匯總各種顯示技術(shù)，LCD、OLED、QLED、microLED

LCD液晶顯示器才開始取代傳統(tǒng)CRT、等離子和采用投影技術(shù)的設(shè)備而逐漸占主導(dǎo)地位。當(dāng)時OLED也已經(jīng)興起，卻因一些技術(shù)上的不足而受到限制，通常用于可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)和其他小型和(或)“一次性”電子設(shè)備中。

接下來的十年，從某種意義上來說技術(shù)的發(fā)展是完全可以預(yù)見的。屏幕越做越大，像素密度(即給定屏幕尺寸的分辨率)也越做越高，LCD仍是主流。傳統(tǒng)的色彩平衡發(fā)生了變化(特別是藍(lán)色光譜)，隨著技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)環(huán)境光下的可見性及其他歷史遺留問題逐步得到解決，LG繼續(xù)努力推進(jìn)OLED進(jìn)入電視、零售展示和其他大屏幕應(yīng)用。

但是LG在OLED產(chǎn)品上的老競爭對手三星似乎正將其大屏幕的開發(fā)重新定位于QLED和microLED這兩種替代技術(shù)，這有些令人驚訝。這兩種技術(shù)雖然聽起來很像，實際上卻完全不同。了解這兩種技術(shù)及其相對于LCD和OLED的一些實現(xiàn)細(xì)節(jié)，以及三星想用高利潤率的專利技術(shù)賭一把的打算，就明白為什么要采用這兩種技術(shù)了。我們來分析一下當(dāng)前顯示技術(shù)市場的領(lǐng)導(dǎo)者與后來者的王位之爭。

一、LCD

LCD技術(shù)的基本優(yōu)勢在于它長壽，或者說在于它成熟，因為它已經(jīng)蓬勃發(fā)展了幾十年(也可以說超過一個世紀(jì)，看從什么時候開始算)。

傳統(tǒng)的LCD像素結(jié)構(gòu)很容易理解，但是這種結(jié)構(gòu)發(fā)生極小的變化都會使結(jié)果產(chǎn)生很大的差異。向眼睛提供色彩最常見的方法是RGB子像素三元組，也有許多其他方法，例如左圖中的PenTile排列。

通常，兩個平行偏振片的偏振方向垂直，這阻擋了光的傳輸，從而產(chǎn)生可感知的黑色像素陣列。但I(xiàn)TO(氧化銦錫)可提供足夠強(qiáng)的電場來改變中間液晶的調(diào)制特性，并轉(zhuǎn)化為不同強(qiáng)度的透光率。

有源矩陣LCD使用TFT(薄膜晶體管)矩陣技術(shù)，每個像素至少分配有一個晶體管，以實現(xiàn)精確的列線到像素的相關(guān)性。顯示控制器激活行線之后，將驅(qū)動列線上相關(guān)像素的電壓。利用目前使用較多的扭曲向列型(TN)LCD，隨著所施加的電壓不斷變化，液晶元件發(fā)生不同程度的扭曲，與偏光鏡相互作用后可通過不同量的光。精確的電場控制與刷新模式調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，可以生成任意值的每像素灰度。平面轉(zhuǎn)換(IPS)LCD的出現(xiàn)滿足了顯示器用戶對改善視角、更深的黑色及其他增強(qiáng)功能的要求。IPS LCD水平對齊液晶單元，并通過晶體端部對每個像素施加電場，每像素需要兩個晶體管，這使得IPS技術(shù)比TN技術(shù)更加昂貴。

不斷變化的扭曲和刷新調(diào)制技術(shù)使LCD能夠動態(tài)校準(zhǔn)每個像素的亮度，從而在范圍極值之間產(chǎn)生純黑、純白和灰色陰影。子像素是LCD從白色背光源中產(chǎn)生顏色的關(guān)鍵。例如，傳統(tǒng)VGA(視頻圖形陣列)分辨率面板307,200個像素中的每一個都包含三個近距離子像素，每個子像素具有相關(guān)聯(lián)的紅色、藍(lán)色或綠色濾光鏡，只有可見光譜部分才能通過。對子像素的選擇性控制產(chǎn)生了純色像素的錯覺，抖動進(jìn)一步欺騙眼睛和大腦，從而擴(kuò)大了感知色調(diào)。

