北京時(shí)間03月30日消息，中國(guó)觸摸屏網(wǎng)訊，
在上期《硬件編年史—顯示器常見(jiàn)背光種類盤點(diǎn)，藍(lán)光最強(qiáng)的它竟然應(yīng)用最廣？》中，我們淺析了LCD（非自發(fā)光特性）屏幕的一些常見(jiàn)種類以及各個(gè)變種產(chǎn)品的優(yōu)劣之處。而如今在個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)中，隨著高端智能手機(jī)的普及，OLED屏幕正在廣泛地出現(xiàn)在人們的視野里，這種以高亮度、高對(duì)比度以及濃郁色彩顯示效果著稱的屏幕越發(fā)成為人們心中“好屏幕”的代名詞。那么什么是OLED？這種屏幕的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？它是我們屏幕的最終材料形態(tài)嗎？下面就來(lái)一起看看吧。
本文來(lái)自：http://m.l2l9tgy.cn/lcd/news/dynamic/2022/0330/61254.html
來(lái)自LG Display官網(wǎng)對(duì)OLED的介紹
OLED對(duì)比傳統(tǒng)LCD屏幕的優(yōu)劣
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
做“薄”，做“彎”。由于OLED不需要大面積的背光層以及液晶層，故其在厚度上就較LCD有著天然優(yōu)勢(shì)，可以做到極薄的形態(tài)，這也是符合當(dāng)下智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、超級(jí)電視、顯示器的需求。此外，由于OLED不一定需要“玻璃基板”作為底層、上層材料，故其可以變得彎折，近年來(lái)的折疊手機(jī)就是用的這項(xiàng)技術(shù)，用軟性PI塑料作為基板來(lái)實(shí)現(xiàn)大角度地彎折。
OPPO Find N，圖片來(lái)自太平洋電腦網(wǎng)
“黑”得純粹，相比于LCD使用的背光技術(shù)，在顯示黑色時(shí)只能盡力遮蓋相比，OLED如果顯示黑色，即直接切斷電壓傳輸即可，讓光子不再產(chǎn)生也就沒(méi)有了一絲絲的光亮，讓黑色更加純粹。同時(shí)由于黑得純粹，也讓其對(duì)比度與LCD屏幕有了質(zhì)的差距，OLED桌面顯示器的對(duì)比度動(dòng)輒10萬(wàn)比1，而LCD屏幕的桌面顯示器往往平均也就只有1000比1。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
“色得妖艷”，OLED的有機(jī)材料在發(fā)光時(shí)往往可以發(fā)出很純正的三原色光線來(lái)組合成不同的顏色，而LCD屏幕受制于背光技術(shù)和被動(dòng)色彩顯示，在色域方面是不如OLED來(lái)得那么豐富的。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
“亮得均勻”，由于LCD的顯示時(shí)需要背光作為支撐的，而背光多數(shù)又是采用“側(cè)入式”，因此在照射均勻性上比較一般。OLED在這方面要表現(xiàn)好得多，由于每個(gè)像素都能自己發(fā)光，在亮度均勻性上就很容易做到統(tǒng)一可控，讓屏幕看起來(lái)更加的完整統(tǒng)一。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
“動(dòng)作快”，區(qū)別與LCD屏幕的顯示必備的液晶分子偏轉(zhuǎn)需要時(shí)間，故在灰階時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間）上，OLED這種用電壓來(lái)控制像素點(diǎn)的方式要快上很多倍，理論上OLED屏幕是可以做到0.1ms級(jí)別的響應(yīng)延遲，而LCD屏幕最快的電競(jìng)快速IPS屏幕的響應(yīng)時(shí)間都要在5ms左右。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
那么難道說(shuō)OLED就是無(wú)敵的嗎？OLED一點(diǎn)缺點(diǎn)也沒(méi)有嗎？當(dāng)然不是。
