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LCD/OLED/Mini/Micro LED/Micro OLED顯示技術全解析

日期:2022-06-17 來源:As电玩

液晶顯示技術不斷進步,從最常聽到的LCD、LED、OLED,到現在業界最熱門的顯示技術Micro LED、Mini LED、Micro OLED,你是否曾想過要搞懂,卻又看得一頭霧水?

  對此,我們將簡單介紹這些新一代顯示技術的特色,以及跟舊有技術的差別,讓讀者能夠快速搞懂。

  LCD

  LCD 是「液晶顯示屏幕」(liquid-crystal display),目前市場大都使用「薄膜電晶體液晶顯示器」(TFT-LCD)技術,由兩片玻璃基板中間夾著一層液晶,上層玻璃基板是彩色濾光片、下層玻璃則鑲嵌著電晶體,當電流通過電晶體所產生的電場變化,使得液晶分子原本的旋轉排列發生扭轉,進而改變光線通過的旋轉幅度,並以不同比例照射在彩色濾光片上,進而產生不同的顏色。

LCD/OLED/Mini/Micro LED/Micro OLED顯示技術全解析_uomiss.com

▲ LCD 麵板最常使用TFT-LCD 技術。

  目前LCD技術已經相當成熟,用於一般電腦和電視屏幕,且成本低廉,成為消費產品的基礎技術。

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▲ 一般液晶顯示器的顯像原理。

  了解LCD後,接著來介紹LED和OLED。

  LED

  LED叫做「發光二極體」(light-emitting diode),利用電能轉為光能,在半導體內正負極2個端子施加電壓,當電流通過後,電子與電洞相結合,剩餘能量便以可見光的形式釋放,依照使用材料的不同,光子能量會產生不同波長的光。直顯式的LED常用於戶外電視牆或者紅綠燈,LED芯片則是目前電視、屏幕背光源與照明的主流產品。

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▲ LED技術是利用電能轉為光能。

  OLED

  而LED跟OLED的驅動概念相當相近,不過使用的材料完全不同。OLED叫做「有機發光二極體」(Organic Light-Emitting Diode),基本結構是在銦錫氧化物(ITO)玻璃上製作一層有機材料發光層,並在發光層上再覆蓋一層低功函數的金屬電極。通過外界電壓的驅動下,正極電洞與陰極電子便會在發光層中結合,產生能量並發出光,因材料特性不同而產生R、G 和B三原色,來構成基本色彩。

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▲ OLED 技術。

  OLED與LCD最大的差異在於自體發光,LCD需要LED背板和濾光片,而OLED能夠自體發光。

  OLED雖然呈現的畫麵鮮豔、功耗低、可以彎曲,但有機材料會氧化所以壽命相對較短,也會出現色烙問題,加上成本高、技術含量高,目前大都適用於小屏幕,好比手機屏幕。

  懂了LCD、LED 和OLED的基本差異後,再來看高階顯示技術Mini LED、Micro LED和Micro OLED。

  Mini LED

  Mini LED和Micro LED最直觀的差異就是LED晶體的顆粒大小,但從概念來看卻又有一點差異。Mini LED正式名稱為「次毫米發光二極體」,Micro LED是指「微發光二極體」,兩者晶體尺寸基本上以100微米為界,約0.1毫米。

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▲ Micro LED技術不再需要濾光片和液晶層。

  Mini LED被視為是Micro LED的過渡期,是傳統LED背光基礎上的改良版本,作為LCD麵板的背光源使用;Micro LED則是新一代的顯示技術,將LED背光源微縮化、矩陣化,致力於單獨驅動無機自發光(自發光)、讓產品壽命更長,甚至性能更勝OLED,被業界視為下世代的顯示技術。

  目前,Mini LED技術主要用於「多區背光顯示器」以及「大型RGB小間距顯示器」。Mini LED技術中的「多區背光調控」功能可達成分區調光,好比強化畫麵的高對比度和高解析度,達到HDR效果,效果與OLED顯示器相近;另一個技術是使用Mini LED晶粒,打造出顯示畫素間距低於Pitch 1.0 mm的大尺寸屏幕,除了提升LED顯示屏幕的解析度,還能創造新的顯示屏幕主流規格。

  Micro LED

  至於Micro LED則會帶來技術新突破,用途不僅限於背光源,因為Micro LED的晶粒到了肉眼難以分辨的等級,可以直接將R、G、B三原色的晶粒拚成一個像素點,變成「一個像素」的概念,不再需要濾光片和液晶層,也正因為這樣的技術特點與過往LCD顯示屏幕的發光結構完全不同,將為LCD產業帶來全新革命。

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▲ 巨量轉移要將晶粒完整放到電路矩陣上,實際做起來非常困難。

  除了可望為LCD產業開創全新局麵,未來Micro LED的應用範疇廣闊,包括AR/VR設備、車用屏幕、高解析度穿戴產品等。不過,Micro LED技術卻存在許多困難需要解決,從前期的磊晶技術瓶頸、巨量轉移(Mass Transfer)良率、封裝測試問題,到後續的檢測、維修都是很大的挑戰,影響Micro LED能否量產。

  Micro OLED

  Micro OLED在今年蔚為話題,因為蘋果找上台積電合作開發Micro OLED麵板。Micro OLED最大特色是不像傳統電視、高階手機的LCD或OLED將屏幕建立在玻璃基板上,而是直接搭載在晶圓。

  Micro OLED采用單晶矽晶圓為背板,具有讓顯示器更輕薄短小、耗電量更少、自發光、發光效率高等優點,特別適用於AR、VR等顯示穿戴式設備。

  據悉,蘋果正在開發中的Micro OLED尺寸不到1吋(2.54cm),將用於蘋果最新的擴增實境(AR)產品。不過,Micro OLED計劃目前在試產階段,還要好幾年才能到量產階段。

  目前,Sony、三星、京東方都在開發Micro OLED顯示技術,計劃量產,並用於未來的可穿戴式裝置和AR裝置中。


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