顯示行業(yè)新亂戰(zhàn)：QLED叫板LCD和OLED

QLED是什么呢

    9月份，消費(fèi)者將迎來兩個(gè)QLED顯示新品：一個(gè)是IPHONE6（蘋果終于找到了抗衡三星OLED屏色彩表現(xiàn)的技術(shù)）；另一個(gè)是TCL QLED大尺寸電視機(jī)（其實(shí)是QLED技術(shù)改良的液晶LCD電視）——這兩個(gè)新產(chǎn)品必然會(huì)引起市場對(duì)QLED技術(shù)的關(guān)注。

    QLED是一種新型的發(fā)光技術(shù)，也是一種新型的半導(dǎo)體電光、光光轉(zhuǎn)化材料。

    傳統(tǒng)的發(fā)光技術(shù)包括：“熱發(fā)光”，就是安迪生的白熾燈，或者篝火的火焰。這種技術(shù)的好處是原理簡單、光線品質(zhì)最接近太陽光，觀看最舒適柔和，但是也具有發(fā)光形式和設(shè)備可控性極差，能源利用效率極低的致命缺陷。

    此后人類發(fā)明了激光技術(shù)。這是一種高純度的光源，也是一種高效率的光源。但是，更是一種成本較高、系統(tǒng)體積過大的光源。激光光源現(xiàn)在主要用于生產(chǎn)、科研、武器，以及特種照明領(lǐng)域。

    比激光光源晚一些，科學(xué)家還發(fā)明了半導(dǎo)體光源，就是常說的“LED”，以及有機(jī)半導(dǎo)體光源“OLED”產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品可以用于照明、科研，以及點(diǎn)陣化制作之后的“顯示器”——LED大屏幕，或者OLED顯示屏、OLED電視。LED和OLED都是較好的、高純度和高轉(zhuǎn)換效率的光源。

    以上是常見的直接光源，除此之外還有一些間接光源。典型的技術(shù)是熒光粉技術(shù)：CRT顯示設(shè)備中，熒光粉將電子槍的電子射線所攜帶的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成光能；PDP等離子顯示中，熒光粉將紫外線的光能轉(zhuǎn)化成紅綠藍(lán)等顏色的可見光光能。低成本的白光LED燈珠中，熒光粉將部分藍(lán)光可見光轉(zhuǎn)化成黃色、紅色或者綠色可將光，進(jìn)而合成出白色光。激光投影的熒光色輪技術(shù)中，熒光粉將其他顏色的激光轉(zhuǎn)化成紅綠藍(lán)三原色的可見光。

    說了這么多，讀者可能會(huì)問，為什么還沒有見到QLED呢？別急，馬上來！

    對(duì)于光源技術(shù)，QLED的應(yīng)用性質(zhì)和熒光粉類似，是一種間接光源轉(zhuǎn)換物質(zhì)。QLED自身是一種半導(dǎo)體晶體，結(jié)構(gòu)尺寸在10納米以下（一個(gè)大拇指大小的面積可以容納數(shù)十億、百億的QLED晶體）。傳統(tǒng)QLED半導(dǎo)體晶體的主要組成元素是鋅、鎘、硒和硫，目前也有無鎘的QLED材料被研究出來。

    QLED的物理性質(zhì)主要表現(xiàn)在能將電能或者光能轉(zhuǎn)化成所需要波長和色彩的光線。其中基于電能的轉(zhuǎn)化叫做電致發(fā)光QLED，基于光能轉(zhuǎn)化的叫做光致發(fā)光QLED。兩種類型的QLED，又可以根據(jù)轉(zhuǎn)換出的光線目標(biāo)的波長不同（例如紅色或者綠色）有更細(xì)致的分類。

    在應(yīng)用上，QLED物質(zhì)可以取代很多傳統(tǒng)熒光粉的功能，而且具有轉(zhuǎn)換效率高、出光純度高的顯著優(yōu)勢。2010年以來，將QLED材料應(yīng)用于光源和顯示設(shè)備成為了諸多材料學(xué)、光學(xué)和顯示設(shè)備企業(yè)研究的重要方向，并已經(jīng)開始實(shí)用化。

