1990 年開(kāi)始,全球展開(kāi)了第一輪的電視大躍進(jìn),體積巨大陪伴我們超過(guò)半世紀(jì)的陰極射線管(Cathode Ray Tub,CRT)電視被體積較小的液晶電視(Liquid Crystal Display,LCD)取代,目前已經(jīng)成為客廳里的主角。但科學(xué)家追求電視畫(huà)面色彩畫(huà)質(zhì)與厚度縮小的目標(biāo)仍然沒(méi)有停止,經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展,厚度超薄顏色更豐富的 " 有機(jī)發(fā)光二極體 "(Organic Light Emitting Diode,OLED)與 " 量子點(diǎn) "(Quantum Dot,QD)電視日趨成熟,成為后起之秀漸漸取代液晶電視的可能性愈來(lái)愈高,我們來(lái)看看這兩種未來(lái)新型顯示器到底有什么不同吧。
光的三原色在了解顯示原理前,我們先來(lái)理解一下各式顯示技術(shù)中彩色是如何達(dá)成的,他們均是以紅(Red,R)、綠(Green,G)、藍(lán)(Blue,B)3 種顏色 " 不同亮度 " 即可組合成連續(xù)光譜中幾乎所有可見(jiàn)光的顏色,因此我們稱紅、綠、藍(lán)三色為 " 光的三原色 "。如圖一所示,假設(shè)有一個(gè)方格用來(lái)顯示某一種顏色,這樣的方格稱為 " 像素 "(pixel),將這個(gè)方格垂直切割成三個(gè)小方格,分別代表 RGB 3 種顏色,這樣的小方格稱為 " 次像素 "(Sub-pixel)。
▲ 圖一:紅、綠、藍(lán)三種顏色不同亮度即可組合成連續(xù)光譜中幾乎所有的顏色。
色彩的顯示可見(jiàn)光有無(wú)限多種顏色,圖二為 " 色度座標(biāo)圖 "(Chromaticity diagram)代表肉眼能看到的所有顏色,光的波長(zhǎng)就是顏色,光有多少種波長(zhǎng),就有多少種顏色,而前面所說(shuō)的紅色、綠色、藍(lán)色其實(shí)只是一個(gè)大概的視覺(jué)感受,不同的發(fā)光元件所產(chǎn)生的光其實(shí)波長(zhǎng)多少都有些差異,因此利用不同的發(fā)光元件所能產(chǎn)生的色彩并不同相。
傳統(tǒng)以白色發(fā)光二極體(White LED,WLED)為背光源的液晶電視(LCD-TV)稱為 "LED-TV",要注意雖然廠商稱它為 LED-TV,實(shí)際上它是 " 以 LED 為背光源的 LCD-TV",它是使用 " 彩色濾光片 "(Color filter)產(chǎn)生 RGB 3 種顏色的光,圖中的三角形頂點(diǎn)就是 RGB 3 種顏色,而三角形內(nèi)的顏色就是這種電視所能組合成的所有顏色(三角形愈大代表可以組合成的顏色愈多色彩愈真實(shí)),顯然并不能組合成肉眼能看到的所有顏色,但是這已經(jīng)足夠制作電視讓我們看到真實(shí)的影像了;后來(lái)有廠商開(kāi)發(fā)出不同白光發(fā)光二極體(LED)與彩色濾光片產(chǎn)生的 RGB 3 種顏色,可以組合成更多的顏色(紅色三角形),稱為 " 廣色域 LED-TV",但是這兩種電視都是使用彩色濾光片過(guò)濾白光產(chǎn)生 RGB 3 種顏色,而且目前工業(yè)上背光源所使用的白色發(fā)光二極體(LED)顏色受限,因此可以組合成的顏色仍然不夠多;由圖中可看出有機(jī)發(fā)光二極體電視(OLED-TV)產(chǎn)生的 RGB 3 種顏色可以組合成更多的顏色(綠色三角形);而量子點(diǎn)(QD-TV)產(chǎn)生的 RGB 三種顏色可以組合成更多的顏色(藍(lán)色三角形)。
▲ 圖:二色度座標(biāo)圖(Chromaticity diagram)。