“燒屏”由于OLED的發(fā)色原理來(lái)自于有機(jī)物，就不得不考慮有機(jī)物損耗、壽命短的問(wèn)題，同時(shí)因?yàn)橥瑯用娣e大小的紅綠藍(lán)三色子像素的使用壽命并不相同，這就導(dǎo)致了一旦其中一種顏色（藍(lán)色壽命最短）發(fā)生加速損耗，就會(huì)使得正常的顯示內(nèi)容發(fā)生嚴(yán)重色偏，甚至由損耗區(qū)域組成某種圖形，這就是燒屏，這樣也是為什么一些OLED手機(jī)、電視在長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象的原因。
圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，底部的狀態(tài)欄在純白背景下依然可見(jiàn)，為OLED燒屏現(xiàn)象。
“同樣分辨率下精細(xì)度低”，為了解決上述的燒屏問(wèn)題，OLED廠家一般都會(huì)采用通過(guò)調(diào)整紅綠藍(lán)三個(gè)子像素的大小和位置以及數(shù)量來(lái)控制其壽命差不多相等。早期階段OLED市場(chǎng)上會(huì)使用Pentile排列，而Pentile排列與標(biāo)準(zhǔn)RGB排列相比減少了三分之一的像素點(diǎn)，精細(xì)程度是同樣分辨率LCD屏幕的2/3。雖然隨著時(shí)代的發(fā)展，讓OLED的子像素排列有了新的變化，比如說(shuō)三星的鉆石排列，華星光電的珍珠排列，這樣排列都讓OLED像素的密度和有所上升，但最高也不過(guò)83%左右，與標(biāo)準(zhǔn)的RGB垂直排列還是有一定差距的。
圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，左邊為RGB標(biāo)準(zhǔn)排列，右邊則為Pentile排列
“高頻閃”這幾年P(guān)MW調(diào)光因?yàn)橐恍┦謾C(jī)圈的新聞被大家所熟知，尤其是去年發(fā)布的新iPhone，因?yàn)槠浯钶d了高頻次的PMW調(diào)光技術(shù)而被許多用戶吐槽說(shuō)看久了眼睛受不了。那么PMW調(diào)光是什么呢？PMW調(diào)光是一種脈沖調(diào)光技術(shù)，原理比較繁瑣，簡(jiǎn)單拿開(kāi)燈來(lái)比喻，正常的調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度為轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕來(lái)調(diào)整電壓、電阻的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)（DC調(diào)光）；而PMW調(diào)光則是通過(guò)在極短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)關(guān)燈，利用人眼對(duì)于光的暫留現(xiàn)象來(lái)控制亮度。這一點(diǎn)是由于OLED屏幕在低亮度下屏幕顯示不均勻所迫不得已采用的。
OLED發(fā)光原理
OLED（英文名：Organic Light-Emitting Diode、中文直譯：有機(jī)發(fā)光二極管）是一種有機(jī)材料發(fā)光技術(shù)，最早于1950年代由法國(guó)人研制，其后由美國(guó)柯達(dá)及英國(guó)劍橋大學(xué)加以演進(jìn)，日本SONY及韓國(guó)三星和LG等公司于21世紀(jì)開(kāi)始量產(chǎn)。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
OLED最典型的結(jié)構(gòu)就是“類三明治”型，由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物（ITO），與電力之正極相連，再加上另一個(gè)金屬陰極組成，來(lái)構(gòu)建成電洞傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EL）與電子傳輸層（ETL）三個(gè)結(jié)構(gòu)。當(dāng)給到一定電壓的時(shí)候，陽(yáng)極與陰極的電子就會(huì)在發(fā)光層中相遇、結(jié)合，產(chǎn)生光子。發(fā)光層中帶有特殊的有機(jī)材料（OLED中的O），來(lái)與光子一起變成紅綠藍(lán)三原色。
