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“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
光链 · 2018-11-27
来源:三星电子
注:文内信息仅为提供分享交流渠道,不代表本公众号观点
随着科技的发展,如今人们接受信息的渠道不只拘泥于电视屏幕,各种大尺寸显示屏逐渐进入到人们的视野中。
例如商场中播放广告的屏幕、电影院的大荧幕、室内运动场馆的显示屏等。
那么,未来有望可以商用化或出现的大尺寸显示屏技术你又了解多少?
粒子大小决定颜色,光的魔法师“量子点”
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
▲量子点粒子的结构
量子点是指直径只有几纳米的超微半导体粒子。一纳米是十亿分之一米,可见量子点粒子非常小。
量子点是无机物材料,由直径为2~10的内核(Core)和外壳(Shell)组成,最终由高分子涂层包裹而成。量子点技术要追溯到上世纪70年代,为解决能源危机而研究太阳能电池的过程中,Louis Brus博士和前苏联的Alexei Ekimov博士第一次发现了量子点。
量子点可以发出各种高纯度光,具有优秀的化学性质,在显示屏、太阳能电池、生物传感器、量子计算机等应用领域拥有广阔的发展前景。
量子点显示屏是指将量子点作为光致物质或发光物质来使用,以此提高显示屏的性能,或者将量子点作为显示屏来使用。
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▲颜色因量子点粒子大小而发生变化
量子点的独特之处在于:虽然粒子是同一种物质,但是在照射光线或供给电流的时候,根据粒子的大小会表现出不同的颜色。
粒子小则看到蓝色(Blue)的短波光,粒子大则看到红色(Red)的长波光,因此可以通过粒子的大小来呈现不同的颜色。
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▲不同发光方式的量子点分类
目前,人们正在研究将量子点的发光特点更好地应用到显示屏的方法。量子点在显示屏的应用大致有两种方式。
先吸收光,然后再发射光的光致发光(PL Photoluminescence)方式。
是在电流的作用下自己发光的电致发光(EL Electroluminescence)方式。
◤ 量子点膜方式
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
量子点膜方式已经实现商用化,在LCD添加量子点膜,可以提高画质。
如图所示,将含有量子点粒子的膜插入背光模组(BLU)上面,穿过这个膜的光通过液晶和彩色滤光片表现所需颜色。
◤ 量子点彩色滤光片方式
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量子点膜方式是采用在LCD背光模组上面加膜的结构。
彩色滤光片方式是在LCD的彩色滤光片上面加上量子点材料表现颜色。与量子点膜方式相比,量子点的发光位置离人眼更近,所以具有纯度更高的色彩表现力。
◤ 量子点与OLED相结合的方式
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目前,学术界正在讨论量子点与OLED技术相结合的方式。这项技术将OLED的蓝色作为背光源,光穿过由量子点组成的红色和绿色滤光片表现所需颜色。
如上所述,量子点粒子中的蓝色粒子最小,很难控制,因此在尽可能保持高纯度蓝色的同时,用红色和绿色来发挥量子点的优势。
◤ 将量子点作为自发光材料来使用的方式
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
最后将量子点作为自发光材料来使用的方式。
这种方式是由量子点材料组成的RGB子像素在电流作用下自己发光,发光结构与普通OLEO相似,区别是发光物质由有机物变成了无机物量子点。
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越小越华丽,“微型LED”
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
“微型LED(Micro LED)显示”技术是将超小型LED作为像素来制作显示面板。
微型LED显示屏与OLED类似,也是RGB子像素自己发光,因此可视角度大、发光效率高、色彩清晰。
不同于LCD,微型LED可以驱动每一个像素。因此,拥有无限对比度,响应速度也很快。
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
▲LCD、OLED、微型LED显示屏结构对比
与LCD和OLED的断面结构进行对比可以发现,从理论上说微型LED的结构更简单。目前尚处于研发阶段,产品实现量产后,其结构可能会在一些方面得到提升。
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▲微型LED显示屏制造方法(概念)
微型LED是用“Epi晶圆”来生产的,首先将晶圆切成许多芯片,然后再移植到电路基板上。
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▲微型LED显示屏制造方法(移植)
微型LED的芯片很小,移植精确才能降低不良品率,所以移植工序非常重要。
目前,业内采用的移植方式主要分为两种。其中,印刷移植法是将同一种颜色的芯片从晶圆移植到电路基板的方式;直接移植法是像插秧一样,把整个晶圆取下来粘贴到电路基板上。
微型LED还要攻克很多技术难题:
为了独立控制每一个子像素,需要极小极复杂的电路基板。
要掌握将正常运行的微型LED芯片准确无误地移植到基板的技术。
不同于LCD或OLED,微型LED是以物理方式转移像素,所以对精密度的要求很高。
该项技术尚处于初期发展阶段,业界预计生产成本会很高,因此要研究能提高生产效率的方法。
华中科技大学微纳材料设计与制造研究中心 单斌 教授 确认演讲▼
“这些”大尺寸显示屏技术,未来有望出现或商用化
“喷墨打印OLED”,打印显示屏
喷墨打印技术是像在纸上喷墨印刷一样,喷射少于几十pl的OLED墨水进行显示屏量产的技术。
与在真空状态下对有机物进行气化的蒸镀方式相比,喷墨打印技术具有在常压下也能生产、滴落到基板外面的墨水少、可提高材料使用效率等优势。
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▲喷墨打印OLED的Color Patterning概念
为了进行喷墨打印,首先要在溶剂中融化OLED材料,使其变成墨水形状。含有OLED材料的墨水通过喷墨头的喷嘴,在基板的隔栅之间进行印刷。然后经过干燥工序除去溶剂,就可完成OLED材料印刷。
喷墨打印技术可以用在各种类型的显示屏制程,在大尺寸OLED领域的应用前景尤其令人期待。喷墨打印方式还需加强材料和制造技术研发,业界认为,如果这个问题得到解决,利用印刷技术制作OLED显示屏的时代将全面开启。
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