穿過液晶元件的光可能源于“周圍環(huán)境產(chǎn)生的光通過鏡面背板反射，通過背光自發(fā)光，或兩者兼有。”如今，幾乎所有LCD顯示器都利用了背光，其最初由一排CCFL(冷陰極熒光燈)組成，但近年來被LED(發(fā)光二極管)陣列取代，實際上“LED電視”是一個誤導(dǎo)的營銷術(shù)語(基于LED的是背光，而不是它本身的顯示元件)。更先進(jìn)的LED背光采用了各種高尖技術(shù)，包括替代全光譜“白光”LED的RGB LED三元組群，以及在LED陣列內(nèi)選擇特定區(qū)域“局部調(diào)光”照明控制等，進(jìn)一步擴(kuò)展了顯示器的色域、對比度范圍和其他特性。

二、OLED

OLED又稱有機(jī)發(fā)光二極管，是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。原理我們不多說，來說說OLED對比傳統(tǒng)的LCD有哪些優(yōu)勢。

三星是“LED電視”這一營銷用語濫用的“罪魁禍?zhǔn)住保∥抑毖?，我猜這可能是因為三星想要模糊其LCD和OLED顯示器的區(qū)別。彼時其主要競爭對手LG剛開始加大OLED的促銷力度(三星在2010年推出Galaxy S系列，成為首批采用OLED的智能手機(jī)制造商之一)。實際上，這兩種技術(shù)是完全不同的，OLED具有自發(fā)光特性(用一個更文雅的術(shù)語就是“發(fā)射性電致發(fā)光”)，顯示屏根本不需要單獨的背光。因此，OLED顯示器非常薄并具有高度的柔軟性，在今年的消費電子展上，LG甚至展示了一款可以“卷起”的OLED電視。

您可能認(rèn)為OLED沒有背光所以功耗會比LCD同類產(chǎn)品更低，嗯，您是對的……只不過是有時候。“當(dāng)以黑色顯示為主時它們提供了極佳的功耗;但當(dāng)以淺色顯示為主時，例如常見的在淺色或白色背景上顯示深色文本，它們的電池消耗可能會顯著高于LCD/背光組合?！边@也解釋了為什么Android、Chrome OS、iOS及相關(guān)應(yīng)用程序多采用“暗”顯示模式。

三、QLED

幾年前，三星在CES上展示了基于QLED的原型，現(xiàn)在它已有多種型號投入生產(chǎn)。由于相似的命名，你可能很自然地認(rèn)為“QLED”是“OLED”的變體，事實上這兩種技術(shù)是完全不同的。首先，QLED不會自發(fā)光，它像LCD一樣，需要補(bǔ)充背光(因此名稱中包含“LED”)。但是，它用稱之為“量子點”的結(jié)構(gòu)代替了LCD的液晶矩陣(因此名稱中有表示量子點的“Q”)。引用維基百科的解釋：

量子點(QD)是尺寸只有幾納米的微小半導(dǎo)體粒子，具有與較大的LED粒子不同的光學(xué)和電子特性，是納米技術(shù)的核心主題。很多類型的量子點在被電或光激發(fā)時會發(fā)光，其頻率可以通過改變量子點的大小、形狀和材料來精確調(diào)整，從而實現(xiàn)多種應(yīng)用。

量子點的特性介于體半導(dǎo)體(bulk semiconductor)和離散原子或分子之間。它們的光電特性隨尺寸和形狀而變化。直徑為5~6nm的較大QD發(fā)射較長波長的光，產(chǎn)生橙色或紅色等顏色;較小的QD(2~3nm)發(fā)射較短波長的光，產(chǎn)生藍(lán)色和綠色等顏色，具體的顏色和尺寸根據(jù)QD的不同組成而變化。

正如您所了解的，QLED由于采用了成熟的LED背光技術(shù)，因此從技術(shù)上來說是某種程度的改進(jìn)，而不是革命性的創(chuàng)新。雖然量子點的屏幕材料是一個突破，但它從概念上退回(至少在我看來)到了CRT中使用的紅-綠-藍(lán)磷光點屏幕。

