OLED、MiniLED、MicroLED有什么區別?


OLED是當前手機屏幕最主流的技術,那么跟MiniLED、MicroLED相比,在未來,是否仍是如此呢?

為此,美風君對三者做了如下對比。

OLED

有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode)

有機發光二極管基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO),與電力之正極相連,再加上另一個金屬陰極,包成如三明治的結構。整個結構層中包括了:電洞傳輸層(HTL)、發光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當電力供應至適當電壓時,陽極電洞與陰極電子便會在發光層中結合,產生光子,依其材料特性不同,產生紅、綠和藍三原色,構成基本色彩。

OLED基本結構:1. 陰極 (−);2. 發光層(Emissive Layer, EL);3. 陽極空穴與陰極電子在發光層中結合,產生光子;4. 導電層(Conductive Layer);5. 陽極 (+)

OLED的特性是自發光,不像薄膜晶體管液晶顯示器需要背光,因此可視度和亮度均高,且無視角問題,其次是驅動電壓低且省電效率高,加上反應快、重量輕、厚度薄,構造簡單,成本低等,被視為 21世紀最具前途的產品之一。

優勢:對比度高(可以控制單個像素點顯示純黑)、可彎曲。

劣勢:頻閃、燒屏、清晰度較低。

所謂頻閃,指的是OLED屏幕由於其物理特性,材質本身的發光程度與電壓和電流都不構成線性關系,也就是說即便改變相同的電壓,就可能出現這里顏色深一點,那里顏色淺一點的情況,屏幕就成了一塊抹布。所以無法采用跟大部分LCD屏幕一樣的DC調光方式,而使用了PWM調光。

PWM調光

即屏幕快速亮滅,模擬讓人眼感覺較暗亮度的方式調光。從而產生了頻閃。

這種調光方式會使很多敏感人群產生用眼疲勞。

所謂燒屏,指的是是指顯示器長時間顯示某個靜止的圖像畫面,留下殘影的現象。

導致OLED屏幕燒屏的原因是,OLED屏幕中使用的紅、綠、藍三色像素點的壽命不同。因為從技術上講藍色LED的發光效率明顯低於紅色或綠色像素,這意味着藍色LED需要以更高的電流驅動,才能達到紅色或綠色像素相同的亮度。更高的電流會導致像素更快的退化,縮短其壽命,從而最終使顯示屏的顏色向紅色或綠色傾斜。因此OLED屏幕的顏色並不是均勻退化的,它最終會以紅/綠色調呈現。

此外,由於子像素排列方式問題,同樣分辨率的OLED屏幕沒有LCD屏幕清晰。

MiniLED

MiniLED是LCD顯示技術的一種新的面板背光技術。

液晶顯示器(liquid-crystal display,LCD)為平面薄型的顯示設備,由一定數量的彩色或黑白像素組成,放置於光源或者反射環境光源。

LCD結構

液晶顯示器的每個像素由以下幾個部分構成:懸浮於兩個透明電極(氧化銦錫)間的一列液晶分子層,兩邊外側有兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片。如果沒有電極間的液晶,光通過其中一個偏振過濾片其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直,因此被完全阻擋了。但是如果通過一個偏振過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉,那么它就可以通過另一個偏振過濾。

液晶分子極易受外加電場的影響而產生感應電荷。將少量的電荷加到每個像素或者子像素的透明電極產生靜電場,則液晶的分子將被此靜電場誘發感應電荷並產生靜電扭力,而使液晶分子原本的旋轉排列產生變化,因此也改變通過光線的旋轉幅度。改變一定的角度,從而能夠通過偏振過濾片。

在將電荷加到透明電極之前,液晶分子的排列被電極表面的排列決定,電極的化學物質表面可作為晶體的晶種。在最常見的TN液晶中,液晶上下兩個電極垂直排列。液晶分子螺旋排列,通過一個偏振過濾片的光線在通過液芯片后偏振方向發生旋轉,從而能夠通過另一個偏振片。在此過程中一小部分光線被偏振片阻擋,從外面看上去是灰色。將電荷加到透明電極上后,液晶分子將幾乎完全順着電場方向平行排列,因此透過一個偏振過濾片的光線偏振方向沒有旋轉,因此光線被完全阻擋了。此時像素看上去是黑色。通過控制電壓,可以控制液晶分子排列的扭曲程度,從而達到不同的灰度。

