顯示行業(yè)新亂戰(zhàn)：QLED叫板LCD和OLED

QLED是什么呢

    9月份，消費者將迎來兩個QLED顯示新品：一個是IPHONE6（蘋果終于找到了抗衡三星OLED屏色彩表現的技術）；另一個是TCL QLED大尺寸電視機（其實是QLED技術改良的液晶LCD電視）——這兩個新產品必然會引起市場對QLED技術的關注。

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

    傳統(tǒng)的發(fā)光技術包括：“熱發(fā)光”，就是安迪生的白熾燈，或者篝火的火焰。這種技術的好處是原理簡單、光線品質最接近太陽光，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。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。激光光源現在主要用于生產、科研、武器，以及特種照明領域。

    比激光光源晚一些，科學家還發(fā)明了半導體光源，就是常說的“LED”，以及有機半導體光源“OLED”產品。這兩種產品可以用于照明、科研，以及點陣化制作之后的“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。典型的技術是熒光粉技術：CRT顯示設備中，熒光粉將電子槍的電子射線所攜帶的動能轉換成光能；PDP等離子顯示中，熒光粉將紫外線的光能轉化成紅綠藍等顏色的可見光光能。低成本的白光LED燈珠中，熒光粉將部分藍光可見光轉化成黃色、紅色或者綠色可將光，進而合成出白色光。激光投影的熒光色輪技術中，熒光粉將其他顏色的激光轉化成紅綠藍三原色的可見光。

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

    對于光源技術，QLED的應用性質和熒光粉類似，是一種間接光源轉換物質。QLED自身是一種半導體晶體，結構尺寸在10納米以下（一個大拇指大小的面積可以容納數十億、百億的QLED晶體）。傳統(tǒng)QLED半導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的物理性質主要表現在能將電能或者光能轉化成所需要波長和色彩的光線。其中基于電能的轉化叫做電致發(fā)光QLED，基于光能轉化的叫做光致發(fā)光QLED。兩種類型的QLED，又可以根據轉換出的光線目標的波長不同（例如紅色或者綠色）有更細致的分類。

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

QLED用于改善液晶顯示效果

    目前最成熟的QLED應用是用于改善液晶顯示設備的顯示效果。這種應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。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、壽命后期有偏色現象、同時體積很大，控制系統(tǒng)繁雜，這種背光源現在很少使用，尤其是無法使用在超薄的手機上。

    白光LED光源是超薄、節(jié)能液晶顯示設備的主流光源。這種光源的LED燈珠主要由發(fā)藍色光的LED芯片和對應的紅色、綠色熒光粉構成。這種設計的問題在于，熒光粉的轉化效率并不是特別高、色彩純度也有限。這兩個缺點，前者導致液晶電視能耗水平一直高于OLED，后者導致液晶電視色彩表現比OLED差。

    但是，在應用QLED技術后，液晶顯示的背光系統(tǒng)可以是另一種狀態(tài)：QLED技術的液晶背光源中，led發(fā)光器件選擇藍色的（不是白色，也不是紅綠藍三種，之所以選擇藍色，是因為藍色LED的效率最高、成本最低），藍色的LED光通過導光板形成平行的面藍色光源，然后照射到涂覆有QLED物質的另一個薄膜上，不同種類和數量的QLED量子點物質將藍色LED的光，按比例轉化成紅綠藍三原色，并合成液晶顯示需要的“高品質白色”背光源。

    液晶顯示應用QLED技術之后，背光源的色彩轉換效率大幅度提升，同時，原色的純度也大幅度提升——前者使得電視機和手機更為節(jié)能，后者則使得電視機和手機的色彩表現力顯著提升。

    當然，任何技術都不會是完美的。QLED技術目前用于改善液晶顯示設備的顯示效果，也會產生副作用：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的液晶顯示設備更注重散熱；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后的顯示設備相關組件的密封；同時，QLED的材料壽命低于傳統(tǒng)的熒光粉很多（目前和OLED材料壽命相當或者略長），QLED材料會成為采用該技術的液晶顯示設備的壽命“瓶頸”。尤其是在個別QLED材料壽命只有1-3萬小時的背景下，對比傳統(tǒng)LED光源10萬小時的壽命，差異巨大。

