顯示技術(shù)：OLED浪潮及其它激動人心的發(fā)展趨勢

自從平板電腦在20世紀(jì)90年代初期采用LCD技術(shù)后，現(xiàn)代顯示行業(yè)開始蓬勃發(fā)展。采用LCD技術(shù)的產(chǎn)品輕薄便攜，當(dāng)時的CRT技術(shù)難以望其項(xiàng)背。在接下來的二十年里，LCD在筆記本電腦和其它小眾設(shè)備中一統(tǒng)天下，在電視機(jī)和顯示器中取代了CRT，并在智能手機(jī)等新型設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。而今，我們正處于又一次顯示技術(shù)更迭的初期，新興的OLED顯示技術(shù)正在消費(fèi)終端領(lǐng)域逐步取代LCD的地位。其它一些值得深入研究的技術(shù)也紛紛涌現(xiàn)，包括迷你LED、微型LED和微型OLED。這幾個名稱很相似，也很容易混淆，但無論從它們的優(yōu)勢和有待解決的問題，還是應(yīng)用范圍和所處發(fā)展階段來看，它們都是截然不同的幾種技術(shù)。

OLED浪潮

OLED對比度高、色域廣、畫質(zhì)非常出色，并且柔性佳、可折疊。OLED已在智能手機(jī)行業(yè)中廣泛應(yīng)用(今年的滲透率約為40%，并且處于快速增長階段)。未來幾年，OLED在筆記本電腦、平板和顯示器等大尺寸設(shè)備中的應(yīng)用也將會持續(xù)增長。

這股“OLED浪潮”正在改變顯示產(chǎn)業(yè)。時至今日，所有新建的智能手機(jī)面板產(chǎn)線都是OLED的，很快將會有面板廠商投資上馬大尺寸的OLED產(chǎn)線。這對于應(yīng)用材料公司等企業(yè)而言是發(fā)展的良機(jī)，因?yàn)閺墓S設(shè)備投資角度而言，OLED生產(chǎn)線所需的投建資金規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LCD生產(chǎn)線。

我們認(rèn)為，OLED將在未來十年獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，拉動整個顯示行業(yè)(見圖1)。

圖1：顯示行業(yè)的技術(shù)革新浪潮

迷你LED

迷你LED是LCD技術(shù)的升級版，是LCD面板廠商為縮小LCD和OLED性能差異而做的努力。迷你LED技術(shù)是在LCD背光面板上安裝非常小的LED(100-1000微米)陣列，從而更好的控制像素光照(見圖2)。與傳統(tǒng)的LCD相比，迷你LED背光利用多區(qū)域的局部調(diào)光提供更出色的明暗對比度，這在一定程度上縮小了與OLED面板在對比度上的性能差距。迷你LED技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何平衡成本與收益。為了實(shí)現(xiàn)接近OLED的高對比度，迷你LED LCD屏幕需要在原有的驅(qū)動LCD像素的主背板之外，增加超過一萬個芯片和有源矩陣背板，才可實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)異的背光。迷你LED LCD比傳統(tǒng)LCD顯示效果好，但仍無法與OLED媲美，而且目前來看成本與OLED幾乎相同。迷你LED LCD在其它方面相較OLED仍存在差距，比如色域較窄、反應(yīng)較慢、外形較厚等。

圖2：迷你LED LCD是在LCD面板的背板上加裝非常小的LED形成陣列，為像素提供光照

微型LED

迷你LED不過是改善了LCD背光，而微型LED卻是一種自發(fā)光顯示技術(shù)(和OLED一樣)。微型LED所使用的LED尺寸小于50-100微米，每個LED都是一個獨(dú)立的紅、綠和藍(lán)色子像素(見圖3)。微型LED技術(shù)在所有性能方面都可以媲美甚至超越OLED和LCD。它既有OLED高畫質(zhì)和輕薄的優(yōu)勢，又經(jīng)久耐用。其亮度高于LCD和OLED，但能耗很低。微型LED確實(shí)是顯示技術(shù)的“終極夢想”。

圖3：微型LED是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，采用該技術(shù)的顯示屏直接在每個像素背后安裝尺寸小于100微米的LED

