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是趋势还是过渡?量子点屏幕真的比OLED屏幕还要好?

  谁都知道买电视就是要买看起来很爽的产品,但怎么界定这个“爽”字?大部分人所知的是屏幕要够大,再近一步就是分辨率要够高——在这个4K分辨率逐步进入寻常家庭的时代,这两者已经不是选购屏幕类产品的大问题了。

  传说中真正的“爽”是要画面看起来足够鲜艳,一眼望去就满心欢喜,亮度和对比度参数自然也是越高越好了。真正能够满足“爽”要求的OLED电视还处在天价阶段,如果不是土豪到挥霍数十数百万不是问题,OLED电视堪称贵族产品。但就在这两年,尤其是今年的CES展会,一种叫做量子点屏幕的产品大肆来袭,厂商媒体纷纷宣称它能干死OLED电视,而且成本还低了一半有余。连名字听起来都这么牛叉的屏幕是否已经达到我们心目中“爽”的定义呢?

  在探寻量子点显示技术之前,我们先看看这传说中的量子点屏幕究竟能给我们带来什么直观体验的提升——各厂商目前完成量子点屏幕的手法虽有差异,但宣传重点都是突出此类屏幕的“色域”更广,或者说饱和度提升显著,这项指标甚至可以比OLED还要出色,同时伴随介绍功耗更小等特性。

  常听厂商说“色域”一词,那么究竟什么是色域?色域广了,看起来又有什么不同呢?人眼在自然界看到的颜色广度和多样性,即便是发展了这么多年的屏幕技术也难以达到,也就是说现在的屏幕根本无法表现如此多样的色彩。用通俗的话来讲,屏幕所能显示的色彩范围,比如最红红到什么程度,最绿绿到什么程度,即是这块屏幕的色域,也可以叫色彩空间。

  1997年,微软与惠普、EPSON等公司联合开发了一个彩色语言协议,即我们现在熟知的sRGB,这就是一个色彩空间,可以表示显示、成像等设备达到的色域究竟有多广,它的色彩取值区间就是上图三角形区域标定的范围。我们现在所用质量还不错的许多PC显示屏,包括在手机界翘楚的iPhone屏幕,色域都是基本做到100%覆盖sRGB,也就是显示的颜色广度与sRGB一样。

  但实际上,sRGB是个很窄的色彩范围(真的要怪微软),所以除了sRGB以外,还有类似Adobe RGB、ProPhoto RGB(传说中的色彩空间之王)、NTSC之类的色彩空间。如今在厂商宣传中被用得比较多的是NTSC色彩空间,它的范围比sRGB广了很多,一般可以说sRGB的色彩范围仅有NTSC的72%(所以魅族才说魅蓝Note屏幕覆盖72%NTSC)。

  传说中价格爆炸的OLED电视,色域据说能超过NTSC的范围,OLED屏幕比普通LCD屏幕的优势之一也就在这里;而量子点电视的色域则据说可以超过现在的OLED电视(前不久发布的TCL量子点电视H9700官方称其色域为110%NTSC)。

  色域的提升,在不做调校(以及没有色彩管理机制)的情况下,带来观感上的最大差异就是看着“艳”了很多。早年三星的AMOLED屏幕(OLED屏幕的一种)的手机就表现出了这种特性,由于市面上的绝大部分图片本身就是针对sRGB标准所制的,在AMOLED屏幕上看就艳得感觉在滴油。三星后期意识到了这个问题,所以有意进行控制。

  但索尼的认识和三星不一样,索尼曾经在宣传视频中谈到,人类大脑记忆倾向于将某件事物表现得比实物更鲜艳,比如你去朋友家做客看到一把蓝色的吉他,回家后你回想时,记忆中会刻意将这把吉他变得更蓝更鲜艳;不过另一方面某些经验性质的色彩则会趋于稳定,比如人的皮肤色彩,记忆不会将之做过饱和处理,所以索尼倾向于在显示设备中对人体肤色的调校趋于正常,但对其他色彩则趋于夸张。

  这也是索尼敢于为Xperia Z3这样的手机直接配备超过130% sRGB色域指标屏幕的关键所在——而Xperia Z3也是市面上少有用上了量子点屏幕的手机产品,在用Xperia Z3手机的小伙伴应该能明显感觉出自己的手机屏幕色彩表现极为艳丽,甚至达到三星Galaxy手机专业模式的程度,足见量子点显示技术能够带来的这种变化。而且这种色彩对人眼而言是讨好的,量子点技术自然就有市场。

  要了解量子点屏幕究竟和OLED屏幕比起来如何,我们还是得先知道量子点技术的本质。传统的LCD液晶屏幕有背光,这个背光位于相对靠下方的位置,用于照亮整个屏幕。背光有很多种方案,其中一种是背光就用RGB-LED,即蓝色、绿色和红色三种LED。

  但这种方案的成本实在是太高,所以市面上比较常见的是一种叫W-LED的(白光)背光方案,一般为蓝色LED+黄色荧光粉,得到白色背光——至于屏幕显示各种不同的色彩则是通过背光上方的彩色滤光片达成的。目前的绝大部分液晶屏幕都采用这样的背光和显色方案。这套方案的主要问题在于荧光粉发出的光的频谱不是单一的,除了显像所需的红、绿、蓝光外,还有其它杂色光。而且经过滤光片等等复杂的系统后,背光的利用率也要打折扣。

