過(guò)去的大顯示屏技術(shù)，LCD液晶顯示器才開(kāi)始取代傳統CRT、等離子和采用投影技術(shù)的設備而逐漸占主導地位。當時(shí)OLED也已經(jīng)興起，卻因一些技術(shù)上的不足而受到限制，通常用于可穿戴設備、智能手機和其他小型和(或)“一次性”電子設備中。

接下來(lái)的十年，從某種意義上來(lái)說(shuō)技術(shù)的發(fā)展是完全可以預見(jiàn)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

LCD （ Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng)）液晶顯示器。LCD 的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒，下基板玻璃上設置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過(guò)TFT上的信號與電壓改變來(lái)控制液晶分子的轉動(dòng)方向，從而達到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達到顯示目的。

LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價(jià)格也已經(jīng)下降了很多，并已充分普及。

LCD技術(shù)的基本優(yōu)勢在于它長(cháng)壽，或者說(shuō)在于它成熟，因為它已經(jīng)蓬勃發(fā)展了幾十年(也可以說(shuō)超過(guò)一個(gè)世紀，看從什么時(shí)候開(kāi)始算)。我從2010年的文章中拷了幾張圖和一些文字來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下LCD技術(shù)。

圖1：傳統的LCD像素結構很容易理解，但是這種結構發(fā)生極小的變化都會(huì )使結果產(chǎn)生很大的差異。向眼睛提供色彩最常見(jiàn)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(gè)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ITO(氧化銦錫)可提供足夠強的電場(chǎng)來(lái)改變中間液晶的調制特性，并轉化為不同強度的透光率。

有源矩陣LCD使用TFT(薄膜晶體管)矩陣技術(shù)，每個(gè)像素至少分配有一個(gè)晶體管，以實(shí)現精確的列線(xiàn)到像素的相關(guān)性。顯示控制器激活行線(xiàn)之后，將驅動(dòng)列線(xiàn)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(zhù)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(guò)不同量的光。精確的電場(chǎng)控制與刷新模式調制技術(shù)相結合，可以生成任意值的每像素灰度。平面轉換(IPS)LCD的出現滿(mǎn)足了顯示器用戶(hù)對改善視角、更深的黑色及其他增強功能的要求。IPS LCD水平對齊液晶單元，并通過(guò)晶體端部對每個(gè)像素施加電場(chǎng)，每像素需要兩個(gè)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制技術(shù)使LCD能夠動(dòng)態(tài)校準每個(gè)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VGA(視頻圖形陣列)分辨率面板307,200個(gè)像素中的每一個(gè)都包含三個(gè)近距離子像素，每個(gè)子像素具有相關(guān)聯(lián)的紅色、藍色或綠色濾光鏡，只有可見(jiàn)光譜部分才能通過(guò)。對子像素的選擇性控制產(chǎn)生了純色像素的錯覺(jué)，抖動(dòng)進(jìn)一步欺騙眼睛和大腦，從而擴大了感知色調。

OLED

OLED 在手機OLED上屬于新型產(chǎn)品，被稱(chēng)譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”。

OLED屬于一種電流型的有機發(fā)光器件，是通過(guò)載流子的注入和復合而致發(fā)光的現象，發(fā)光強度與注入的電流成正比。OLED在電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會(huì )發(fā)生移動(dòng)，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發(fā)光層。當二者在發(fā)光層相遇時(shí)，產(chǎn)生能量激子，從而激發(fā)發(fā)光分子最終產(chǎn)生可見(jiàn)光。

有機發(fā)光二極管（OrganicLight-Emitting Diode，OLED），又稱(chēng)為有機電激光顯示、有機發(fā)光半導體（OrganicElectroluminesence Display，OLED），是指有機半導體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復合導致發(fā)光的現象。 

一般而言，OLED可按發(fā)光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED（也可稱(chēng)為PLED）。 

從器件結構上進(jìn)行分類(lèi)

OLED，是一種有機電致發(fā)光器件，由比較特殊的有機材料構成的，按照其結構的不同可以將其劃分為四種類(lèi)型，即單層器件、雙層器件、三層器件以及多層器件。

從驅動(dòng)方式上進(jìn)行分類(lèi)

OLED按照驅動(dòng)方式來(lái)劃分，一般分為兩種，一種是主動(dòng)式，一種是被動(dòng)式。主動(dòng)式的一般為有源驅動(dòng)，被動(dòng)式的為無(wú)源驅動(dòng)。在實(shí)際的應用過(guò)程中，有源驅動(dòng)主要是用于高分辨率的產(chǎn)品，而無(wú)源驅動(dòng)主要應用在顯示器尺寸比較小的顯示器中。

從材料上進(jìn)行分類(lèi)