但是微型LED有一個致命缺陷——或者說是兩個相互關(guān)聯(lián)的缺陷，那就是可制造性和成本?！笆叭》胖谩辈襟E就是生產(chǎn)過程中存在巨大挑戰(zhàn)的一個例子。把微型LED放到像素預(yù)定位置相當(dāng)困難。4K顯示器大約有2400萬個子像素，而8K顯示器則有1億個。在生產(chǎn)微型LED的過程中，要從基板上將上千萬個亞微米級的LED取下，然后精確地放進(jìn)指定的子像素，并實(shí)現(xiàn)良好的電子連接。這種“拾取放置”步驟非常影響最終良品率。這一工序所需達(dá)到的精細(xì)度就如同使用機(jī)械臂來授粉。如今有很多“拾取放置”技術(shù)都在開發(fā)過程中，但沒有一種可以滿足主流顯示消費(fèi)產(chǎn)品對生產(chǎn)率和良品率的要求。然后就是成本問題了。由于生產(chǎn)難度高，加以上千萬個LED芯片本身高昂的成本，對主流應(yīng)用而言微型LED實(shí)在過于昂貴。要知道，如今市面上采用微型LED面板的電視機(jī)，售價(jià)遠(yuǎn)高于10萬美元。即使是要進(jìn)入最高端的消費(fèi)電視市場，也至少需要將成本縮減至百分之一以下。

由于成本和制造方面的困難，我們認(rèn)為至少在未來幾年里，微型LED的應(yīng)用將僅限于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、可穿戴設(shè)備和非常高端的公共信息顯示領(lǐng)域。但是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改善，微型LED技術(shù)可能會在2030年后在主流消費(fèi)產(chǎn)品上與OLED相匹敵。期待那一天早日到來!

微型OLED

微型OLED是面板行業(yè)另一種新興的技術(shù)。微型OLED的分辨率極高(像素密度超過1000ppi)，可以在近眼式顯示設(shè)備中使用，例如虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備(VR/AR)。微型OLED所使用的前板與白光OLED(WOLED)電視面板的很相似(將OLED材料蒸鍍到基板上，其發(fā)出的白光透過濾光片產(chǎn)生紅光、綠光和藍(lán)光)。但是為了實(shí)現(xiàn)高分辨率和微小像素，背板采用了基于半導(dǎo)體技術(shù)的硅晶圓(見圖4)。微型OLED在工藝和成本上屬于可行技術(shù)，但它的應(yīng)用將局限在小型近眼式或者投影顯示領(lǐng)域，我們認(rèn)為它無法撼動常規(guī)OLED在主流產(chǎn)品上應(yīng)用的大趨勢。

圖4：微型OLED所使用的前板與目前白光OLED(WOLED)電視面板的前板很相似;為實(shí)現(xiàn)高分辨率和小像素，背板材料為硅晶圓

結(jié)語

LCD在顯示領(lǐng)域獨(dú)占江山近30年。由OLED帶來的下一波技術(shù)變革已經(jīng)悄然臨近，其將在未來十年驅(qū)動新一輪的建廠投資。雖然OLED將主導(dǎo)下一波技術(shù)變革，但也會有其它的技術(shù)參與競爭。對應(yīng)用材料公司而言，所有的技術(shù)革新都是企業(yè)發(fā)展的良機(jī)。OLED生產(chǎn)線的設(shè)備投資規(guī)模大約是傳統(tǒng)LCD的兩倍，這會大大開拓我們在背板和前板方面的商機(jī)。迷你LED需要增加一塊背光背板，這樣會增加設(shè)備的加工步驟。微型LED則需要在晶粒制造和高端背板方面進(jìn)行更多的創(chuàng)新，這將給我們在前板的顯示和半導(dǎo)體領(lǐng)域創(chuàng)造極好的機(jī)會。以小眾市場為目標(biāo)的微型OLED也會給應(yīng)用材料公司的顯示和芯片技術(shù)提供機(jī)會。

我們認(rèn)為，顯示行業(yè)未來十年前景光明，以后還會出現(xiàn)顛覆性更強(qiáng)的新技術(shù)。我們將攜手客戶、同業(yè)者和合作伙伴，為消費(fèi)者創(chuàng)造更具動感、更為驚艷的視覺體驗(yàn)。