QLED, Mini LED, Micro LED 的介紹

QLED 基本原理:

傳統 LED TV 採用了白光 LED 作為背光,經 TFT-LCD 控制像素光暗、RGB 三原色濾色片控制顏色,不過色彩準確度通常較低。QLED 所採用的 Quantum Dots 量子點技術,透過植入至 QDEF(Quantum Dot Enhancement Film、量子點強化膜)上不同大小的「量子點」、在藍色背光的撞擊下產生出純淨的紅、綠、藍三原色光線,除了令色彩至為準確之外,在高亮度的畫面之下依然可以提供到鮮艷飽和的色彩、不會出現變灰變白的情況。以 Samsung 的 QLED 電視系列為例,就通過了德國的 VDE 認證,於電影業界廣泛應用的 DCI-P3 標準下達到 100% 的色域空間。

QLED

micro-LED技術簡介

micro-LED與OLED有很多相似之處,因此與LCD相比,micro-LED與OLED的對比就顯得更加容易理解。首先,從名字上就能看到而這都有LED,因此它們都主要是由發光二極體組成,因此兩種技術都是採用自發光的形式,每個紅、綠、藍的亞像素都能自己產生光源,而不像LCD那樣需要專門的背光組件。因此,micro-LED顯示器同樣能夠提供極高的對比度和黑位水平,這一點與OLED一樣,同時還有一個TFT面板為每個像素提供能量。

Micro LED技術,即LED微縮化和矩陣化技術,簡單來說,就是將LED(發光二極體)背光源進行薄膜化、微小化、陣列化,可以讓LED單元小於50微米,與OLED一樣能夠實現每個像素單獨定址,單獨驅動發光(自發光)。它的優勢在於既繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點,又具有自發光無需背光源的特性,體積小、輕薄,還能輕易實現節能的效果。

從結構原理上看,Micro LED更簡單,效果更好,TFT基板、超微LED晶粒、驅動IC都不是很大的問題,但是它最大的難題就是眾所周知的巨量轉移,如何將LED做的微小化,這需要晶圓級的工藝水平。比如4K級別的Micro LED螢幕,需要800萬個以上的LED高度集成到一起,所以理論上應用到小尺寸螢幕上是極為困難的,同時成本和發熱也是極為可觀,三星的第一款Micro LED電視選擇146英寸也是這方面的原因。

micro-LED與OLED的不同之處就在於其LED部分的材料組成。OLED中的「O」代表有機材料,它指的是在能夠產生光的像素堆中使用有機材料。而micro-LED技術則使用的無機氮化鎵材料,這種材料常用於普通的LED照明產品中。這種技術可以降低對極化和封裝層的要求,能讓顯示面板更薄。因此micro-LED的組件都很小,寬度不到100μm,比人類的頭髮還細。

如果從另一個問題來看這個問題,micro-LED就是傳統LED通過更小的方式排放在陣列中。實際上LED並不是什麼新技術,但在如此小的部件面板上排序陣列才是真正的困難。與其他顯示面板技術相反的是,在智能手錶和智慧型手機等小尺寸設備上使用的micro-LED螢幕更容易製造。而事實證明,現在想要增加micro-LED顯示面板的面積困難很大。當然,由於焊接精度的要求很高,將更高的解析度壓縮到智慧型手機螢幕大小,困難也很大。

對面板製造商來說,目前一個尚未解決的問題就是如何將大量的LED轉移到控制電路板上。有一個潛在的解決方案是,將LED集中放置到一個更大的陣列中,然後通過焊接完成顯示。但這種方法的問題在於,目前選擇和製造的精度為±34μm,而這並不符合micro-LED所需要的±1.5μm的精度要求。

還有一種代替的方案就是蝕刻LED陣列與IC連接,或將一個單獨的TFT層轉移到LED陣列中。這些蝕刻方法避免了晶片焊接的精度問題,但改進了用於滿足微型發光元件的小尺寸部件要求,以及對高解析度的顯示方式實現起來也昂貴而且難以實現。目前整個製造業在這個方面的進步很緩慢,因此想要提高產量,還需要繼續改進。