可以看到,由於LED作為背光源的LCD屏幕不是自發光,所以,其液晶面板較OLED屏幕更為復雜,以及背光模組的存在,其厚度比OLED屏幕更厚。

而MiniLED技術是對傳統LCD技術的升級。即miniLED 的背光與傳統的LCD背光相比,它的背光 LED 燈泡更小,可以實現比此前更精細更接近像素化的動態背光效果,這樣可以有效的提高屏幕亮度和對比度,同時還能控制好暗部區域的顯示以及所謂的漏光現象。

優勢:通過分區背光,得到比傳統LCD屏幕更黑的背景,更具對比度,更節能。沒有燒屏、頻閃問題。

劣勢:沒有OLED薄,不可大幅彎曲,分區並未精確到像素級。

MicroLED

微米發光二極管

Micro LED顯示技術是指以自發光的微米量級的LED為發光像素單元,將其組裝到驅動面板上形成高密度LED陣列的顯示技術。由於micro LED芯片尺寸小、集成度高和自發光等特點, 在顯示方面與 LCD、OLED相比在亮度、分辨率、對比度、能耗、使用壽命、響應速度和熱穩定性等方面具有更大的優勢。

巨量轉移

巨量轉移又稱薄膜轉移,就是將Micro-LED器件轉移到具有特定的驅動基板上,並組裝成二維周期陣列。

通常500 PPI(Pixels Per Inch)的手機屏幕需要將近800萬個像素顆粒,因此Micro-LED的顯示技術中轉移的像素點非常龐大,且轉移過程可允許的誤差又極小,所以轉移精度需要嚴格控制。此外,為了抑制單個像素之間的光串擾,實現高質量的成像效果,需要盡量減薄襯底甚至剝離襯底,這也為巨量轉移方案進一步增加了難度。如今基於Micro-LED的顯示市場迫切需要一種成本低且效率高的巨量轉移技術。

優勢:高對比度、超低延遲、超大的可視角度。由於采用的是無機物,也就是金屬半導體,它比OLED技術功耗更低、更耐高低溫、壽命更長、不存在燒屏問題。

劣勢:當前成本高(由於低成本的巨量轉移等技術還未實現)。

待定:頻閃。

由於發光原理仍為自發光,如果MicroLED技術存在跟OLED一樣的子像素調節原理,亮度和色彩都是由子像素強度決定,當亮度變低后,子像素的調節上限變低。此時想再分出255級強度准確控制色彩將會非常困難。即便MicroLED材料再先進,控制再精確,也必然不可能像LCD和MiniLED那樣,無論多低的亮度都能准確顯示色彩。因為LCD他們色彩和亮度是兩個模塊分別控制的。則仍舊需要PWM調光,所以會存在頻閃。

換句話說,OLED低頻頻閃是LTPS背板的特性導致,如果MicroLED顯示屏產品化仍使用LTPS工藝做TFT背板的話,這個問題應該沒法規避。

當前

OLED:

OLED手機正是主流。

MiniLED:

2021款iPad Pro采用MiniLED。

2021年6月小米電視6推出QLED電視,使用了分區背光技術,也就是MiniLED。

MicroLED:

2012年索尼首次推出了55英寸的micro-LED顯示屏“Crystal LED Display”,2018年又推出了780英寸拼接成的“CLEDIS”16 K的micro LED顯示屏。2018年三星推出了146英寸的“The Wall”micro LED顯示屏。2019年7月雷曼光電推出了324英寸8 K的micro LED顯示屏,10月底康佳公司推出了236英寸8 K的“Smart Wall”micro LED顯示屏,11月利亞德推出了135英寸8 K的“The Great Space” micro LED顯示屏。2020年12月,三星再次發布110英寸的“The Wall”micro LED顯示屏。

結論

OLED:

由於存在頻閃、燒屏等問題,不會是手機的未來,只是過渡產品。

MiniLED:

再過兩年,在旗艦手機上可能會見到MiniLED了。(LCD黨可以喊一句:LCD永不為奴!)

MicroLED:

如果能解決頻閃問題,並降低成本,那么就是完美的產品了。會把MiniLED淘汰。


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