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

    目前，液晶顯示行業(yè)已經把應用QLED作為改善液晶畫質品質的關鍵突破點。但是，QLED創(chuàng)造的想象空間還遠不止這些：QLED甚至可以拋棄液晶成為獨立的顯示技術門類。

QLED直接和OLED較量

    OLED顯示面板的原理是：在TFT驅動結構上，涂覆細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），形成密集的獨立發(fā)光的OLED燈珠陣列。對這個陣列的有效控制，形成可觀看的畫面。

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

    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、反應時間等關鍵“顯示技術”指標中，二者具有很高的相似性。比如，二者色彩表現和原色純度都遠高于液晶產品，在TFT工藝上都對大電流驅動要求較高，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品，在最終的材料涂覆工藝中，必然表現出差異性。相比OLED材料，QLED材料對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。

    與現在LG量產的白光OLED配合三原色濾光膜的顯示技術體系比較，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也會更高。

    但是，與OLED產品研究較早、市場已經出現大規(guī)模的量產支持者比較，QLED的“時間劣勢”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QLED技術的市場前景就會變得暗淡。但是，2014年由于三原色涂覆工藝的成品率難題，三星已經暫緩了OLED8.5代線的建設，這就為QLED成為下一代顯示技術的一種選擇留下了空間。

    從產業(yè)進程看，如果QLED和OLED都成熟了，液晶面板生產線改造，對于二者的成本差異不會異常巨大。液晶面板線在TFT工藝階段的所有技術積累和設備都會被保留，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，還是從產業(yè)進程演進看，OLED和QLED誰能成功的關鍵就集中在涂覆工藝，尤其是印刷（噴墨印刷、激光熱轉�。┑燃夹g誰先成熟上。當然，市場較量的結果也未必是“生死之戰(zhàn)”，未來市場也可能存在QLED技術改進的液晶顯示、OLED顯示和QLED顯示技術三國爭霸的局面。

混戰(zhàn)時代到來的顯示市場

    用QLED改進的液晶顯示技術，會隨著蘋果手機巨大的號召力，成為2014年下半年顯示技術行業(yè)的熱點。在更長的時間尺度上，OLED、QLED技術改進的液晶、QLED顯示面板，三個技術種類之間的“PK”將不會停止。

    上面已經介紹了OLED和QLED比較的差異，以及涂覆工藝對于二者成敗的根本性的決定價值。下面重點說一下二者與QLED改進后的液晶產品的市場比較。

    應用QLED技術改進液晶顯示，最大的優(yōu)勢在于繼承了液晶技術成熟的產業(yè)體系，現有技術足以支撐QLED對液晶背光系統(tǒng)進行改建的工藝要求：這種改進后的液晶顯示產品品質會顯著提升、成本不會劇烈變化——簡單講，這種產品的優(yōu)勢就是兩個字“成熟”。

    利用這個“成熟”的優(yōu)勢，QLED改進的液晶技術，可以再OLED成本沒有大量下降，或者QLED面板沒有成熟前，依靠價格和產能優(yōu)勢，占領大量市場份額。但是，“產業(yè)成熟”這種優(yōu)勢，必須建立在競爭者“不成熟”的基礎上。

    一旦OLED和QLED顯示面板技術成熟，哪怕只有一個成熟，都意味著液晶傳統(tǒng)價格優(yōu)勢難以保持。因為這兩個顯示技術都是自發(fā)光顯示，不僅顯示效果要優(yōu)于任何“改進技術下的液晶顯示產品”，更會因為不需要背光源而具有“制造成本優(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。后者是兩個技術體系、產業(yè)體系的較量；前者則都是半導體顯示范疇內的競爭。液晶顯示面板與OLED和QLED顯示面板在產業(yè)鏈和工藝設備上具有7成以上的相通性。產業(yè)界更是把OLED或者QLED看成是液晶面板技術“自然演化升級的方向和結果”，而非看做你死我活的競爭對手。

    以上這些產業(yè)特點，決定了未來數年，顯示業(yè)界會迎來一個傳統(tǒng)液晶、QLED改進液晶、OLED和QLED等多種半導體平板顯示技術混亂競爭的時代。蘋果的新手機、TCL的新彩電，只不過是這場新混亂的開始而已。