在短期內,圓晶體成鍵似乎是最可行的過程。不過這款產品目前只適用於低像素的面板,比如對解析度要求不高的智能手錶,而並非QHD解析度的智慧型手機。製造出高解析度的micro-LED面板是很多廠商的目標,但這需要不斷提高製造精度。

儘管面臨製造障礙,但micro-LED技術仍然值得期待,因為與OLED相比micro-LED提供了更多的進步。首先究竟是最大亮度時功率的降低,也就是說,在同樣低功率條件下,micro-LED能夠達到更大的亮度。相比之下,功耗要比LCD低了足足90%,而比OLED也要低50%。對於像智慧型手機這樣續航電量非常寶貴的可攜式產品來說,這是一個巨大的吸引力,這意味著降低螢幕的功耗,帶來更長的使用時間。與目前的OLED和LCD相比,廠商們可以增加面板的亮度,更好的在陽光直射下使用。

另外,micro-LED的顯示壽命也要比OLED更長。OLED燒屏現在依然還是個很大的問題,因為有機材料的使用壽命有限,尤其是藍色OLED面板。micro-LED則沒有這樣的顧慮,甚至要比LCD在顏色轉換之前持續的時間更長。

而更小的micro-LED尺寸也可以讓高解析度更容易實現,比如4K甚至8K解析度智慧型手機或虛擬現實螢幕等。說到虛擬現實技術,OLED面板的響應時間已經降低到了微秒級別,擁有非常不錯的響應時間等級。而這讓它們成為了虛擬現實應用最理想的選擇。而改成micro-LED之後,響應時間又進一步降低到了納秒級別,更快了1000倍。

micro-LED除了擁有上述優點之外,還在對比度、色域和柔性顯示屏領域擁有更大的優勢。這些都讓micro-LED再與OLED相比時成為了優點,但是micro-LED的製造價格成本也要高很多,甚至是目前LCD或OLED面板的三到四倍。毫無疑問,這會讓產品的成本上升不少,甚至還影響整個行業的投資。畢竟目前很多廠商還在不斷擴大OLED螢幕的生產線。

Mini LED技術簡介

Mini LED,又名「次毫米發光二極體」,意指晶粒尺寸約在100微米的LED,最早是由晶電所提出。Mini LED是介於傳統LED與Micro LED之間,簡單來說還是傳統LED背光基礎上的改良版本。

在製程上相較於Micro LED良率高,具有異型切割特性,搭配軟性基板亦可達成高曲面背光的形式,採用局部調光設計,擁有更好的演色性,能帶給液晶面板更為精細的HDR分區,且厚度也趨近OLED,可省電達80%,故以省電、薄型化、HDR、異型顯示器等背光源應用為訴求,適合應用於手機、電視、車用面板及電競筆記本電腦等產品上。

相比MicroLED,理論上說Mini LED技術難度更低,更容易實現量產,且可以大量開發液晶顯示背光源市場,產品經濟性更佳。據業界估算,若採用Mini LED背光設計的液晶電視面板,價格約只有OLED電視面板6~8成,但亮度、畫質都與OLED相近,省電效能卻又更高。同時一台55英寸的Mini LED背光液晶面板使用4萬顆LED,對於LED晶粒廠商產能去化將有正面助益。

總體來說,Micro LED對於畫質來說會有質的提升,是下一代的革命性顯示技術,但是目前技術方面依然不夠成熟。而Mini LED則是LED背光的改良版本,不過依然可以大幅提升現有的液晶畫面效果,同時成本相對比較容易控制,也有望成為市場的主流。我們也期望廠商能加快研發步伐,早日帶來可以滿足普通消費者的Micro LED和Mini LED電視產品。

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