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显示技术大比拼:Micro-LED/OLED/ TFT-LCD有何优缺点?

  照明显示  

sunny 2017-07-14

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随着新一代面板技术新势力OLED的崛起,TFT-LCD的市场份额正在被逐步侵蚀,有数据显示:2017年OLED在智能手机行业的市场份额将超过40%,并在2018年达到58%。同样被苹果捧红的Micro-LED颠覆潜力无限,亦有望打破OLED的局限,成为完全取代LCD的杀手级应用。但Micro-LED应会先从中小尺寸着力,预估2020年才有机会步入商业化量产。

目前,Apple Watch上采用的是有利于电池续航的OLED屏幕,但苹果收购了LuxVue公司,未来或许会成为首个将 Micro-LED 技术使用到大众消费者电子产品上的公司,让这项技术成为主流。那么,Micro-LED和OLED屏幕到底有何技术优势?让苹果及各大厂商纷纷展开新一波布局!下文将会为大家一一揭晓TFT-LCD、OLED、Micro-LED的技术看点。


TFT-LCD

从原理上看,TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示)是透过液晶层通电、分子转移,搭配彩色滤光片与背光源让每个画素含有红、蓝、绿三原色,从而可混合出各式各样的颜色光。且由于液晶材料本身并不发光,因此TFT-LCD是一种被动发光型显示,需要背光源,亮度较低。其反应时间为毫秒级别,使用寿命中等,由于技术相对成熟,所以在价格方面最具优势。在分辨率、广色域和HDR上则与OLED区别不大。

TFT-LCD在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶超CRT的显示器件。它的功耗约为CRT显示器的十分之一,反射式TFT LCD甚至只有CRT的百分之一左右,节省了大量的能源。TFT LCD产品还有规格型号、尺寸系列化,品种多样,使用方便灵活、维修、更新、升级容易,使用寿命长等许多特点。显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面,是全尺寸显示终端。显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率,符合各种规格型号的视频显示器。显示方式有直视型,投影型,透视式,也有反射式。

然而,因为TFT-LCD非自发光的显示原理所致,其opencell穿透率约在7%以下,造成TFT-LCD的光电效率低落;且白光LED所能提供的色饱和度仍不如三原色LED,大部分TFT-LCD产品约仅72% NTSC;再则,于室外环境下,TFT-LCD亮度无法提升至1000 nits以上,致使影像和色彩辨识度低,为其一大应用缺陷。故另一种直接利用三原色LED做为自发光显示点划素的LED或Micro-LED的技术也正在发展中。

OLED

OLED(有机电致发光二极管)则是由电流驱动有机薄膜自发光,可发出红、蓝、绿等单色光混色,颜色相较一般液晶屏幕更为鲜艳。OLED的反应时间为微秒级别,使用寿命中等,价格比LCD高,具有自发光、低功耗、高亮度、超轻薄、柔性等多项技术优点,在黑位表现、对比度、背光、光的均匀性和可视角度上都比LCD屏更胜一筹。


OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。虽然将来技术更优秀的OLED会取代TFT等LCD,但有机发光显示技术还存在使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。

由于技术不够成熟,OLED在色彩寿命周期上不如TFT-LCD长和稳定。OLED是电流型器件,流过OLED的电流大小决定了亮度。然而,由于其驱动器件(TFT)及发光器件OLED在长时间的电应力下会存在漂移或空间的不匹配,导致在不同的时刻或不同的位置,相同的数据电压下,流过OLED的电流不同,这将会导致显示的不均匀,甚至产生显示错误。这就使得,虽然OLED在中小尺寸的手机、手表等领域有了一席之地,但在大尺寸的平板电脑和电视等领域的应用上仍然存在技术难题。而TFT-LCD已经具有成熟的生产技术水平,不存在这样的问题。

Micro-LED

Micro-LED为LED阵列微小化,每一个Micro-LED可视为一个像素(Pixel),可单独驱动点亮;当整个模组变小了,亮度、画质、反应速度都能得到更好的提升。其反应时间能达到ns级别,使用寿命更长,但目前价格最高。凭借省电优势,Micro-LED尤适VR、AR和可穿戴设备等应用,还可用作电子看板、头戴式显示器、抬头显示器,另外,在车尾灯、无线光通讯Lifi、投影机领域同样可以一展身手。


Micro-LED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,并且具自发光无需背光源的特性,更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。除此之外,Micro-LED还有一大特性就是解析度超高。因为超微小,表现的解析度特别高;据说,如若苹果iPhone6S采用Micro-LED,解析度可轻松达1500 ppi以上,比原来的Retina显示的400PPi要高出3.75倍。

而相比OLED,其色彩更容易准确地调试,拥有更长的发光寿命和更高的亮度,还具有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点。故为OLED之后另一具轻薄及省电优势的显示技术,其与OLED共通性在于亦需以TFT背板驱动,所以TFT技术等级为IGZO、LTPS、Oxide。

另一方面,Micro-LED还面临第三个问题,即全彩化、良率、发光波长一致性问题。单色Micro-LED阵列通过倒装结构封装和驱动IC贴合就可以实现,但RGB阵列需要分次转贴红、蓝、绿三色的晶粒,需要嵌入几十万颗LED晶粒,对于LED晶粒光效、波长的一致性、良率要求更高,同时分BIN的成本支出也是阻碍其量产的技术瓶颈。

但其实Micro-LED综合了TFT-LCD和LED两大技术特点,在材料、制程、设备的发展较为成熟,产品规格远高于目前的TFT-LCD或OLED,应用领域更为广泛,包含软性、透明显示器,为一可行性高的次世代平面显示器技术。

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