OLED基本結(jié)構(gòu)：1. 陰極 (−)；2. 發(fā)光層（Emissive Layer, EL）；3. 陽(yáng)極空穴與陰極電子在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光子；4. 導(dǎo)電層（Conductive Layer）；5. 陽(yáng)極 (+)，來(lái)自維基百科。
用一個(gè)通俗易懂的比喻來(lái)說(shuō)，OLED的原理就好像給有機(jī)材料做“電刑”，陰極陽(yáng)極一通電，有機(jī)材料就被“電得發(fā)光”。由于每個(gè)像素中的紅綠藍(lán)三原色點(diǎn)都可以被單獨(dú)的電壓所控制來(lái)發(fā)光，不需要大面積的背光作為屏幕的“亮源”，故這種技術(shù)也被稱為自發(fā)光技術(shù)。
從OLED的發(fā)光原理上，我們就能看出，其相對(duì)于LCD技術(shù)來(lái)說(shuō)，在原理層面就要簡(jiǎn)單很多。同時(shí)，OLED相比于傳統(tǒng)的LCD屏幕來(lái)說(shuō)還有著許多的優(yōu)勢(shì)。雖然有著些許缺點(diǎn)，但依然瑕不掩瑜。一塊好屏幕的最重要的定義應(yīng)該就是能夠盡可能地還原出世界真實(shí)的色彩，而這一點(diǎn)上OLED肯定是能做得好的。但OLED就是最終的答案嗎？各位可以看看以下兩種技術(shù)。
來(lái)自LG Display官網(wǎng)
Mini LED和Micro LED
其中Mini LED技術(shù)我們?cè)谏弦黄诰鸵呀?jīng)講過(guò)，其原理就是將原本LED背光板改為由成數(shù)千個(gè)單獨(dú)的LED燈珠組成，其中多個(gè)LED燈珠組成LED背光矩陣，每個(gè)背光矩陣都可以化成單獨(dú)的控光區(qū)域。以一個(gè)市面上頂級(jí)的Mini LED電競(jìng)屏幕為例，其擁有4096個(gè)LED燈珠，每?jī)蓚�(gè)就可以組成一個(gè)控光區(qū)域，即擁有2048個(gè)單獨(dú)的控光區(qū)域。
這樣做的好處就是讓Mini LED也擁有像OLED一樣的超高對(duì)比度以及更精細(xì)化、可調(diào)的局部亮度，由于在顯示黑色區(qū)域的時(shí)候，該區(qū)域內(nèi)的燈珠是處于熄滅狀態(tài)，所以理論上其對(duì)比度與OLED顯示器是相等的，同時(shí)又沒(méi)有OLED顯示器長(zhǎng)時(shí)間顯示會(huì)燒屏的風(fēng)險(xiǎn)。Mini LED還有一個(gè)較大的優(yōu)勢(shì)就在于，其獨(dú)立的區(qū)域燈珠可以在短時(shí)間內(nèi)激發(fā)出較大的亮度，在一些優(yōu)秀的Mini LED可實(shí)現(xiàn)局域2000尼特的最高亮度，常見(jiàn)的Mini LED也基本都能通過(guò)HDR1000的認(rèn)證，這就讓Mini LED對(duì)HDR內(nèi)容非常友好，在HDR內(nèi)容顯示上優(yōu)質(zhì)的Mini LED可以與OLED所媲美。
但目前Mini LED還只是一個(gè)剛剛完善的屏幕種類，也擺脫不了LCD屏幕天生的可視角度差和色域窄的問(wèn)題，如果想要解決色域窄的問(wèn)題，就要在Mini LED顯示器中再增加一層量子點(diǎn)膜（QLED技術(shù)），來(lái)拉高色域，但這樣做又會(huì)讓顯示器的成本大大增加，得不償失。目前高階的Mini LED的顯示器已經(jīng)可以做到高階OLED的水準(zhǔn)，同時(shí)在成本控制上還有15%左右的優(yōu)勢(shì)。
得益于國(guó)內(nèi)的屏廠對(duì)于Mini LED市場(chǎng)的進(jìn)攻態(tài)度，在未來(lái)五年內(nèi)，Mini LED背光技術(shù)將會(huì)逐漸成為中高端顯示器的主流背光技術(shù)，而且其技術(shù)也將不斷改進(jìn)，燈珠數(shù)量得到提升，分區(qū)控制的技術(shù)也不斷完善。
蘋果去年發(fā)布的全新Macbook Pro系列搭載Mini LED屏幕
