端午节焦点访谈播出了:成都辰显光电有限公司总经理黄秀颀博士作为科技领军人才代表出镜,分享了其带领团队推进Micro-LED技术创新与产业化。作为显示行业的一份子很惭愧,对这些技术还是一片空白,补补知识吧。
1、LCD(液晶显示屏)
指液晶显示技术的统称,必须通过背光源照亮才能成像。早期常见于显示器、电视、老款笔记本中。
LCD(Liquid Crystal Display)技术是最早普及的平板电视技术之一。它的原理是通过电流控制玻璃板中液晶分子的排列,来控制光线的透过,从而显示图像。LCD电视的画面显示上,亮度和清晰度都不错,而且其生产工艺十分成熟,生产成本低,价格十分亲民。
优点:
·生产成本低,价格亲民;
·亮度和清晰度表现良好。
缺点:
·由于屏幕漏光,无法显示真正的黑色,对比度有限;
·屏幕的响应速度较慢,通常在毫秒级别,无法满足高刷新率的需求;
·屏幕的可视角度较小,观看的角度有限。
·LCD液晶屏幕使用CCFL冷阴极荧光灯作为背光,该灯管中含有汞,对环境有一定的污染。
LCD,即液晶显示器,其工作原理是在两片玻璃基板间夹置液晶层,并通过TFT(薄膜晶体管)控制液晶分子的转动,进而控制每个像素点的光线输出。需要注意的是,液晶材料本身并不发光,因此需要背光源来提供照明,常用的背光源包括CCFL和LED。
在LCD液晶显示屏的制造中,TFT技术的应用至关重要,它基本决定了LCD的显示效果。因此,在选购手机时,建议优先考虑采用LTPS技术的LCD屏幕,因为这种技术在色彩表现和响应速度方面通常更出色。值得一提的是,日本的JDI在LTPS技术领域处于领先地位,而国内的天马微电子也在该技术上取得了显著进展,其LTPS LCD屏幕销量在国内外市场上均表现不俗。
2、LED(发光二极管)
本质上是一种LCD的背光改进版,全称为“LED背光液晶屏”。它通过LED灯作为背光源,比传统CCFL背光更薄、更节能。 LED电视实际上是LCD技术的改良版,它使用LED作为背光源,代替了传统冷阴极荧光灯,因此相比传统的LCD液晶屏幕,LED屏幕的电视机更薄,而且亮度也更高,同时耗电量更少。
优点:
·机身更薄。
·LED背光源不含汞,安全又环保。同时LED内部驱动电压远低于CCFL冷阴极荧光灯,能耗和安全性都好于CCFL冷阴极荧光灯。
·LED背光源的使用寿命长,是CCFL冷阴极荧光灯的两倍左右。
·亮度高,色彩鲜艳。
缺点:
·与LCD液晶屏幕相同,LED背光液晶屏幕同样有严重的漏光问题,黑得不够纯粹,对比度不高。
3、Mini LED:LED的进化版
Mini LED同样是液晶屏幕的一种背光技术,该技术采用更加微小的Mini LED发光芯片作为背光源,该芯片的尺寸介于100~300um,同时采用分区的方式,通过具备调光技术,提高对比度和亮度。Mini LED屏幕在保持LED屏幕优点的同时,在对比度和亮度上有了更好的提升。
TCL是最早开始Mini LED研发的公司。2017年开始研发Mini-LED技术,自2019年 TCL推出全球首台Mini LED TV X10系列,其Mini LED产品已实现量产,2020年全球市场销量占有率超90%。如今显示行业发展到当下,MiniLED已经成为目前乃至之后一段时间内的最佳选择。MiniLED是LED的升级版,这两者之间的差别是,传统LED电视背光模块是一整块的,LED的开关只能整体操作,而MiniLED电视由于LED灯珠缩小到非常小,一般只有50-200微米之间,背光模块上设置了大量的LED灯珠,并且可以单独控制开关,所以它的控光精细程度要比LED电视高很多。
什么是QD-MiniLED
QD-Mini LED属于TCL旗下尖端显示技术,是市面上画质表现最出色的技术之一。
2017年,在其他厂商还没有意识到MiniLED的重要性时,TCL就已经开始布局了QD-Mini LED,而在2019年其他厂商刚刚入局MiniLED赛道时,TCL已经推出并量产全球第一款QD-Mini LED电视。目前TCL的Micro/mini LED领域专利数全球第一,量子点公开专利全球第二。
QD-MiniLED是MiniLED的进阶版,它兼具LCD和OLED的技术优势,一般来说,LCD电视的优势是耐用,屏幕亮度峰值高,OLED电视在对比度、色域上表现更好,但容易烧屏,而QD-MiniLED通过液晶分子来滤光,把面光源升级成了像素级光源,突破性地解决了微粒LED芯片巨量转移的行业技术难题,同时沿用了全球领先的QLED技术,可以做到超高亮度、超高对比、超高色域和超长寿命并存。是下一代主流大屏显示技术!
QD-Mini LED技术更适用于电视背光、电脑背光、显示器、车用显示屏等大屏应用领域。号称画质天花板!
