|
在上期《硬件编年史—表示器平常背光种类盘点，蓝光最强的它竟然应用最广？》中，咱们浅析了LCD（非自发光特性）屏幕的有些平常种类以及各个变种制品的优劣之处。而如今在个人消费市场中，随着高端智能手机的普及，OLED屏幕正在广泛地出此刻人们的视野里，这种以高亮度、高对比度以及浓郁色彩表示效果著叫作的屏幕越发作为人们心中“好屏幕”的代名词。那样什么是OLED？这种屏幕的优缺点是什么？它是咱们屏幕的最后材料形态吗？下面就来一块瞧瞧吧。 
来自LGDisplay官网对OLED的介绍
OLED对比传统LCD屏幕的优劣 
来自LGDisplay官网
做“薄”，做“弯”。因为OLED不需要大面积的背光层以及液晶层，故其在厚度上就较LCD有着天然优良，能够做到极薄的形态，这亦是符合当下智能手机、智能穿戴设备、超级电视、表示器的需要。另外，因为OLED不必定需要“玻璃基板”做为底层、上层材料，故其能够变得弯折，近年来的折叠手机便是用的这项技术，用软性PI塑料做为基板来实现大方向地弯折。 
OPPOFindN，照片来自太平洋电脑网
“黑”得纯粹，相比于LCD运用的背光技术，在表示黑色时只能尽力遮盖相比，OLED倘若表示黑色，即直接切断电压传输就可，让光子再也不产生亦就无了一丝丝的光亮，让黑色更加纯粹。同期因为黑得纯粹，亦让其对比度与LCD屏幕有了质的差距，OLED桌面表示器的对比度动辄10万比1，而LCD屏幕的桌面表示器常常平均亦就仅有1000比1。 
来自LGDisplay官网
“色得妖艳”，OLED的有机材料在发光时常常能够发出很纯正的三原色光线来组合成区别的颜色，而LCD屏幕受制于背光技术和被动色彩表示，在色域方面是不如OLED来得那样丰富的。 
来自LGDisplay官网
“亮得均匀”，因为LCD的表示时需要背光做为支撑的，而背光都数又是采用“侧入式”，因此呢在照射均匀性上比较通常。OLED在这方面要表现好得多，因为每一个像素都能自己发光，在亮度均匀性上就很容易做到统一可控，让屏幕看起来更加的完整统一。 
来自LGDisplay官网
“动作快”，区别与LCD屏幕的表示必须的液晶分子偏转需要时间，故在灰阶时间（响应时间）上，OLED这种用电压来掌控像素点的方式要快上非常多倍，理论上OLED屏幕是能够做到0.1ms级别的响应延迟，而LCD屏幕最快的电竞快速IPS屏幕的响应时间都要在5ms上下。 
来自LGDisplay官网
那样难道说OLED便是无敌的吗？OLED一点缺点亦无吗？当然不是。
“烧屏”因为OLED的发色原理来自于有机物，就不得不思虑有机物损耗、寿命短的问题，同期由于一样面积体积的红绿蓝三色子像素的运用寿命并不相同，这就引起了一旦其中一种颜色（蓝色寿命最短）出现加速损耗，就会使得正常的表示内容出现严重色偏，乃至由损耗区域构成某种图形，这便是烧屏，这般亦是为何有些OLED手机、电视在长期运用后会显现发黄现象的原由。 
照片来自于网络，底部的状态栏在纯白背景下依然可见，为OLED烧屏现象。
“一样分辨率下精细度低”，为认识决以上的烧屏问题，OLED厂家通常都会采用经过调节红绿蓝三个子像素的体积和位置以及数量来掌控其寿命差不多相等。初期周期OLED市场上会运用Pentile摆列，而Pentile摆列与标准RGB摆列相比减少了三分之一的像素点，精细程度是一样分辨率LCD屏幕的2/3。虽然随着时代的发展，让OLED的子像素摆列有了新的变化，例如说三星的钻石摆列，华星光电的珍珠摆列，这般摆列都让OLED像素的密度和有所提升，但最高亦不外83%上下，与标准的RGB垂直摆列还是有必定差距的。 
照片来自于网络，左边为RGB标准摆列，右边则为Pentile摆列
“高频闪”这几年PMW调光由于有些手机圈的资讯被大众所熟知，尤其是去年发布的新iPhone，由于其搭载了高频次的PMW调光技术而被许多用户吐槽说看久了眼睛受不了。那样PMW调光是什么呢？PMW调光是一种脉冲调光技术，原理比较繁琐，简单拿开灯来比喻，正常的调节台灯亮度为转动旋钮来调节电压、电阻的体积来实现（DC调光）；而PMW调光则是经过在极短的时间内开关灯，利用人眼针对光的暂留现象来掌控亮度。这一点是因为OLED屏幕在低亮度下屏幕表示不均匀所迫不得已采用的。 
OLED发光原理
OLED（英文名：OrganicLight-EmittingDiode、中文直译：有机发光二极管）是一种有机材料发光技术，最早于1950年代由法国人研制，其后由美国柯达及英国剑桥大学加以演进，日本SONY及韩国三星和LG等机构于21世纪起始量产。 
来自LGDisplay官网