而目前，雖然OLED已經(jīng)占據(jù)了自發(fā)光屏幕的絕大部分市場(chǎng)，Mini LED蠢蠢欲動(dòng)，但還有一個(gè)“新皇”已經(jīng)被孕育出來(lái)，其帶有的“王霸”之氣已經(jīng)讓前兩者感到威脅，它就是Micro LED。
Micro LED（英語(yǔ)：Micro Light Emitting Diode Display，中文直譯為發(fā)光二極管顯示器）其顯示原理，是將紅綠藍(lán)三原色的LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行薄膜化、微小化、陣列化，讓其尺寸僅在1~10微米等級(jí)左右；后將微米級(jí)別的LED批量式轉(zhuǎn)移至電路基板上，再在每一個(gè)微米LED下安裝電路和晶體管，就可以完成一個(gè)簡(jiǎn)單的Micro LED顯示器。
Micro LED的每一個(gè)像素都含有可以自發(fā)光、獨(dú)立控制的RGB三個(gè)LED子像素。以索尼在2012年推出的第一款Micro LED產(chǎn)品Crystal LED為例，該顯示器擁有55英寸的面積，1920*1080的分辨率，它的微米LED的數(shù)量就為1920*1080*3=6220800顆。相比于高階的Mini LED顯示器區(qū)2萬(wàn)顆左右的燈珠，Micro LED的技術(shù)難度提升得不止一點(diǎn)半點(diǎn)。
來(lái)自三星Display官網(wǎng)對(duì)于Micro LED的介紹
由于Micro LED采用的是自發(fā)光的單獨(dú)的微米級(jí)LED，所以其在色彩表現(xiàn)能力上是出類拔萃的，微米LED發(fā)光頻譜其主波長(zhǎng)的半高全寬FWHM僅約20nm，可提供極高的色飽和度，通常可大于120%NTSC。這與當(dāng)下頂級(jí)的OLED顯示器所能提供的色域幾乎是一致的。同時(shí)由于LED無(wú)機(jī)物的穩(wěn)定性，讓色彩無(wú)論在使用多少時(shí)間后都可以保持一致性與穩(wěn)定性，這一點(diǎn)是OLED所無(wú)法比擬的。同時(shí)Micro LED也兼顧顯示純黑色的特性，而且是像素級(jí)別的純黑色，這一點(diǎn)要比Mini LED的分區(qū)背光控制要來(lái)得更加直接和純粹。
來(lái)自三星Display官網(wǎng)對(duì)于Micro LED的介紹
而Micro LED能實(shí)現(xiàn)的另外一點(diǎn)就是省電和超高的亮度，在傳統(tǒng)LCD 電視中，顯示效率約為 3%，LCD中的TFT 的損耗很小，因?yàn)樗请妷候?qū)動(dòng)的。但是由于彩色濾光片、偏光片和 LC 材料中的能量損失，所以就導(dǎo)致LCD 的效率很低。而Micro LED由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗較小，擁有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%，在大幅度減少單位用電的同時(shí)還允許更高的能量用于直接發(fā)光，讓最高亮度可以去到近2000尼特。
來(lái)自三星Display官網(wǎng)對(duì)于Micro LED的介紹
Micro LED幾乎集合了OLED和LCD的所有優(yōu)點(diǎn)，兼顧了高亮度、高色域、高對(duì)比度，又能做到長(zhǎng)壽命、省電、柔性屏。可以說(shuō)是未來(lái)屏幕的集大成者，那為什么Micro LED擁有這么多優(yōu)點(diǎn)還沒(méi)有普及呢？
可以說(shuō)成也蕭何敗也蕭何，Micro LED的優(yōu)勢(shì)就是來(lái)自于它多達(dá)百萬(wàn)級(jí)的微米LED，而難度也出現(xiàn)在這上面。目前，Micro LED主要有三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，量子效率Droop效應(yīng)（有效發(fā)光面有限、紅光LED效率低）、驅(qū)動(dòng)能力匹配問(wèn)題（需要高電流、低功耗的驅(qū)動(dòng)材料）、巨量轉(zhuǎn)移問(wèn)題（工藝要求高、精度要求高、成本高）。而最重要的問(wèn)題就出現(xiàn)在巨量轉(zhuǎn)移問(wèn)題上。
巨量轉(zhuǎn)移示意圖
