浅谈量子点显示技术QLED

科技也很柔性 2024-09-30 18:36:34

什么是QLED?

QLED是“Quantum Dots Light Emitting Diode Display”的缩写,即量子点发光二极管。是一种基于量子点电致发光原理的主动发光显示技术,最早于1994年首次被加州大学伯克利分校的Colvin等人在Nature上报道。2008年胶体ZnO纳米晶作为器件的电子传输层的出现,成为了QLED器件的性能突破的转折点,QLED器件性能开始真正进入高速发展期。

QLED具有超薄、高色域、可柔性、高对比度等特点,可为消费者带来无与伦比的画质体验,与MicroLED一同被称为下一代显示技术。

普通液晶电视与量子点电视显示对比

QLED的原理

量子点是极小的半导体晶体,大小约为3-12纳米(Nanometer、为10亿分之一米),仅由少数原子构成,所以其活动局限于有限范围之内,而丧失原有的半导体特性。也正因为其只能活动于狭小的空间,因此影响其能量状态就容易促使其发光(目前一般通过电子或光子激发量子点,产生带色彩的光子),科学家实验的结果是,可依据其内部结构与大小的不同,发出不同颜色的光,量子点尺寸越大越偏向光谱中的紫色域、越小则越偏向红色,如果计算足够精确,就可发出鲜艳的红绿蓝光,正好用作显示器的RGB原色光源。

不同半径量子显示的光源

而其发光原理很简单,就是将量子点铺在显示器的平面上,然后运用控制电路来显示出画面。在技术发展的最初,量子点显示技术运用溶液涂抹,平面显示的方法。通过溶液蒸发使得溶液能够附着在基板的表面,最后将颜色“打”在屏幕上。然而,技术最初只能做到显示单一颜色,因为溶液里面没有办法同时含有多种颜色的量子点,倘若同时存在,RGB三色的显示无法均匀排列。之后,麻省理工学院的科学家想出了使用印刷的方法,终于将量子点通过印章方式印刷到显示面板上。

量子点发光二极管通常由阳极、空穴注入传输层、量子点发光层、电子注入传输层和阴极这五部分组成。QLED的工作原理是在外加电压的驱动下,空穴从阳极注入,电子从阴极注入,通过各自的传输层运输后到达量子点,形成激子复合发光。QLED的结构和原理都较为简单,但真正要将其性能做好却不是一件容易的事。

目前,人们通过不断地探索和试验,例如调节量子点的结构成分组成,加入界面修饰层或者对传输层材料进行掺杂改良以改善电子/空穴注入和传输平衡等一系列方式不断提升QLED器件的性能。

QLED显示技术优势与不足

QLED作为下一代的新型显示技术,属于量子点在显示技术领域的更高级应用,优势显著。从色域角度,由于极致的窄半峰宽和发光波长随尺寸可调,QLED理论能达到140%NTSC色域,远高于OLED的 100%NTSC和LCD的72%NTSC, 能更好地呈现出自然的色彩,给未来元宇宙等超高清显示领域提供强有力的技术支撑。

在对比度方面,由于QLED和OLED都是基于自发光的技术,在对比度上会显著优于基于被动发光的传统液晶显示技术,能够为显示设备提供更为纯正的黑场显示效果。在产品形态上,QLED技术和OLED拥有相似的器件结构,都可以实现超薄和柔性等特征。从能耗角度考虑,按照从低到高排列,几种技术的能耗水平依次是 QLED(低)<OLED(中)<LCD(高),QLED相比于OLED来说,相同亮度下需要的驱动电压更低,因此所需的能耗低,LCD因其是背光技术,白光转化成单一颜色的光需要过滤大量的其他光能量,因此能耗较高。

LCD,OLED,QLED 技术的参数对比如下表所示:

综上所述,QLED技术有着诸多的性能优点,但受限于技术起步较晚,产业配套不够完善,比如面向量产化的打印设备,导致当前QLED技术在产业化进展方面暂时落后于LCD和OLED技术。

但是整体来说QLED器件三色发光效率、工作稳定性和寿命等关键参数已经基本满足商业化产品对性能的要求,相信一旦技术成熟,将迎来一场显示产业的大变革。

来源:光煜晞

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