OLED最典型的结构便是“类三明治”型，由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物（ITO），与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极构成，来构建成电洞传输层（HTL）、发光层（EL）与电子传输层（ETL）三个结构。当给到必定电压的时候，阳极与阴极的电子就会在发光层中相遇、结合，产生光子。发光层中带有特殊的有机材料（OLED中的O），来与光子一块变成红绿蓝三原色。
OLED基本结构：1.阴极(−)；2.发光层（EmissiveLayer,EL）；3.阳极空穴与阴极电子在发光层中结合，产生光子；4.导电层（ConductiveLayer）；5.阳极(+)，来自维基百科。
用一个通俗易懂的比喻来讲，OLED的原理就好似给有机材料做“电刑”，阴极阳极一通电，有机材料就被“电得发光”。因为每一个像素中的红绿蓝三原色点都能够被单独的电压所掌控来发光，不需要大面积的背光做为屏幕的“亮源”，故这种技术亦被叫作为自发光技术。 
从OLED的发光原理上，咱们就能看出，其相针对LCD技术来讲，在原理层面就要简单非常多。同期，OLED相比于传统的LCD屏幕来讲还有着许多的优良。虽然有着些许缺点，但依然瑕不掩瑜。一起好屏幕的最重要的定义应该便是能够尽可能地还原出世界真实的色彩，而这一点上OLED肯定是能做得好的。但OLED便是最后的答案吗？各位能够瞧瞧以下两种技术。 
来自LGDisplay官网
MiniLED和MicroLED
其中MiniLED技术咱们在上一期就已然讲过，其原理便是将本来LED背光板改为由成数千个单独的LED灯珠构成，其中多个LED灯珠构成LED背光矩阵，每一个背光矩阵都能够化成单独的控光区域。以一个市面上顶级的MiniLED电竞屏幕为例，其持有4096个LED灯珠，每两个就能够构成一个控光区域，即持有2048个单独的控光区域。 
这般做的好处便是让MiniLED亦持有像OLED同样的超高对比度以及更精细化、可调的局部亮度，因为在表示黑色区域的时候，该区域内的灯珠是处在熄灭状态，因此理论上其对比度与OLED表示器是相等的，同期又无OLED表示器长期表示会烧屏的危害。MiniLED还有一个很强的优良就在于，其独立的区域灯珠能够在短期内激发出很强的亮度，在有些优秀的MiniLED可实现局域2000尼特的最高亮度，平常的MiniLED亦基本都能经过HDR1000的认证，这就让MiniLED对HDR内容非常友好，在HDR内容表示上优秀的MiniLED能够与OLED所媲美。 
但日前MiniLED还只是一个刚才完善的屏幕种类，亦摆脱不了LCD屏幕天生的可视方向差和色域窄的问题，倘若想要处理色域窄的问题，就要在MiniLED显示器中再增多一层量子点膜（QLED技术），来拉高色域，但这般做又会让表示器的成本大大增多，得不偿失。日前高阶的MiniLED的表示器已然能够做到高阶OLED的水准，同期在成本掌控上还有15%上下的优良。 
得益于国内的屏厂针对MiniLED市场的进攻态度，在将来五年内，MiniLED背光技术将会逐步作为中高端表示器的主流背光技术，况且其技术亦将持续改进，灯珠数量得到提高，分区掌控的技术亦持续完善。 
苹果去年发布的全新MacbookPro系列搭载MiniLED屏幕
而日前，虽然OLED已然占据了自发光屏幕的绝大部分市场，MiniLED蠢蠢欲动，但还有一个“新皇”已然被孕育出来，其带有的“王霸”之气已然让前两者感到威胁，它便是MicroLED。
MicroLED（英语：MicroLightEmittingDiodeDisplay，中文直译为发光二极管表示器）其表示原理，是将红绿蓝三原色的LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，让其尺寸仅在1~10微米等级上下；后将微米级别的LED批量式转移至电路基板上，再在每一个微米LED下安装电路和晶体管，就能够完成一个简单的MicroLED表示器。 
MicroLED的每一个像素都含有能够自发光、独立掌控的RGB三个LED子像素。以索尼在2012年推出的第1款MicroLED制品CrystalLED为例，该表示器持有55英寸的面积，1920*1080的分辨率，它的微米LED的数量就为1920*1080*3=6220800颗。相比于高阶的MiniLED表示器区2万颗上下的灯珠，MicroLED的技术难度提高得不止一点半点。 
来自三星Display官网针对MicroLED的介绍