QLED用于改善液晶顯示效果

    目前最成熟的QLED應(yīng)用是用于改善液晶顯示設(shè)備的顯示效果。這種應(yīng)用中采用到的是三原色的光致發(fā)光QLED材料。

    在蘋果IPHONE6和TCL的QLED電視中，QLED起到的作用是改變液晶顯示背光源的品質(zhì)。此前的背光源主要有兩種：三原色RGB led光源或者白光LED光源。

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    三原色RGB LED光源雖然色彩優(yōu)秀，但是成本很高、壽命后期有偏色現(xiàn)象、同時(shí)體積很大，控制系統(tǒng)繁雜，這種背光源現(xiàn)在很少使用，尤其是無法使用在超薄的手機(jī)上。

    白光LED光源是超薄、節(jié)能液晶顯示設(shè)備的主流光源。這種光源的LED燈珠主要由發(fā)藍(lán)色光的LED芯片和對(duì)應(yīng)的紅色、綠色熒光粉構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)的問題在于，熒光粉的轉(zhuǎn)化效率并不是特別高、色彩純度也有限。這兩個(gè)缺點(diǎn)，前者導(dǎo)致液晶電視能耗水平一直高于OLED，后者導(dǎo)致液晶電視色彩表現(xiàn)比OLED差。

    但是，在應(yīng)用QLED技術(shù)后，液晶顯示的背光系統(tǒng)可以是另一種狀態(tài)：QLED技術(shù)的液晶背光源中，led發(fā)光器件選擇藍(lán)色的（不是白色，也不是紅綠藍(lán)三種，之所以選擇藍(lán)色，是因?yàn)樗{(lán)色LED的效率最高、成本最低），藍(lán)色的LED光通過導(dǎo)光板形成平行的面藍(lán)色光源，然后照射到涂覆有QLED物質(zhì)的另一個(gè)薄膜上，不同種類和數(shù)量的QLED量子點(diǎn)物質(zhì)將藍(lán)色LED的光，按比例轉(zhuǎn)化成紅綠藍(lán)三原色，并合成液晶顯示需要的“高品質(zhì)白色”背光源。

    液晶顯示應(yīng)用QLED技術(shù)之后，背光源的色彩轉(zhuǎn)換效率大幅度提升，同時(shí)，原色的純度也大幅度提升——前者使得電視機(jī)和手機(jī)更為節(jié)能，后者則使得電視機(jī)和手機(jī)的色彩表現(xiàn)力顯著提升。

    當(dāng)然，任何技術(shù)都不會(huì)是完美的。QLED技術(shù)目前用于改善液晶顯示設(shè)備的顯示效果，也會(huì)產(chǎn)生副作用：這些副作用主要是，QLED材料的熱穩(wěn)定性不好，這就要求采用該技術(shù)的液晶顯示設(shè)備更注重散熱；QLED材料在空氣中的穩(wěn)定性不好，這就需要注重采用該技術(shù)后的顯示設(shè)備相關(guān)組件的密封；同時(shí)，QLED的材料壽命低于傳統(tǒng)的熒光粉很多（目前和OLED材料壽命相當(dāng)或者略長），QLED材料會(huì)成為采用該技術(shù)的液晶顯示設(shè)備的壽命“瓶頸”。尤其是在個(gè)別QLED材料壽命只有1-3萬小時(shí)的背景下，對(duì)比傳統(tǒng)LED光源10萬小時(shí)的壽命，差異巨大。