構成OLED的材料主要是有機物，可根據有機物的種類(lèi)劃分，一種為小分子，另一種是高分子。這兩種器件的主要差別在制作工藝上，小分子器件主要采用的是真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件采用的是旋轉涂覆或者是噴涂印刷工藝。

OLED是一種利用多層有機薄膜結構產(chǎn)生電致發(fā)光的器件，它很容易制作，而且只需要低的驅動(dòng)電壓，這些主要的特征使得OLED在滿(mǎn)足平面顯示器的應用上顯得非常突出。OLED顯示屏比LCD更輕薄、亮度高、功耗低、響應快、清晰度高、柔性好、發(fā)光效率高，能滿(mǎn)足消費者對顯示技術(shù)的新需求。全球越來(lái)越多的顯示器廠(chǎng)家紛紛投入研發(fā)，大大的推動(dòng)了OLED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

OLED顯示技術(shù)與傳統的LCD顯示方式不同，無(wú)需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板(或柔性有機基板)，當有電流通過(guò)時(shí)，這些有機材料就會(huì )發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著(zhù)的節省耗電量。

三星是“LED電視”這一營(yíng)銷(xiāo)用語(yǔ)濫用的“罪魁禍首”，恕我直言，我猜這可能是因為三星想要模糊其LCD和OLED顯示器的區別。彼時(shí)其主要競爭對手LG剛開(kāi)始加大OLED的促銷(xiāo)力度(三星在2010年推出Galaxy S系列，成為首批采用OLED的智能手機制造商之一)。實(shí)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(gè)更文雅的術(shù)語(yǔ)就是“發(fā)射性電致發(fā)光”)，顯示屏根本不需要單獨的背光。

圖2：LG在CES上展示了一系列弧形OLED顯示屏。(圖片來(lái)源：David Benjamin)

您可能認為OLED沒(méi)有背光所以功耗會(huì )比LCD同類(lèi)產(chǎn)品更低，嗯，您是對的……只不過(guò)是有時(shí)候。再次引用我2010年關(guān)于OLED報道，“當以黑色顯示為主時(shí)它們提供了極佳的功耗;但當以淺色顯示為主時(shí)，例如常見(jiàn)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(huì )顯著(zhù)高于LCD/背光組合?！边@也解釋了為什么Android、Chrome OS、iOS及相關(guān)應用程序多采用“暗”顯示模式。

QLED

QLED是Quantum Dot Light Emitting Diodes的縮寫(xiě)，是將量子點(diǎn)（量子點(diǎn)（Quantum Dots）是一些肉眼無(wú)法看到的、極其微小的半導體納米晶體，是一種粒徑不足10納米的顆粒）制作成量子點(diǎn)薄層，并將該層置入于液晶顯示器(LCD)的背光模組(BLU，Backlight Unit)中以期相較于未使用量子點(diǎn)薄層的液晶顯示器更能降低背光亮度落失及RBG彩色濾光片(Color filter)的色彩串擾(Cross talk)，進(jìn)而得到更佳的背光利用率及提升顯示色域空間(Color gamut)的優(yōu)點(diǎn)，而此種方式的應用也同樣使用于擁有彩色濾光片設計的白光，藍光或紫外光(UV)的有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器或電視設備。

幾年前，三星在CES上展示了基于QLED的原型，現在它已有多種型號投入生產(chǎn)。由于相似的命名，你可能很自然地認為“QLED”是“OLED”的變體，事實(shí)上這兩種技術(shù)是完全不同的。首先，QLED不會(huì )自發(fā)光，它像LCD一樣，需要補充背光(因此名稱(chēng)中包含“LED”)。但是，它用稱(chēng)之為“量子點(diǎn)”的結構代替了LCD的液晶矩陣(因此名稱(chēng)中有表示量子點(diǎn)的“Q”)。引用維基百科的解釋?zhuān)?br/>

量子點(diǎn)(QD)是尺寸只有幾納米的微小半導體粒子，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(lèi)型的量子點(diǎn)在被電或光激發(fā)時(shí)會(huì )發(fā)光，其頻率可以通過(guò)改變量子點(diǎn)的大小、形狀和材料來(lái)精確調整，從而實(shí)現多種應用。

量子點(diǎn)的特性介于體半導體(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(cháng)波長(cháng)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(cháng)的光，產(chǎn)生藍色和綠色等顏色，具體的顏色和尺寸根據QD的不同組成而變化。

microLED

Micro LED是新一代顯示技術(shù)，比現有的OLED技術(shù)亮度更高、發(fā)光效率更好、但功耗更低。2017年5月，蘋(píng)果已經(jīng)開(kāi)始新一代顯示技術(shù)的開(kāi)發(fā)。2018年2月，三星在CES 2018上推出了Micro LED電視。