4、OLED(有机发光二极管)
完全不同于LCD结构。OLED每个像素点都能自发光,无需背光源,实现更纯粹的黑、更高对比度、更快响应速度。
OLED(Organic Light-Emitting Diode)电视是近年来的热门技术之一。该屏幕采用有机发光二极管(OLED)技术,具有自发光、广视角、高对比度、低耗电、响应速度快等优点,曾被誉为液晶电视的接班人。
优点:
·OLED具有自发光的特性,可以在确保画面不失真的情况下,实现广角观看的效果。
·OLED屏幕整体比较轻薄,可弯曲,设计更加灵活。
·可以在极寒的温度下正常使用,温度适应范围广。
·可以实现全黑,对比度高,色彩饱和度高,是目前显示效果最好的屏幕。
·响应速度快,可以达到毫秒级,非常适合游戏玩家使用。
缺点:
·OLED屏幕最大的缺点就是容易烧屏,尤其是长时间显示静态图像时。
·由于为了避免屏幕烧屏,OLED屏幕普遍亮度都不高。
·使用寿命短。
·成本高、价格贵,尤其是大屏幕电视机,成品率不高,价格昂贵。
OLED显示技术的崛起 随着LCD液晶显示技术的不断进步,OLED这一新型显示技术逐渐崭露头角,并开始在中高端手机市场占据一席之地。据预测,到2020年,OLED显示屏的市场份额有望超过LTPS LCD,成为智能手机市场的新宠。
OLED,全称Organic Light-Emitting Diode,即有机发光二极管,被誉为有机电激光显示或有机发光半导体。与LCD不同,OLED以其广视角、超高对比度、低功耗、快速反应以及全彩化、简化制程等优势脱颖而出。其自发光特性使得工艺更为精简,体积更为紧凑。
OLED显示材料采用薄涂层和玻璃基板,当电流通过时,这些有机材料便会发出明亮的光芒。根据驱动方式的不同,OLED显示技术可分为被动式Passive Matrix(即PMOLED)和主动式Active Matrix(即AMOLED),而目前手机市场上普遍采用的是AMOLED产品。
AMOLED,作为主动驱动的显示技术,为每个像素配备了开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT),并配备了一个电荷存储电容。整个显示系统,包括外围驱动电路和显示阵列,都被高度集成在玻璃基板上。与LCD不同,AMOLED采用电流驱动,使得每个像素都能独立进行选择性调节。
尽管AMOLED和传统的LCD都可能采用玻璃基板加LTPS-TFT技术,但两者的材料和显示方式却大相径庭。AMOLED的有机材料涂层以及无需背光板的特性,使得它不仅更加省电、轻薄,还具备了柔性特点,即屏幕可以变形和弯曲。此外,由于自发光特性,AMOLED的亮度和显示效果也明显优于LCD。LCD液晶显示要呈现彩色效果,需使用彩色滤光膜,这不仅降低了整体光效率,还导致亮度损失了50%。相比之下,AMOLED则无需此类操作,从而在显示效果上占据了显著优势。
目前,AMOLED屏幕在智能手机市场中的占比已达到约30%,且这一份额主要被韩国三星所占据,其市场份额高达90%。然而,这一格局预计将在不久后被打破。近期,国内显示屏制造商京东方和天马已开始量产AMOLED屏幕,并计划持续扩大产能。预计至明年,国内显示屏厂商的AMOLED屏幕将逐步提升市场份额,进而推动中低端智能手机采用AMOLED屏幕。
尽管AMOLED屏幕具有诸多优点,如自发光特性、高亮度和卓越的显示效果等,但它也存在一定的不足之处。其中,最为人所知的是其使用寿命问题,即所谓的“烧屏”现象。然而,据报道,新一代的AMOLED屏幕已能够提供超过3万小时的使用寿命,这在一定程度上缓解了这一问题。另外,由于智能手机技术的更新换代速度较快,一部智能手机的正常使用寿命通常约为3至5年,因此,其他部件如电池和内存等也存在老化问题。
5、Micro LED
在OLED技术之后,行业对于Micro LED的发展前景寄予厚望。苹果、SONY、三星、LG等知名科技企业,以及台湾的显示屏制造商,都在积极投入Micro LED技术的研发。尽管目前市场上尚未出现Micro LED手机产品,但业界对其未来的市场潜力充满信心。接下来,我们将深入探讨Micro LED技术的最新进展,以及其与现有显示技术的显著差异。
MicroLED:微型发光二极管,是指高密度集成的LED阵列,阵列中的LED像素点距离在10微米量级,它比MiniLED还要更小,小到每一个LED像素都能自发光。
它是将传统的无机LED阵列微小化,每个尺寸在10微米尺寸的LED像素点均可以被独立的定址、点亮。简单的讲,可以看作是小间距LED的尺寸进一步缩小至10微米量级。Micro LED的显示方式十分直接,将10微米尺度的LED芯片连接到TFT驱动基板上,从而实现对每个芯片放光亮度的精确控制,进而实现图像显示。
MicroLED的功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%;与OLED比较,达到同等显示器亮度,只需要后者10%左右的涂覆面积。同时亮度能达到OLED的30倍,且分辨率可达1500PPI(像素密度)。
优点:Micro LED既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能轻易实现节能的效果,完全有机会取代目前的主流显示技术。
缺点:造价十分高昂。目前MicroLED受到一些瓶颈技术的限制,特别是巨量转移工艺上,即使业界能够在有所突破,但要真正提高良率,降低成本,也需要花费时日。除此之外,MicroLED还有一大难题就是全彩化,发光波长一致性的问题