因为MicroLED采用的是自发光的单独的微米级LED，因此其在色彩表现能力上是出类拔萃的，微米LED发光频谱其主波长的半高全宽FWHM仅约20nm，可供给极高的色饱和度，一般可大于120%NTSC。这与当下顶级的OLED表示器所能供给的色域几乎是一致的。同期因为LED无机物的稳定性，让色彩无论在运用多少时间后都能够保持一致性与稳定性，这一点是OLED所没法比拟的。同期MicroLED亦兼顾表示纯黑色的特性，况且是像素级别的纯黑色，这一点要比MiniLED的分区背光掌控要来得更加直接和纯粹。 
来自三星Display官网针对MicroLED的介绍
而MicroLED能实现的另一一点便是省电和超高的亮度，在传统LCD电视中，表示效率约为3%，LCD中的TFT的损耗很小，由于它是电压驱动的。然则因为彩色滤光片、偏光片和LC材料中的能量损失，因此就引起LCD的效率很低。而MicroLED因为结构简单，能耗较小，持有更高的光电转换效率，功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%，在大幅度减少单位用电的同期还准许更高的能量用于直接发光，让最高亮度能够去到近2000尼特。 
来自三星Display官网针对MicroLED的介绍
MicroLED几乎集合了OLED和LCD的所有优点，兼顾了高亮度、高色域、高对比度，又能做到长寿命、省电、柔性屏。能够说是将来屏幕的集大成者，那为何MicroLED持有这么多优点还无普及呢？
能够说成亦萧何败亦萧何，MicroLED的优良便是来自于它多达百万级的微米LED，而难度亦出此刻这上面。日前，MicroLED重点有三个技术难点和问题，量子效率Droop效应（有效发光面有限、红光LED效率低）、驱动能力匹配问题（需要高电流、低功耗的驱动材料）、巨量转移问题（工艺需求高、精度需求高、成本高）。而最重要的问题就出此刻巨量转移问题上。 
巨量转移示意图
巨量移植技术是日前MicroLED的主流、理想制造技术，因为MicroLED是以微米级为单位的二极管，需要在硅晶圆上来制造，而非直接在屏幕基板上制造。因此这就需要让在硅晶圆上生产出来的微米LED移植到屏幕的基板上。这其中的转移技术就叫做巨量移植。因为待转移的微米LED晶片，大约为头发丝的1/10，需要精度很高的精细化操作；一次转移需要移动几万乃至几十万颗以上的LED，数量非常巨大，需求有极高的转移速率，这就让该技术的实现难度有了较高的挑战。 
巨量转移示意图，来自eeNews
同期，制造海量的微米LED的成本亦比较昂贵，以一起2K分辨率的MicroLED屏幕举例，其就需要1105万颗微米LED才可实现，在当前的制造难度下，其就决定了MicroLED的成本与售价肯定是不菲的。日前在民用行业中，MicroLED还无正式的量产制品，上一个离咱们比较近的制品是三星的TheWall商用屏幕，三星的TheWall电视采用了806.4×453.6mm的MicroLED面板模组形成，每一个模组拥有960×540分辨率，无边框设计，可完美拼接。每一个模组都有250-2000nits亮度，约10,000:1的对比度，16bit颜色深度，高达100/120Hz刷新率。能够经过模组的拼接来自由组合屏幕体积，最高能够选装292英寸的制品。售价亦超过了惊人的10万美金。 
虽然，MicroLED在技术和成本、制造上仍然有着不小的难点，但亦不阻止各大屏厂以及大品牌对它的巴望。世界最成功的科技品牌之一的苹果就在2020年起始布局MicroLED，苹果与台湾省LED生产商晶元光电和台湾省液晶面板制造商友达光电合作建造新工厂，该工厂将位置于新竹科学园区龙潭分厂，苹果的总投资估计为新台币100亿美元（3.34亿美元）。苹果在一份公开报告中暗示：“与OLED同样，Micro-LED亦是自发光的。然而，与OLED相比，Micro-LED能够支持更高的亮度、更高的动态范围和更广的色域，同期实现更快的更新速率、更广的视角和更低的功耗，这些都是苹果喜爱的品质。”
在MicroLED普及后，相信其必定会作为将来屏幕材质的首要选取，况且其模块化的组装方式，能够让屏幕按照用户的心意来进行定制，让屏幕亦能够进入“DIY时代”。 
来自三星Display官网针对MicroLED的介绍
总结：本期的《硬件编年史》，咱们分析总结了日前自发光屏幕阵营（OLED、MiniLED、MIcroLED）三大制品线的实现技术与优缺点。日前的自发光屏幕做得比较成熟、市场接受度高的制品为OLED，但OLED并不会制霸自发光屏幕阵营榜首很久，由于MiniLED会在这几年实现弯道超车，待分区背光技术与掌控芯片成熟后，其寿命长、无衰减、不烧屏的优良就会凸显出来。而Micro-LED则是将来20年屏幕发展的大趋势，模块化、微型化的制品形态，高亮、广色域、高对比、省电、反应快的特点都让它能够笑到最后。
| 
发表于 2024-10-10 08:28:43