資料顯示，microLED比現有的OLED技術(shù)亮度更高發(fā)光效率更好、但功耗更低 。

“microLED”聽(tīng)起來(lái)不像“QLED”，更不像“OLED”，但從概念上講它實(shí)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(chēng)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)的75英寸型號(當然，隨后還會(huì )有更大的219英寸型號)。下面是我在三星新聞稿中發(fā)現的最有趣的敘述：

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(hù)可以定制屏幕尺寸以適應任何房間或空間。通過(guò)添加Micro LED模塊，用戶(hù)可以將顯示屏擴展到他們想要的任何尺寸。Micro LED的模塊化功能未來(lái)還允許用戶(hù)創(chuàng )建9×3、1×7或5×1等不規則尺寸的終極顯示屏，以滿(mǎn)足其空間、美學(xué)和功能需求。

Micro LED顯示技術(shù)是將LED結構設計薄膜化、微小化與陣列化，尺寸僅約1~100μm等級，但精準度可達傳統LED的1萬(wàn)倍。此外，Micro LED在顯示特性上與OLED類(lèi)似，無(wú)需背光源且能自發(fā)光，唯一區別是OLED為有機材料自發(fā)光。目前OLED受各大廠(chǎng)商青睞，是因為在反應時(shí)間、視角、可撓性、顯色性與能耗等方面均優(yōu)于TFT-LCD，但Micro LED更容易準確調校色彩，且有更長(cháng)發(fā)光壽命和更高亮度，有望繼OLED之后，成為另一項推動(dòng)顯示品質(zhì)的技術(shù)。

在發(fā)光效率上，Micro LED需要將襯底移除，留下3~5μm的薄膜磊晶，光線(xiàn)直接射出，出光效果優(yōu)于其他顯示技術(shù)。此外，Micro LED采用半導體微細加工技術(shù)，可將芯片尺寸控制在微米級別和高畫(huà)質(zhì)，如果巨量轉移技術(shù)進(jìn)一步突破，Micro LED在畫(huà)質(zhì)上能夠實(shí)現高ppi，若應用在手機和穿戴裝置等中小尺寸顯示螢幕上，優(yōu)勢將十分明顯。

無(wú)論屏幕的大小和形狀如何，三星的Micro LED技術(shù)還可以?xún)?yōu)化內容。即使多添加幾個(gè)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(shí)保持像素密度不變。此外，Micro LED可以支持從標準的16：9到21：9的寬屏幕電影，甚至支持非常規長(cháng)寬比(如32：9，甚至1：1)的所有內容，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(méi)有邊框。這種無(wú)縫技術(shù)可以實(shí)現令人驚嘆的無(wú)邊泳池的效果，使Micro LED顯示屏可以?xún)?yōu)雅地融入任何生活環(huán)境。

那么，microLED到底是什么?這次我可以說(shuō)它與OLED一樣，具有一個(gè)自發(fā)光結構(無(wú)背光)。然而，它本質(zhì)上是無(wú)機的(還沒(méi)有想到嗎?“OLED”中的“O”表示“有機”)。下面是來(lái)自維基百科的解釋?zhuān)?br/>

microLED顯示器由形成各個(gè)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、響應時(shí)間和能效……與傳統LCD系統相比，OLED和microLED都能大大降低能耗。與OLED不同，microLED基于傳統的GaN LED技術(shù)，提供比OLED產(chǎn)品高達30倍的總亮度，以及更高效的效率(以lux/W衡量)。

此外低功耗也是Micro LED一大優(yōu)勢?，F有的顯示螢幕耗電量大，續航問(wèn)題是手機產(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)，而無(wú)需背光模組的Micro LED既能解決痛點(diǎn)，又能滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)對高顯示效果和產(chǎn)品性能的追求。

最后，超高亮度和奈秒級反應速度是Micro LED最大特性。在戶(hù)外太陽(yáng)光直射下，顯示亮度至少需2,000 nits以上，但傳統的LCD技術(shù)由于出光效率極低，因此顯示效果較不理想；相較之下，Micro LED可輕松達到10,000 nits以上。在對比度方面，Micro LED每個(gè)畫(huà)素是由若干個(gè)微型LED構成，理論上對比度可達到無(wú)窮極。至于反應速度，則是LCD的10倍。

然而，目前Micro LED仍面臨層層技術(shù)瓶頸，包括磊晶與芯片、轉移、全彩化、電源驅動(dòng)、背板及檢測與修復技術(shù)六大面向。過(guò)去普遍認為最大瓶頸是轉移技術(shù)，但隨著(zhù)各種轉移方案陸續問(wèn)世，如Pick & Place轉移、流體組裝、雷射轉印，以及滾輪轉印等，可預期未來(lái)還會(huì )有更具成本競爭力的技術(shù)方案出現，將有機會(huì )加速Micro LED的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。