四、microLED

“microLED”聽起來不像“QLED”，更不像“OLED”，但從概念上講它實際上更接近三星的這兩種技術(shù)。三星曾推出一款146英寸的microLED大顯示屏，這絕對可以稱之為“The Wall(墻顯示屏)”，今年又新推出了更合消費者胃口(雖然很勉強(qiáng))的75英寸型號(當(dāng)然，隨后還會有更大的219英寸型號)。下面是我在三星新聞稿中發(fā)現(xiàn)的最有趣的敘述：

由于Micro LED具有模塊化特性，該技術(shù)可提供屏幕尺寸的靈活性，使用戶可以定制屏幕尺寸以適應(yīng)任何房間或空間。通過添加Micro LED模塊，用戶可以將顯示屏擴(kuò)展到他們想要的任何尺寸。Micro LED的模塊化功能未來還允許用戶創(chuàng)建9×3、1×7或5×1等不規(guī)則尺寸的終極顯示屏，以滿足其空間、美學(xué)和功能需求。

無論屏幕的大小和形狀如何，三星的Micro LED技術(shù)還可以優(yōu)化內(nèi)容。即使多添加幾個模塊，三星的Micro LED顯示屏也可以進(jìn)行縮放以提高分辨率，同時保持像素密度不變。此外，Micro LED可以支持從標(biāo)準(zhǔn)的16：9到21：9的寬屏幕電影，甚至支持非常規(guī)長寬比(如32：9，甚至1：1)的所有內(nèi)容，而圖像質(zhì)量不打任何折扣。

最后，Micro LED顯示屏不帶擋板，即使添加更多的模塊，模塊之間也沒有邊框。這種無縫技術(shù)可以實現(xiàn)令人驚嘆的無邊泳池的效果，使Micro LED顯示屏可以優(yōu)雅地融入任何生活環(huán)境。

具有消費者定制靈活性的確很不錯，但我對microLED模塊化沒什么興趣，主要原因是從制造的角度來看，三星可以提供同樣的靈活性。想想看……撇開子像素和其他的影響因素不談，這些最新的“8K”分辨率電視包含3320萬個像素(7680×4320)。我認(rèn)為他們的工廠生產(chǎn)不出完全沒有像素缺陷的顯示屏，尤其是現(xiàn)在還處于其生命周期的早期。良率降低，成本(因而價格)必將比現(xiàn)在高出許多。

值得慶幸的是，由于像素密度高，普通消費者幾乎察覺不到隨機(jī)散布在顯示屏上的缺陷(或很少)，當(dāng)然，對于超近距離檢視屏幕的電視迷則要另當(dāng)別論了。然而，太多的缺陷，特別是緊密聚集在一起的缺陷，是不可接受的。同樣要考慮的是，顯示器還會受到半導(dǎo)體器件良率動態(tài)的影響。顯示屏(芯片裸片)較大時，每片的顯示器數(shù)就會減少(每個晶圓的裸片)，出現(xiàn)缺陷的概率也會呈指數(shù)增加。因此，如果三星確實可以用多個較小的模塊組裝microLED大顯示器，那么這將為他們帶來巨大的收益(成本更低，價格更低)。

那么，microLED到底是什么?這次我可以說它與OLED一樣，具有一個自發(fā)光結(jié)構(gòu)(無背光)。然而，它本質(zhì)上是無機(jī)的(還沒有想到嗎?“OLED”中的“O”表示“有機(jī)”)。下面是來自維基百科的解釋：

microLED顯示器由形成各個像素元件的微縮LED陣列組成。與廣泛使用的LCD技術(shù)相比，microLED顯示器具有更好的對比度、響應(yīng)時間和能效……與傳統(tǒng)LCD系統(tǒng)相比，OLED和microLED都能大大降低能耗。與OLED不同，microLED基于傳統(tǒng)的GaN LED技術(shù)，提供比OLED產(chǎn)品高達(dá)30倍的總亮度，以及更高效的效率(以lux/W衡量)。