近年来蔚为风潮的量子点显示技术,其实与 OLED 及 LCD 本质上没什么关系,还有 Mini LED 和 Micro LED 也不只是尺寸的差别。最后就来简单的介绍一下,这些新兴技术到底怎么区分。
所谓量子点,其实是一种半导体奈米结构,可以把激子(Exciton)从三个空间方向上束缚住,且发光频率会随着这种半导体尺寸的改变而变化,意即透过调节这种奈米半导体的尺寸,就可控制其颜色,且具有很高的光稳定性。
基于这些特性,理论上这种萤光材料甚至可以制造出接近自然光的连续光谱效果,色域非常广,且寿命更长,有成为终极显示技术的潜能。简单来讲,这是一种能够优化光源的技术,且不会有 OLED 的烙印问题。QD 技术最早还是应用在 LCD 等非自发光显示器上,而后才被研究如何应用在 OLED 上。目前两者通常会以 QLED 及 QD-OLED 来区分。
发展积极,量产难言
QLED 虽然同样如 LCD 需依靠背光源,也承袭了其缺点,但透过量子点薄膜(QDEF)能发出更纯的色彩。而三星近年来积极发展的 QD-OLED 则是更进一步,直接用蓝色 OLED 光源,激发不同粒径大小的量子点转换成红光和绿光。不仅性能提升,成本“理论”上也将低于原有的 WOLED 技术,加上喷墨印刷制程,有望使其产品能继续称霸市场。不过目前来看三星理想中的 QD-OLED 技术,由于光转换率仍偏低,虽然近期不断有乐观消息传出,但总体上商业化准备还不足。
▲ 理想中的真正量子点显示技术是最右侧的电致发光(Electroluminescence,EL),已不再需要进行色转换,目前还未有明确命名。(Source:Samsung Display)
事实上,要制造量子点并不容易,材料结构至少要缩到 100 奈米以下,所以对制程要求更高,且实际上能采用的材料仍是有限,虽然在 2006 年首个量子点技术显示器就已问世,但量子点材料往往容易受热影响,很难使用真空蒸镀量产,只能依赖喷墨印刷的进展。所以目前市面上所见的量子点电视,基本上是与 LCD 雷同的 QLED,而非 QD-OLED。如今三星较为成熟的也是无机材料喷墨印刷术。
而中国方面也有不小的进展,在 CES 2019 展上,华星光电也同样发布了一种混合 OLED 与 QLED 的技术 H-QLED,且采用喷墨印刷,而在 CES 2020,更展出了柔性 OLED 喷墨印刷面板,近日还注资了日本 JOLED,可望取得相关技术,不过这些产品都还未有量产消息。
▲ 其实与三星的技术路线图比较,H-QLED 仍是与 QD-OLED 相似的技术。(Source:科技新报)
集邦调研分析师表示,新兴显示技术瓶颈克服不易,QD-OLED 最快可能也要 2021 年才会问世,就算是目前中国已开始铺陈产线的 OLED 喷墨印刷技术仍有 ppi 偏低的问题,真正成熟要等 2022 年以后才比较有望。
Mini LED 到 Micro LED 的暧昧
不过目前讨论度最高的,可能还不是量子点技术,而是同样被视为高阶显示技术的 Micro LED 与 Mini LED。Micro LED 是指“微发光二极管” 而 Mini LED 正式名称为“次毫米发光二极管”,两者尺寸基本上以 100 微米为界,约 0.1 毫米。不过如 Micro LED 已有 3 微米以下的原型,且技术难点也并不在于生产微缩晶粒。
其实最早也没有 Mini 及 Micro 之分,只是厂商为了与竞争对手做出差异化,所以导致越来越多定义,甚至近年来还有 Nano LED 的说法,但 Micro LED 已被视为是终极技术了,真到了奈米级反而难发光。不过较值得一提的是,RGB Mini LED 就不只是做为背光,而是直接用来显示,不过尽管宽色域及鲜艳度等性能直追 OLED,但成本仍相当惊人,基本上还是很利基。
▲ 三大显示技术的结构比较。(Source:科技新报)
整体而言,Mini LED 仍被视为是 Micro LED 的过渡,Mini LED 大多用在传统 LCD 结构,微缩的是背光 LED。而 Micro LED 则致力于直接封装发光元件,能做到单独驱动无机自发光,甚至性能更胜 OLED,被业界誉为新蓝海。虽然制程简化,但技术更困难,尤其是巨量转移(Mass Transfer)技术更将直接影响未来 Mini LED 的设计周期及 Micro LED 的量产契机。
▲ 巨量转移技术的概念流程。(Source:科技新报)
所以如台厂更积极的在发展 Mini LED,而打算退出 LCD 市场的三星就直接将目标放在 Micro LED 上。简单的说,无论是 Mini 或 Micro LED 技术与之前讨论的最大不同主要在于后段制程,从巨量转移、封装测试,甚至到维修都是很大的挑战。且如今随着技术进步 Mini LED 尺寸的定义可能还会越来越小,未来 50 微米以上可能都还是被称做 Mini LED。
最后值得一提的是,目前台湾业者所称的 Mini LED,与中国常讲的 Mini LED 显示,概念上并不太一样。台厂所指,的确是微缩晶粒尺寸,而中国就更突显在封装方式上,若是 Mini LED 背光模组,可用更密集的芯片排布来做成超薄光源。而放在自发光显示,Mini LED 也能做出更小的点间距封装,两者产品有一定的差异化。
(首图来源:科技新报)
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