有機(jī)發(fā)光二極體有機(jī)發(fā)光二極體(OLED)又稱為 " 有機(jī)電激發(fā)光 "(Organic Electrical Luminescence,OEL),其構(gòu)造如圖三所示,將可以發(fā)出紅光、綠光、藍(lán)光的 " 有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體 "(一種會(huì)發(fā)光的高分子)涂布在導(dǎo)電玻璃上,再蒸鍍金屬電極,直接對(duì)不同顏色的有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體施加電壓注入電子與電洞,電子與電洞在有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體內(nèi)結(jié)合發(fā)光。它的構(gòu)造簡(jiǎn)單,亮度夠高,可惜有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體其實(shí)就是一種 " 高分子 "(塑料),由于塑料發(fā)光的材料性質(zhì)不穩(wěn)定,造成生產(chǎn)時(shí)良率很低,成本一直降不下來(lái),而且使用壽命較短,用久了會(huì)褪色,因此過(guò)去一直都是少量使用在單色顯示器上。經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的努力,韓國(guó)的三星(Samsung)成功改善了良率的問(wèn)題,目前已經(jīng)量產(chǎn) 60 寸以上的彩色電視,只剩下售價(jià)過(guò)高的問(wèn)題,看起來(lái)似乎已經(jīng)慢慢看到它的商業(yè)價(jià)值了。
▲ 圖三:有機(jī)發(fā)光二極體(OLED)構(gòu)造。(Source:LG)
量子點(diǎn)電視(QD-TV)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)當(dāng)材料的尺寸小到 100 納米以下時(shí)會(huì)產(chǎn)生 " 量子局限效應(yīng) "(Quantum confinement effect),此時(shí)電子與電洞被局限在納米材料內(nèi)形成自組的穩(wěn)定態(tài),造成發(fā)光性質(zhì)的改變,而且納米材料的尺寸愈小時(shí),材料發(fā)光強(qiáng)度愈強(qiáng),發(fā)光的波長(zhǎng)愈短(藍(lán)色),這個(gè)現(xiàn)象稱為 " 藍(lán)移 "(Blue shift),如圖四所示,不同顏色的光波長(zhǎng)不同,所以光的波長(zhǎng)就是顏色,在可見(jiàn)光中紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng),綠光次之,藍(lán)光最短,換句話說(shuō),當(dāng)納米材料的尺寸大,發(fā)光強(qiáng)度較弱,顏色為紅光(波長(zhǎng)最長(zhǎng));當(dāng)納米材料的尺寸變小,發(fā)光強(qiáng)度變強(qiáng),顏色為綠光(波長(zhǎng)次之);當(dāng)納米材料的尺寸更小,發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng),顏色為藍(lán)光(波長(zhǎng)最短)。
▲ 圖四:量子局限效應(yīng)的 " 藍(lán)移 "。
傳統(tǒng)白色發(fā)光二極體(WLED)發(fā)光的原理是以藍(lán)光發(fā)光二極體(Blue LED, BLED)晶粒發(fā)出藍(lán)光照射 YAG 螢光粉,螢光粉吸收藍(lán)光產(chǎn)生白光,如圖五 ( a ) 所示,前面提到這種元件的 RGB 顏色受限,可以組合成的顏色仍然不夠多,因此我們可以直接使用量子點(diǎn)(QD)取代螢光粉稱為 " 量子點(diǎn)發(fā)光二極體(QD-LED)",如圖五 ( b ) 所示,利用這種元件為液晶顯示器(LCD)的背光源可以增加 RGB 顏色,如圖五 ( c ) 所示,因此可以組合成的顏色大大增加,而且并不需要修改太多液晶顯示器(LCD)的構(gòu)造,成本最低,但是仍然必須使用彩色濾光片。
