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OLED与LCD的竞争
随着OLED（有机发光二极体）技术越发成熟，不仅在手机等便携设备上大量使用，如今甚至可以看见其安装在一些显示器和电视上，这给原本统治屏幕界的LCD阵营带来严重的冲击。
OLED技术的优势来自于其显示方式。OLED面板无需背光灯，各像素点涂有特殊的有机材料，当有电流通过时，这些有机材料就会发光显示不同颜色。如果不考虑成本，OLED面板原理上不管从可视角度、响应时间、色彩还原、对比度和功耗等指标上都全面优于传统LCD面板，并且从长期来看，无需背光、结构简单的OLED面板，在产能上去之后的成本势必能够领先于LCD面板。
面对OLED的威胁，LCD阵营也积极开始了“自救”，比如：1）将背光源从CCFL（荧光管）改为LED，大幅降低功耗以及面板厚度；2）使用IPS等先进的液晶面板技术，改善可视角度和响应速度；3）使用动态区域背光亮度调节技术，改善对比度表现。
总的来说，当前LCD屏幕素质得到了很大的提高，但是色彩表现始终是一块短板。除了一些昂贵的专业级的液晶显示器之外，LCD面板的色域很少能够达到100% sRGB，相比之下OLED面板可以轻易突破100% sRGB[关于色域的科普的可以参考数码多的这篇文章：《数字图像入门 色域》[作者:夏昆冈 ] ]。在这个背景下，诞生了提升LCD色彩表现的“量子点”技术。
量子点与LCD技术
(1)量子点是什么？
量子点实质是一种长宽高都达到纳米等级的半导体晶体。用于LCD的量子点材料在不同的直径和形状下会有不同的电子特性，在外部光源的照射下，直径小的量子点可以激发短波长的光，直径较大的量子点可以激发较长波长的光，这是一种叫做“量子约束”（Quantum Confinement）的量子力学现象，“量子点”也因此得名。拿吉他做一个简单的类比，其原理类似拨动吉他琴弦，细的弦出来的声音尖锐，粗的弦出来的声音低沉。
如上图所示，在蓝光的照射下，一组不同直径的量子点激发出不同颜色的光。现在最好的量子点拥有超过90%的光转换效率，而且激发的光拥有很窄的光谱，表明颜色很“准确”。下图演示了包含这种量子点的透明溶液（并非溶液已经染色），在蓝色光的照射下发出不同的颜色。
(2)当前LCD屏幕的缺陷
为了更好理解量子点如何提升LCD面板的色彩表现，先要分析一下为什么传统LCD面板难以提升色彩表现。
传统LCD技术由一组背光源（Backlight Unit）和液晶面板（Liquid-Crystal Module）组成。液晶面板由无数的像素点组成，图3 展示了一个像素点的基本结构。目前的背光源通常是白光LED（WLED），背光源“照亮”像素点，液晶就像窗帘一样，控制像素点透光的程度，最后滤光片将白光过滤出红绿蓝其中一种颜色。通过控制一系列这些像素点，可以混合出各种各样的颜色。
因此，液晶面板的色彩表现主要和两个因素相关，一个是滤光片的滤光的有效性，另一个是背光源白色的纯净度。
滤光片方面，要求精准得将颜色过滤的颜色，即过滤出红（R）绿（G）蓝（B）。比如红色滤光片不仅要过滤掉白光里面的绿色和蓝色，而且要只允许特定波长的红色通过，得到纯净的红色。目前高级的滤光片可以过精准地过滤出颜色，但是非常昂贵，而且会导致明显的衰减和亮度的损失（现在有名为WRGB的技术，通过增加一个无滤光的白色像素点（W）从感官上增加面板的亮度）。
背光源方面，则要求提供非常“白”的光源。我们知道白光实际上是以红、蓝、绿三色混合起来的，但是现在使用的WLED光源无法提供非常纯净的白色光源，表现在红绿蓝的配比不平均。如图4所示，目前WLED的缺陷简单来说就是蓝色多了，而且产生了额外的黄色，最终限制了液晶面板颜色表现，而sRGB标准也是基于这个考虑而制定出来的。
为了克服WLED的缺点，现在有直接用红绿蓝LED（RGBLED）背光驱动的面板，代价是非常昂贵而且难以塞进小型的移动设备。当然，最简单的方法还是直接提供高质量的白色光源，于是有了量子点技术大展拳脚的地方。
（3）使用量子点进行调光
既然知道LCD色彩表现的短板来自于背光之后，改进思路就是背光使用单色蓝光LED做光源，利用量子点激发绿光和红光，并且根据蓝光LED的特性，调整绿光量子点和红光量子点的比例，就可以“调出”完美的白色光源。
量子点的应用
最早投入商业化应用的量子点技术是量子点增强薄膜（QDEF, Quantum-Dot Enhancement Film）。量子点增强薄膜是覆盖在背光源上一层薄膜，其中夹有大量的量子点，使用这种技术的面板如图所示。
这种面板使用蓝色LED作为背光源，并且在导光板增加了量子点增强层，传统LCD的背光模块（LED光源、导光板、反光板等等）和液晶模块（棱镜板、液晶板、触摸层等等）依然得到保留。
这种方案最大的优势就是基于现有LCD技术，不用对现有面板生产线进行大改，就可提供广色域的面板。尽管面板生产厂家可以直接在液晶板中集成量子点涂层，但是势必改变现有的生产工艺，进一步增加成本。顺便说一下，较早采用量子点屏幕的Kindle Fire HDX 8.9之所以会漏蓝光，原因是背光源已经更换成蓝色LED。
上图显示采用量子点增强层之后，背光源可以显示比较准确的白光，最终面板可以提供达到Adobe RGB标准的色彩表现。
总结
LCD色彩表现的短板在于WLED背光源的白光不够“纯净”。量子点是一种纳米等级的半导体晶体，在蓝光的照射下，不同直径的量子点可以激发出绿色或红色的荧光，通过调整红绿量子点比例就可以调出纯净的白光。
应用量子点技术可以在不改变现有液晶面板生产线的前提下，大幅提升LCD面板的色彩表现，当量子点成本白菜化之后必然会大规模推广，LCD阵营终于可以依靠量子点与OLED打个互有胜负，完成了一次“逆袭”。
参考文献
Jian Chen, Veeral Hardev, Jeff Yurek. Quantum-Dot Displays: Giving LCDs a Competitive Edge Through Color[J]. Information Display, 2013(1)
纳晶科技是全球领先的量子点材料研发及生产企业，董事长彭笑刚作为全球百名顶尖化学家之一，在量子点的绿色合成工艺上做出了卓越贡献。公司相继推出了Color In TM量子点管和量子点膜。赵飞博士介绍公司已经成为国内量子点TV厂商的主要量子点元件供应商之一。
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