    不過，作為一種新技術(shù)，QLED的應(yīng)用依然令液晶屆欣喜不已。傳統(tǒng)液晶顯示技術(shù)的畫面效果瓶頸主要由液晶反應(yīng)速度、濾光膜效果和背光源系統(tǒng)提供的背光品質(zhì)決定。而QLED可以顯著改善背光源的品質(zhì)。同時(shí)，在產(chǎn)品工藝上，QLED材料層可以和液晶背光源模組、背光模組中的導(dǎo)光板、甚至液晶和TFT工藝層混合，具有多種工藝和架構(gòu)選擇，可以讓液晶顯示廠商選擇最為經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。——更為重要的是，這些技術(shù)路線中的任何一個(gè)，都不會(huì)較大的改變現(xiàn)有的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和流程體系。也就是說，引入QLED技術(shù)的液晶產(chǎn)品，制造成本的增長有限。同時(shí)，可以和液晶面板結(jié)合，也可以和背光源模組結(jié)合的特點(diǎn)，使得QLED可以再整機(jī)廠商或者面板廠商連個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈階段同時(shí)滲透，采用該技術(shù)制造顯示設(shè)備整機(jī)企業(yè)，不需要100%依賴面板廠商。

    目前，液晶顯示行業(yè)已經(jīng)把應(yīng)用QLED作為改善液晶畫質(zhì)品質(zhì)的關(guān)鍵突破點(diǎn)。但是，QLED創(chuàng)造的想象空間還遠(yuǎn)不止這些：QLED甚至可以拋棄液晶成為獨(dú)立的顯示技術(shù)門類。

QLED直接和OLED較量

    OLED顯示面板的原理是：在TFT驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上，涂覆細(xì)小的三原色或者白色OLED材料（利用白色OLED材料需要在TFT表面層增加三原色彩色濾光膜），形成密集的獨(dú)立發(fā)光的OLED燈珠陣列。對(duì)這個(gè)陣列的有效控制，形成可觀看的畫面。

    OLED的這種顯示結(jié)構(gòu)原理，也適用于QLED。其主要變化就是將TFT結(jié)構(gòu)上的OLED材料，換成電致發(fā)光QLED材料——其他工藝和技術(shù)幾乎不用改變。這樣制造出來的顯示面板就是QLED顯示產(chǎn)品，其具有媲美OLED面板的色彩、對(duì)比度、亮度、分辨率等特點(diǎn)。

    下一代顯示面板的主要材料是采用OLED或者QLED，包括成本、穩(wěn)定性、壽命、色彩效果、反應(yīng)時(shí)間等關(guān)鍵“顯示技術(shù)”指標(biāo)中，二者具有很高的相似性。比如，二者色彩表現(xiàn)和原色純度都遠(yuǎn)高于液晶產(chǎn)品，在TFT工藝上都對(duì)大電流驅(qū)動(dòng)要求較高，宜采用金屬氧化物或者低溫多晶硅，而不是非晶硅TFT工藝，同時(shí)二者也都具有壽命不及液晶面板的缺陷。

    但是，QLED和OLED畢竟是兩種不同的材料產(chǎn)品，在最終的材料涂覆工藝中，必然表現(xiàn)出差異性。相比OLED材料，QLED材料對(duì)于印刷工藝的支持更好，成熟也更快。這就使得QLED材料用于顯示面板，可以避開真空蒸鍍，這類在大尺寸產(chǎn)品上成本高、成品率和穩(wěn)定性、均勻性控制困難的工藝。

    與現(xiàn)在LG量產(chǎn)的白光OLED配合三原色濾光膜的顯示技術(shù)體系比較，直接印刷工藝涂覆的QLED顯示面板，成品率更易于控制、工藝更簡單、整體面板的色彩性能和能效指標(biāo)也會(huì)更高。

    但是，與OLED產(chǎn)品研究較早、市場已經(jīng)出現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)支持者比較，QLED的“時(shí)間劣勢”明顯。如果OLED也解決了印刷制作工藝的難題，并提升了材料壽命，量子點(diǎn)QLED技術(shù)的市場前景就會(huì)變得暗淡。但是，2014年由于三原色涂覆工藝的成品率難題，三星已經(jīng)暫緩了OLED8.5代線的建設(shè)，這就為QLED成為下一代顯示技術(shù)的一種選擇留下了空間。