如果要再增加 RGB 顏色則可以使用藍(lán)色發(fā)光二極體(BLED)為背光源,如圖五 ( d ) 所示,經(jīng)由液晶面版呈像,并且將量子點(diǎn)直接印刷在面版上形成不同的次像素取代彩色濾光片,受到藍(lán)光背光模組的照射,紅色的量子點(diǎn)吸收藍(lán)光會(huì)發(fā)出紅光,綠色的量子點(diǎn)吸收藍(lán)光會(huì)發(fā)出綠光,藍(lán)色的量子點(diǎn)吸收藍(lán)光會(huì)發(fā)出藍(lán)光,其中藍(lán)色的像素因?yàn)楹捅彻饽=M顏色一樣因此可以不使用藍(lán)色的量子點(diǎn),最后的量子點(diǎn)電視(QD-TV)的構(gòu)造如圖六所示。
▲ 圖五:白光發(fā)光二極體與量子點(diǎn)發(fā)光二極體(QD-LED)電視構(gòu)造示意圖。
▲ 圖六:量子點(diǎn)電視(QD-TV)構(gòu)造示意圖。
結(jié)論傳統(tǒng)以白色發(fā)光二極體(WLED)為背光源的液晶電視(LCD-TV)市場(chǎng)已經(jīng)成熟,在技術(shù)上也沒(méi)有太多可以改善的空間;雖然有機(jī)發(fā)光二極體電視(OLED-TV)產(chǎn)生的 RGB 3 種顏色可以組合成更多的顏色,但是良率較低造成價(jià)格較高,短時(shí)間之內(nèi)好像也無(wú)法全面推廣使用;而量子點(diǎn)電視(QD-TV)產(chǎn)生的 RGB 3 種顏色可以組合成最多的顏色,而且并不需要修改太多液晶顯示器(LCD)的構(gòu)造,的確是目前可行的方法之一,不過(guò)要記得,其實(shí)量子點(diǎn)電視也是一種液晶電視,它仍然要靠液晶呈像,因此它仍然是一種液晶電視
在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái),我們家中的電視一定會(huì)愈來(lái)愈薄,畫(huà)面色彩愈來(lái)愈豐富,讓我們能夠在電視里看到如同大自然一樣真實(shí)的畫(huà)面。
京紀(jì)中達(dá)(北京)科技有限公司是一家致力于系統(tǒng)集成多媒體投影顯示、智能會(huì)議辦公教學(xué)系統(tǒng)技術(shù)普及和應(yīng)用的股份制公司。公司坐落于北京市海淀區(qū)中關(guān)村高科技產(chǎn)業(yè)園內(nèi)。是集項(xiàng)目建設(shè)、產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、售后維保服務(wù)三位一體的系統(tǒng)集成高新技術(shù)企業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已擁有5000多家緊密合作的區(qū)域經(jīng)銷商和最終用戶?蛻羧后w涵蓋政府、軍隊(duì)、交通、能源、廣電、金融等產(chǎn)業(yè)方向的尖端企業(yè)。
公司成立以來(lái),一直以“創(chuàng)新永久發(fā)展,服務(wù)永無(wú)止境”作為核心理念,植根于投影顯示行業(yè),吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),在代理世界知名品牌投影顯示產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新。形成了“項(xiàng)目建設(shè)+品牌產(chǎn)品+維保服務(wù)”的多元化發(fā)展模式。確立了高舉“打造行業(yè)產(chǎn)品及服務(wù)民族品牌”的大旗,走有序引進(jìn),學(xué)習(xí)借鑒、合作研發(fā)的道路,以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以客戶為中心,三管齊下齊頭并進(jìn)的可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略。將投影顯示大屏幕拼接系統(tǒng)、智能會(huì)議系統(tǒng)項(xiàng)目建成集約化、節(jié)能化、環(huán);、實(shí)用化;將公司主營(yíng)產(chǎn)品品牌化、高端化、國(guó)際化、創(chuàng)新化,將投影顯示、音視頻會(huì)議售后維保服務(wù)專業(yè)化、模塊化、精細(xì)化、精致化。在投影顯示大屏幕拼接和智能會(huì)議系統(tǒng)集成領(lǐng)域精耕細(xì)作、砥礪前行。
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