【詳解】什麼是 LCD、LED 和 QLED?分別、原理、優點、缺點?

在選購電視螢幕時,經常會聽到 LCD、LED、QLED 等等的名詞,那麼這三者有甚麼分別呢?他們的原理如何?優點?缺點分別是什麼?會否有燒屏?壽命等問題?

LCD 的歷史由 1971 年開始

LCD 全名稱為:液晶體顯示屏(Liquid-Crystal Display),由1888 年奧地利化學家 Friedrich Reinitzer 發現了液晶體的特性,經過幾十年的研究,在 1964 年,George H. Heilmeier 在美國無線電公司實驗室完成了第一部動態散射模式液晶體顯示屏。在 1971 年,International Liquid Xtal Company 量產了第一部使用旋轉向列場效應的液晶體顯示屏。在八十年代起,液晶體顯示屏就開始真正流行。

LED 的歷史由 1994 年開始

LED 全稱發光二極體(Light-Emitting Diode),1962 年通用電氣的 Nick Holonyak 開發了第一部可實際應用的可見光發光二極體。但直到 1994 年,日亞化學工業才研發了藍光 LED,令 LED 真正擁有商用價值。

QLED 的歷史由 1983 年開始

QLED 其實真正的名稱為量子點顯示屏(Quantum Dot Display),Quantum Dot 一字早於 1986 年創立。在七十年代俄國物理學家 Alexey Ekimov 在熔融玻璃基質中合成了氯化銅和硒化鎘的納米晶體,並在 1980 年發表關於熒光和顏色漸變的觀測結果。另一位俄國物理學家 Alexander Efros 於1982年發表第一個理論,旨在通過限制電子來解釋這些非常小的晶體的行為。美國化學家 Louis Brus 在啟發後 於 1983 年在貝爾實驗室嘗試並成功生產了納米晶體。

LCD、LED、QLED 原理相似

LCD 依靠遮蓋背光

LCD 的顯示原理,是將液晶放於兩片導電玻璃之間,液晶面板本身是不發光成像的,是靠兩個電極的電場的驅動,令液晶分子扭曲向列的電場效應,從而遮擋或通過光線,在電源關開之間產生光暗而將影像顯示出來,再經過彩色濾光片後,來顯示彩色影像。

LED 亮度比 LCD 更高

LED 的原理由帶正電荷和負電荷的半導體組成,通電後兩個半導體結合,從中產生的能量會以光能釋放。而我們平時指的 LED 螢幕,其實是指使用了 LED 作為背景光源的 LCD 顯示屏。以前使用的 CCFL(冷陰極螢光燈管)體積、發熱量、亮度均比 LED 高,所以新式的 LCD 顯示屏均開始轉用 LED 背光燈。

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QLED 在 LED 上加入強化膜

QLED 顯示屏其實也是基於 LED 顯示屏(LED LCD 顯示屏),QLED 是指把傳統的白光 LED 轉換為藍光 LED 背光,並加入由量子點強化膜 LED 放在背光模組和偏光鏡之間,每當量子點強化膜收到光或電的刺激,量子點便會發出有色光線,它能夠改變光源發出的光線顏色,通過分散的 LED 發光二極管的光來顯示顏色,有點濾光片的作用。此能大大減低背光亮度損失及 RBG 彩色濾光片。

LED / QLED 光亮度差別

CCFL 在 2010 年代開始已經開始被淘汰,取而代之的是 LED LCD 屏幕。QLED 在亮度上進步非常高,新一代的電視產品能達到超過 4000nits 甚至 5000nits,可見 QLED 在光亮度上比上幾代的 LCD 及 LED 顯示器優勝。

LED / QLED 對比度差別

LED 是基本是使用背光面板發光,所以即使黑色像素也會因為背光的照射而出現光暈導致黑的不純粹。但 QLED 能增加遮擋黑色像素的量子點膜,加上 QLED 能顯示比傳統 LED 顯示器更明亮的畫面,所以光暗對比度會比傳統 LED 顯示器良好。


LED / QLED 的顏色差別

從 LED 背光源發射之藍光經量子點膜後可轉換成相對純色之紅、綠光,以此產生之藍、綠和紅光能降低藍-綠光串擾及於彩色濾光片的光吸收率,因此能有更佳的光穿透性和表現色域空間。

根據美國國家電視標準委員會制定的 NTSC 彩色電視廣播標準,NTSC 色域的標準是 72%,傳統的 CCFL LCD 顯示器可以達到 65% 至 75% 的 NTSC 色域,而 LED LCD 顯示器則可以達到大概 80% 的 NTSC 色域。而 QLED LCD 的顯示器其 NTSC 色域可以能到高達 120%。

損壞?燒屏?

各款 LCD 因應其發光物質而導致的壽命都各有不同。傳統 CCFL LCD 顯示器的冷陰極射線管壽命只有 5 萬小時,而 LED LCD 顯示器的 LED 壽命為 10 小時。而 QLED LCD 的壽命有望更長,根據 2020 年三星的研究論文,有望能量產壽命超過 100 萬小時的自發光 QLED 顯示器。


在顯示器中常見的燒屏是因為單獨發光的像素因為運作的次數不同,所以導致某些像素的老化程度比其他多,從而出現畫面色彩不一的情況。由於 LCD、LED LCD 及 QLED LCD 顯示器均是使用單一發光的背板,所以並不會出現燒屏的情況。

成本

傳統的 CFFL 已經淘汰,對比使用 LED 及 QLED 量子點的顯示器,QLED 的成本較低,原因是 QLED 可以量子點膜代替偏光鏡,大大降低 QLED 的生產成本。

適用範圍

手機

在手機產品上的 LCD 產品以 LED LCD 顯示為主,但現時市場上手機以 AMOLED 顯示屏為主,加上顯示技術由電視面板應用在手機上均需要資金研發,所以暫時未有 QLED 應用在手機的市場。

電影

三星於 2017 年在首爾樂天世界塔的樂天電影院引入首塊商用 LED 電影螢幕,LG 也在 2020 年在台灣引入 LED 螢幕影院,可見 LED 電影螢幕正在進行成長期,尚處於增加市佔率的階段。在可見未來五年內, QLED 還未能解決超大型螢幕的顯示技術,而螢幕巨頭也未打算在新興市場引入 QLED 電影螢幕。

顯示器

現時 CCFL LCD 顯示器已經被淘汰,中低階螢幕轉為 LED LCD 顯示器為主。而近年 QLED 顯示器也開始引入到市場。


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