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一文看懂LCD/OLED/Mini/Micro LED/Micro OLED技术差异

液晶显示技术不断进步,从最常听到的LCD、LED、OLED,到现在业界最热门的显示技术Micro LED、MiniLED、Micro OLED,你是否曾想过要搞懂,却又看得一头雾水?

液晶显示技术不断进步,从最常听到的LCD、LED、OLED,到现在业界最热门的显示技术Micro LED、MiniLED、Micro OLED,你是否曾想过要搞懂,却又看得一头雾水?

对此,我们将简单介绍这些新一代显示技术的特色,以及跟旧有技术的差别,让读者能够快速搞懂。

LCD

LCD是“液晶显示屏幕”(liquid-crystal display),目前市场大都使用“薄膜电晶体液晶显示器”(TFT-LCD)技术,由两片玻璃基板中间夹着一层液晶,上层玻璃基板是彩色滤光片、下层玻璃则镶嵌着电晶体,当电流通过电晶体所产生的电场变化,使得液晶分子原本的旋转排列发生扭转,进而改变光线通过的旋转幅度,并以不同比例照射在彩色滤光片上,进而产生不同的颜色。

 LCD 面板最常使用TFT-LCD 技术

目前LCD技术已经相当成熟,用于一般电脑和电视屏幕,且成本低廉,成为消费产品的基础技术。

一般液晶显示器的显像原理

了解LCD后,接着来介绍LED和OLED。

LED

LED叫做“发光二极体”(light-emitting diode),利用电能转为光能,在半导体内正负极2个端子施加电压,当电流通过后,电子与电洞相结合,剩余能量便以可见光的形式释放,依照使用材料的不同,光子能量会产生不同波长的光。直显式的LED常用于户外电视墙或者红绿灯,LED芯片则是目前电视、屏幕背光源与照明的主流产品。

LED技术是利用电能转为光能

OLED

而LED跟OLED的驱动概念相当相近,不过使用的材料完全不同。OLED叫做“有机发光二极体”(Organic Light-Emitting Diode),基本结构是在铟锡氧化物(ITO)玻璃上制作一层有机材料发光层,并在发光层上再覆盖一层低功函数的金属电极。通过外界电压的驱动下,正极电洞与阴极电子便会在发光层中结合,产生能量并发出光,因材料特性不同而产生R、G 和B三原色,来构成基本色彩。

OLED技术

OLED与LCD最大的差异在于自体发光,LCD需要LED背板和滤光片,而OLED能够自体发光。

OLED虽然呈现的画面鲜艳、功耗低、可以弯曲,但有机材料会氧化所以寿命相对较短,也会出现色烙问题,加上成本高、技术含量高,目前大都适用于小屏幕,好比手机屏幕。

懂了LCD、LED 和OLED的基本差异后,再来看高阶显示技术MiniLED、Micro LED和Micro OLED。

MiniLED

MiniLED和Micro LED最直观的差异就是LED芯片的大小,但从概念来看却又有一点差异。MiniLED正式名称为“次毫米发光二极体”,Micro LED是指“微发光二极体”,两者晶体尺寸基本上以100微米为界,约0.1毫米。

Micro LED技术不再需要滤光片和液晶层

MiniLED被视为是Micro LED的过渡期,是传统LED背光基础上的改良版本,作为LCD面板的背光源使用;Micro LED则是新一代的显示技术,将LED背光源微缩化、矩阵化,致力于单独驱动无机自发光(自发光)、让产品寿命更长,甚至性能更胜OLED,被业界视为下世代的显示技术。

目前,MiniLED技术主要用于“多区背光显示器”以及“大型RGB小间距显示器”。MiniLED技术中的“多区背光调控”功能可达成分区调光,好比强化画面的高对比度和高解析度,达到HDR效果,效果与OLED显示器相近;另一个技术是使用MiniLED芯片,打造出显示画素间距低于Pitch 1.0 mm的大尺寸屏幕,除了提升LED显示屏幕的解析度,还能创造新的显示屏幕主流规格。

Micro LED

至于Micro LED则会带来技术新突破,用途不仅限于背光源,因为Micro LED的芯片到了肉眼难以分辨的等级,可以直接将R、G、B三原色的芯片拼成一个像素点,变成“一个像素”的概念,不再需要滤光片和液晶层,也正因为这样的技术特点与过往LCD显示屏幕的发光结构完全不同,将为LCD产业带来全新革命。

巨量转移要将晶粒完整放到电路矩阵上,实际做起来非常困难

除了可望为LCD产业开创全新局面,未来Micro LED的应用范畴广阔,包括AR/VR设备、车用屏幕、高解析度穿戴产品等。不过,Micro LED技术却存在许多困难需要解决,从前期的磊晶技术瓶颈、巨量转移(Mass Transfer)良率、封装测试问题,到后续的检测、维修都是很大的挑战,影响Micro LED能否量产。

Micro OLED

Micro OLED在今年蔚为话题,因为苹果找上台积电合作开发Micro OLED面板。Micro OLED最大特色是不像传统电视、高阶手机的LCD或OLED将屏幕建立在玻璃基板上,而是直接搭载在晶圆。

Micro OLED采用单晶硅晶圆为背板,具有让显示器更轻薄短小、耗电量更少、自发光、发光效率高等优点,特别适用于AR、VR等显示穿戴式设备。

据悉,苹果正在开发中的Micro OLED尺寸不到1英寸(2.54cm),将用于苹果最新的扩增实境(AR)产品。不过,Micro OLED计划目前在试产阶段,还要好几年才能到量产阶段。

目前,索尼、三星、京东方都在开发Micro OLED显示技术,计划量产,并用于未来的可穿戴式装置和AR装置中。

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