叠、可卷曲的透明显示器
  • 与OLED相比,制造成本更低-量子点的图案化或喷墨印刷代替昂贵且缓慢的蒸发设备

这项新技术带来了一系列挑战。您可在此处阅读更多关于工程挑战和可能解决方案的信息

总而言之,以下为各种量子点技术的简介:

量子点技术比较 Source: Samsung Display Co.