  而传说中的量子点显示技术就是对背光方案做出变革:所谓的量子点,可以简单认为是长宽高都在100nm以下的材料(几个原子的大小),这种极小的半导体晶体在激发后可以发光,至于究竟是怎么发光的,那是科学研究范畴,这里不做讨论。比较靠谱的一个结论是,量子点的大小,与其所发出光的能量强度(波长)成正比。也就是说,量子点的直径越小,激发后的光波长越短,也就是颜色偏蓝,直径越大则激发后的光波长越长,也就是颜色偏红。

  这样一来,只要控制量子点的大小,也就能让它发出红、绿、蓝三种颜色的光了。在理想状况下,如果能将这样的材料应用到屏幕产品中,相比现在的W-LED背光,优越性是大大的有,连滤光片都不需要。量子点是单能级结构,每个固定大小的量子点激发后的光的频谱极为狭窄,也就是传说中的纯色,这对精准地控制色彩,达到精确的色彩还原有很大的帮助,且因为色纯度更高,也就能产生更丰富的色彩。在这种情况下,目前的OLED实质也达不到量子点显示技术的理论指标,量子点屏幕的色域范围更广也就不奇怪了。

  另外这种背光方案的发光效率更高,所以节能也是其宣传方向之一。辅助而来的特性还有增加明暗对比度(尤其在去除滤光片以后可以呈现更好的暗部细节)等。

  一种技术的发展总有一个过程,无法做到一蹴而就,量子点显示技术也是如此。这主要表现在,现如今的量子点电视或屏幕设备大多所用的是折中的方案。比如索尼著名的特丽魅彩屏幕(TRILUMINOS),实质是在传统W-LED背光的基础上,将黄色荧光粉换成(能发出红光和绿光的)量子点。

  (这是显示屏背光的横截面图,上方是传统W-LED背光方案,下图为量子点背光方案,长条可以理解为灯管,左侧即是光源。在量子点背光方案中,除了左侧的蓝色LED灯外,右边部分加上了红色与绿色量子点)

  前文所述量子点发光原理中提过,不同尺寸的量子点能发出不同颜色的光,这种方案中用到的的量子点就能发出红光和绿光,这两种尺寸的量子点借由蓝色LED激发发光后,三者共同发出纯度更高的白光(QD Vision主导)。这种方案的成本相对更低,由于侧光式LED背光的特性,所用量子点也并不多。

  (QDEF方案则是在蓝色LED上方,用上一整片布满红色与绿色量子点的薄膜)

  (中间那块黄色所标的薄膜,即为铺满红色绿色量子点的薄膜,由下方的蓝色LED激发和穿过)

  还有一种方案是直接做出含有红色与绿色量子点的整张薄膜,通过下方的蓝色LED激发并穿过之,联合发出白色背光,这是3M和Nanosys目前主导的一种方案,被称作QDEF技术(The Quantum Dot Enhancement Film),似乎是业界普遍看好的方案,三星、LG、TCL等都倾向于这样的方案。

  之所以说上面所说的这些都是折中方案,一方面在于蓝色LED背光作为激发红色绿色量子点的存在,并且也参与到背光中,而非以蓝色量子点存在;另一方面则在于,这些方案只是将量子点作为显示白色背光的优化方案,彩色滤光片结构也并没有去除。只不过它们确实带来了更好的显示效果,主要就如前文所说,色域变得非常广阔,甚至比OLED屏幕还要广,那么是否意味着量子点屏幕已经比OLED出色了呢?

  说到底,现在的量子点显示技术仍然处在LCD液晶屏的范畴内,虽然换掉了背光,但其他包括光通过液晶层等主体架构未变,即便色域更广阔,液晶显示屏的一些顽疾仍然存在,比如说色彩均匀度、对比度和OLED还是比不了的,典型的例子就在于现在的量子点屏幕没法像OLED主动发光特性那样造就纯黑;而且在制造曲面和更薄屏幕的问题上,OLED仍有优势。当然,量子点屏幕也有OLED不具备的一些优越性,比如寿命更长(这是OLED电视的固有缺陷之一),更节能,成本更低等。

  LG Display全球推广总经理林敬德去年在接受采访时也曾表示,现在的量子点显示技术不过是一种过渡方案,虽然他认为“电视最终发展阶段应该是OLED,量子点电视只是向OLED过渡过程中的一个发展阶段”的想法似乎有失偏颇,但确实表现出量子点显示技术仍旧相对不成熟。

  如前文所述,当前的量子点仍只作为背光方案存在,而且还需要蓝色LED光致光原理的激发,如果说量子点显示技术能够直接应用到显示面板上(类似OLED),而非背光中,采用电致光原理,达成传说中的QLED屏幕,量子点技术就真正达到了该有的境界,同时规避了OLED的诸多问题——这应该也是很多显示器制造商关注的热点。

  但这还只是个设想,市场的发展状况永远不像人们所想得那么简单,量子点显示技术也只是刚刚起步,能不能走稳,还得观其运数。不过这种技术本身确实拥有着非常广阔的市场前景,如果将来能够混合不同尺寸的量子点材料,造出自然光的连续光谱,解决人造光源光谱不连续的现状才是真正对显示技术的超级变革。

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