    從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程看，如果QLED和OLED都成熟了，液晶面板生產(chǎn)線改造，對(duì)于二者的成本差異不會(huì)異常巨大。液晶面板線在TFT工藝階段的所有技術(shù)積累和設(shè)備都會(huì)被保留，變化的部分僅僅限于“液晶涂覆工藝與QLED和OLED涂覆工藝的不同”。

    因此，不僅是從OLED和QLED自身的比較看，還是從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程演進(jìn)看，OLED和QLED誰能成功的關(guān)鍵就集中在涂覆工藝，尤其是印刷（噴墨印刷、激光熱轉(zhuǎn)�。┑燃夹g(shù)誰先成熟上。當(dāng)然，市場較量的結(jié)果也未必是“生死之戰(zhàn)”，未來市場也可能存在QLED技術(shù)改進(jìn)的液晶顯示、OLED顯示和QLED顯示技術(shù)三國爭霸的局面。

混戰(zhàn)時(shí)代到來的顯示市場

    用QLED改進(jìn)的液晶顯示技術(shù)，會(huì)隨著蘋果手機(jī)巨大的號(hào)召力，成為2014年下半年顯示技術(shù)行業(yè)的熱點(diǎn)。在更長的時(shí)間尺度上，OLED、QLED技術(shù)改進(jìn)的液晶、QLED顯示面板，三個(gè)技術(shù)種類之間的“PK”將不會(huì)停止。

    上面已經(jīng)介紹了OLED和QLED比較的差異，以及涂覆工藝對(duì)于二者成敗的根本性的決定價(jià)值。下面重點(diǎn)說一下二者與QLED改進(jìn)后的液晶產(chǎn)品的市場比較。

    應(yīng)用QLED技術(shù)改進(jìn)液晶顯示，最大的優(yōu)勢在于繼承了液晶技術(shù)成熟的產(chǎn)業(yè)體系，現(xiàn)有技術(shù)足以支撐QLED對(duì)液晶背光系統(tǒng)進(jìn)行改建的工藝要求：這種改進(jìn)后的液晶顯示產(chǎn)品品質(zhì)會(huì)顯著提升、成本不會(huì)劇烈變化——簡單講，這種產(chǎn)品的優(yōu)勢就是兩個(gè)字“成熟”。

    利用這個(gè)“成熟”的優(yōu)勢，QLED改進(jìn)的液晶技術(shù)，可以再OLED成本沒有大量下降，或者QLED面板沒有成熟前，依靠價(jià)格和產(chǎn)能優(yōu)勢，占領(lǐng)大量市場份額。但是，“產(chǎn)業(yè)成熟”這種優(yōu)勢，必須建立在競爭者“不成熟”的基礎(chǔ)上。

    一旦OLED和QLED顯示面板技術(shù)成熟，哪怕只有一個(gè)成熟，都意味著液晶傳統(tǒng)價(jià)格優(yōu)勢難以保持。因?yàn)檫@兩個(gè)顯示技術(shù)都是自發(fā)光顯示，不僅顯示效果要優(yōu)于任何“改進(jìn)技術(shù)下的液晶顯示產(chǎn)品”，更會(huì)因?yàn)椴恍枰�背光源而具有“制造成本�?yōu)勢”。

    而且，液晶和OLED、QLED的競爭，與液晶和等離子的競爭是完全不同的。后者是兩個(gè)技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系的較量；前者則都是半導(dǎo)體顯示范疇內(nèi)的競爭。液晶顯示面板與OLED和QLED顯示面板在產(chǎn)業(yè)鏈和工藝設(shè)備上具有7成以上的相通性。產(chǎn)業(yè)界更是把OLED或者QLED看成是液晶面板技術(shù)“自然演化升級(jí)的方向和結(jié)果”，而非看做你死我活的競爭對(duì)手。

    以上這些產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，決定了未來數(shù)年，顯示業(yè)界會(huì)迎來一個(gè)傳統(tǒng)液晶、QLED改進(jìn)液晶、OLED和QLED等多種半導(dǎo)體平板顯示技術(shù)混亂競爭的時(shí)代。蘋果的新手機(jī)、TCL的新彩電，只不過是這場新混亂的開始而已。