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中国液晶面板技术大突破
时间:2017-09-01 15:37来源:互联网 作者:互联网 点击:
        今天就来说说显示屏有多么重要,这其中又有哪些酷炫的技术,而中国面板产业从依赖进口到全球第一又是怎么一步步打破垄断的。
 
        在去年,媒体报道称,苹果将考虑MacBook Air首次采用中国产显示面板,而在几个月前中国企业成功研制出5英寸主动式电致量子点发光显示产品(AMQLED),可以实现全彩显示,其色域超过100%。
 
        最近,国内首条六代柔性AMOLED生产线也正式投入生产,成功打破了三星等韩国企业对AMOLED屏幕的垄断。
 
  国产面板出货量占据全球市场的22.3%
 
  早在十多年前,中国彩电企业所需要的面板,基本被韩国三星、LG,中国台湾奇美、友达等厂商所垄断。中国大陆当时是全球最大的彩电制造基地,但因为液晶面板受制于人,无法做到自给自足,只能大量从日本、韩国和中国台湾地区采购,直接导致液晶面板价格始终处于高位,中国彩电企业深受其害。
 
  2017年2月, 英国著名调查公司IHS Market发布全球液晶版面研究报告:中国企业的出货量占据全球市场的22.3%,成为世界第一。
 
  传统LCD可与外企抗衡,但它本身存在“弱点”
 
  目前,市场上的面板主要有两类,一类是传统的LCD,另一类是新兴的OLED。在LCD领域,中国大陆企业已经做到可以与境外企业分庭抗礼的水平。不过在新兴的OLED领域,在技术上和商业化上与三星相比还有一定差距。
 
  LCD 是液晶显示器,目前广泛应用于电视、手机、VR头显、车载显示器、公共显示设备等上面,普及率非常高。
 
  LCD的的结构有点类似三明治,上下层是玻璃基板,中间是薄膜晶体管和彩色滤光片,通过薄膜晶体管的信号与电压变化来控制像素点的显示效果。按照背光源的不同,LCD可以分为CCFL和LED两种。
 
  然而,因为偏振滤光的因素,LCD的光源效率至少折半,并且背光源的光谱特性,亮度会直接影响显示效果。
 
  LCD的显示原理决定了它的可视角度并不理想,当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后,输出的光线便具有了方向性。由于大多数光都是从屏幕中垂直射出来的,从某一个较大的角度观看液晶显示器时,便不能看到原本的颜色,甚至只能看到全白或全黑。
 
  为了解决这个问题,LCD液晶面板有数种分支,比如比较高端且显示效果较好的IPS,AFFS等。
 
 
  LCD原理示意图
 
  虽然LCD现在依然是主流,市场份额也更大,LCD也经过一些改良与升级,但它还是弱于表面发光的OLED技术。
 
  OLED或是未来面板产业的主流
 
  OLED的英文全名是Organic Light Emitting Diode,就是有机发光二极管。Organic 指的是有机,就是在正负极之间时间使用了一系列的有机薄膜材料,从而达到发光的目的。
 
  高端OLED则是采用点阵主动发光技术,通过RGB三原色点阵主动发光,以及不同强弱搭配来呈现不同颜色。这种方式由于没有偏振滤光,所以光源效率更高,颜色纯粹。在亮度动态范围上,由于OLED采用主动发光技术,可以呈现更高明暗对比度。
 
  OLED屏幕薄,做超薄机更有优势,且可做成柔性屏,相对于硬屏来讲不易损坏。所以,OLED在智能手机领域发展迅猛,在VR头盔、电视机领域都有着广泛的应用,甚至在PC和只能汽车上也在逐步渗透。
 
  
OLED在超薄屏幕上的应用
 
  
OLED在VR头显上的应用
 
  不过,OLED制造很复杂,而且成本很高,所以在降低成本以前,市场主流依然以LCD为主。
 
  自主研发国产AMQLED屏幕
 
  OLED有一项延伸技术非常重要——AMOLED技术。这项技术中文全称是有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体,一看就和发光有关。
 
  我们都知道,光是由红绿蓝RGB三原色组成(印刷中则是吸收色谱,加上纯黑则是CMYK四元色),一般来说,发光三原色的光谱分离度越高,得到的纯净三原色就可以更精准和纯净的展现色域中的各种颜色。色域越广,面板就越“惊艳”。想想,老式的黑白电视,虽然复古,但是缺少色彩。
 
  
传统LCD与AMOLED色彩对比
 
  而AMOLED技术可以利用多层有机化合物来实现独立R、G、B三色光。但是,它的大多数专利都被国外垄断了,上世纪90年代,美国、韩国、日本申请的AMOLED专利占有情况超过了专利总量的半壁江山,比如一提到AMOLED,最出名的莫过于三星。毕竟未来的iPhone 8屏幕是三星提供的。
 
  但中国首个国产AMQLED(主动式电致量子点发光)显示屏就被成功研制出来了!
 
  发光源不同——国产AMQLED将发光源从有机发光材料换成了无机量子点,而三星的AMOLED则是在有机材料中产生了发光现象。
 
  色域广——同时,国产的AMQLED被普遍认为具有寿命长、色域广、成本低的潜在优势,被广泛认为是继三星的AMOLED之后,更具颠覆性的显示技术,尤其是在大尺寸主动式发光显示领域,会有更强的竞争能力。而且AMQLED显示屏无需背光照明光源,可以实现全彩显示,色域超过100%。
 
  
不同产品色域对比
 
  QLED技术尚不成熟
 
  同时,现在还有一项技术叫做QLED技术,与OLED一个字母之差,却千差万别。
 
  这项技术是不需要额外光源的自发光技术。其发光原理主要来自于纳米晶体材料通过溶解体相合成技术(Bulk solution phase techniques)形成胶体量子点,其光电特性与物理尺寸直接相关,成为新型固态发光技术。

 QLED技术的三原色及其光谱是这样的:
 
  可以看到QLED技术下的RGB三原色具有良好的光谱分离度,也就是所谓的更纯净,因此可以达到更精准的色域展现。
 
  QLED色域同标准NTSC色域相比如下:
 

 
  QLED的三原色(实心黑色三角)涵盖了更广的色谱范围,它的色域更令人惊艳。而且即使数百小时持续工作,QLED技术依然有稳定的工作状态,这是技术工业化非常重要的因素。
 
  简单说就是,OLED是基于有机物电致发光的原理,而QLED是基于无机物电致发光(或光致发光)的原理。由于无机物的受热稳定性和化学稳定性等指标普遍要高于有机物,所以有人说在理论上,QLED的光源稳定性和寿命等关键指标要强于OLED。
 
  QLED的概念在1994年就被提出来,但是受限于当时的材料和半导体技术,当时的QLED技术在亮度、外量子效率以及稳定性上均有较大缺陷。它还存在点亮电压过高,有效发光区域系统效率较低,以及不可忽略的邻近共轭有机层寄生电光发射,其主要原因仍然是当前材料技术下载流子注入效率低,以及因此造成的电子-空穴失衡。
 
  结语
 
  不过,虽然中国面板全球市场占有率不断提升,但与国际领先水平仍有差距。目前,中国的发展策略是用属于主流的LCD来培养产业,在产业发展壮大形成一批龙头企业之后,在这个基础上建设AMOLED生产线,提升大陆企业在AMOLED领域的竞争力。同时,也要开发新技术,比如完善AMQLED技术。
 

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