巨量移植技術(shù)是目前Micro LED的主流、理想制造技術(shù)，由于Micro LED是以微米級(jí)為單位的二極管，需要在硅晶圓上來(lái)制造，而非直接在屏幕基板上制造。所以這就需要讓在硅晶圓上生產(chǎn)出來(lái)的微米LED移植到屏幕的基板上。這其中的轉(zhuǎn)移技術(shù)就叫做巨量移植。由于待轉(zhuǎn)移的微米LED晶片，大約為頭發(fā)絲的1/10，需要精度很高的精細(xì)化操作；一次轉(zhuǎn)移需要移動(dòng)幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)顆以上的LED，數(shù)量十分巨大，要求有極高的轉(zhuǎn)移速率，這就讓該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度有了較高的挑戰(zhàn)。
巨量轉(zhuǎn)移示意圖，來(lái)自eeNews
同時(shí)，制造海量的微米LED的成本也比較昂貴，以一塊2K分辨率的Micro LED屏幕舉例，其就需要1105萬(wàn)顆微米LED才能實(shí)現(xiàn)，在當(dāng)前的制造難度下，其就決定了Micro LED的成本與售價(jià)肯定是不菲的。目前在民用領(lǐng)域中，Micro LED還沒(méi)有正式的量產(chǎn)產(chǎn)品，上一個(gè)離我們比較近的產(chǎn)品是三星的The Wall商用屏幕，三星的The Wall 電視采用了806.4×453.6mm的Micro LED面板模組構(gòu)成，每個(gè)模組具有960×540分辨率，無(wú)邊框設(shè)計(jì)，可完美拼接。每個(gè)模組都有250 - 2000 nits亮度，約10,000:1的對(duì)比度，16bit 顏色深度，高達(dá)100/120 Hz刷新率。可以通過(guò)模組的拼接來(lái)自由組合屏幕大小，最高可以選裝292英寸的產(chǎn)品。售價(jià)也超過(guò)了驚人的10萬(wàn)美金。
雖然，Micro LED在技術(shù)和成本、制造上仍然有著不小的難點(diǎn)，但也不阻止各大屏廠以及大品牌對(duì)它的渴望。世界最成功的科技品牌之一的蘋果就在2020年開(kāi)始布局Micro LED，蘋果與臺(tái)灣省LED 生產(chǎn)商晶元光電和臺(tái)灣省液晶面板制造商友達(dá)光電合作建造新工廠，該工廠將位于新竹科學(xué)園區(qū)龍?zhí)斗謴S，蘋果的總投資估計(jì)為新臺(tái)幣 100 億美元（3.34 億美元）。蘋果在一份公開(kāi)報(bào)告中表示：“與OLED一樣，Micro-LED也是自發(fā)光的。然而，與OLED相比，Micro-LED可以支持更高的亮度、更高的動(dòng)態(tài)范圍和更廣的色域，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更快的更新速率、更廣的視角和更低的功耗，這些都是蘋果青睞的品質(zhì)。”
在Micro LED普及后，相信其一定會(huì)成為未來(lái)屏幕材質(zhì)的首要選擇，而且其模塊化的組裝方式，可以讓屏幕根據(jù)用戶的心意來(lái)進(jìn)行定制，讓屏幕也可以進(jìn)入“DIY時(shí)代”。
來(lái)自三星Display官網(wǎng)對(duì)于Micro LED的介紹
總結(jié)：本期的《硬件編年史》，我們分析總結(jié)了目前自發(fā)光屏幕陣營(yíng)（OLED、Mini LED、MIcro LED）三大產(chǎn)品線的實(shí)現(xiàn)技術(shù)與優(yōu)缺點(diǎn)。目前的自發(fā)光屏幕做得比較成熟、市場(chǎng)接受度高的產(chǎn)品為OLED，但OLED并不會(huì)制霸自發(fā)光屏幕陣營(yíng)榜首很久，因?yàn)镸ini LED會(huì)在這幾年實(shí)現(xiàn)彎道超車，待分區(qū)背光技術(shù)與控制芯片成熟后，其壽命長(zhǎng)、無(wú)衰減、不燒屏的優(yōu)勢(shì)就會(huì)凸顯出來(lái)。而Micro-LED則是未來(lái)20年屏幕發(fā)展的大趨勢(shì)，模塊化、微型化的產(chǎn)品形態(tài)，高亮、廣色域、高對(duì)比、省電、反應(yīng)快的特點(diǎn)都讓它可以笑到最后。
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