過去的大顯示屏技術(shù)，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(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(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

LCD （ Liquid Crystal Display 的簡稱）液晶顯示器。LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)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)勢在于它長壽，或者說在于它成熟，因?yàn)樗呀?jīng)蓬勃發(fā)展了幾十年(也可以說超過一個(gè)世紀(jì)，看從什么時(shí)候開始算)。我從2010年的文章中拷了幾張圖和一些文字來簡單回顧一下LCD技術(shù)。

圖1：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(huì)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(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(gè)像素至少分配有一個(gè)晶體管，以實(shí)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(dòng)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(gè)像素施加電場，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(diào)制技術(shù)使LCD能夠動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)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(tǒng)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(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(cuò)覺，抖動(dòng)進(jìn)一步欺騙眼睛和大腦，從而擴(kuò)大了感知色調(diào)。

OLED

OLED 在手機(jī)OLED上屬于新型產(chǎn)品，被稱譽(yù)為“夢幻顯示器”。

OLED屬于一種電流型的有機(jī)發(fā)光器件，是通過載流子的注入和復(fù)合而致發(fā)光的現(xiàn)象，發(fā)光強(qiáng)度與注入的電流成正比。OLED在電場的作用下，陽極產(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(dāng)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)生可見光。

有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLight-Emitting Diode，OLED），又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（OrganicElectroluminesence Display，OLED），是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動(dòng)下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)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（也可稱為PLED）。 

從器件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分類

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

從驅(qū)動(dòng)方式上進(jìn)行分類

OLED按照驅(qū)動(dòng)方式來劃分，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(qū)動(dòng)，被動(dòng)式的為無源驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，有源驅(qū)動(dòng)主要是用于高分辨率的產(chǎn)品，而無源驅(qū)動(dòng)主要應(yīng)用在顯示器尺寸比較小的顯示器中。

從材料上進(jìn)行分類

構(gòu)成OLED的材料主要是有機(jī)物，可根據(jù)有機(jī)物的種類劃分，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(zhuǎn)涂覆或者是噴涂印刷工藝。

OLED是一種利用多層有機(jī)薄膜結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)電壓，這些主要的特征使得OLED在滿足平面顯示器的應(yīng)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(yīng)快、清晰度高、柔性好、發(fā)光效率高，能滿足消費(fèi)者對顯示技術(shù)的新需求。全球越來越多的顯示器廠家紛紛投入研發(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(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板(或柔性有機(jī)基板)，當(dāng)有電流通過時(shí)，這些有機(jī)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，并且能夠顯著的節(jié)省耗電量。

三星是“LED電視”這一營銷用語濫用的“罪魁禍?zhǔn)住?，恕我直言，我猜這可能是因?yàn)槿窍胍：銵CD和OLED顯示器的區(qū)別。彼時(shí)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(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)語就是“發(fā)射性電致發(fā)光”)，顯示屏根本不需要單獨(dú)的背光。

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

您可能認(rèn)為OLED沒有背光所以功耗會(huì)比LCD同類產(chǎn)品更低，嗯，您是對的……只不過是有時(shí)候。再次引用我2010年關(guān)于OLED報(bào)道，“當(dāng)以黑色顯示為主時(shí)它們提供了極佳的功耗;但當(dāng)以淺色顯示為主時(shí)，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(huì)顯著高于LCD/背光組合。”這也解釋了為什么Android、Chrome OS、iOS及相關(guān)應(yīng)用程序多采用“暗”顯示模式。

QLED

QLED是Quantum Dot Light Emitting Diodes的縮寫，是將量子點(diǎn)（量子點(diǎn)（Quantum Dots）是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導(dǎo)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?dāng)_(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(yīng)用也同樣使用于擁有彩色濾光片設(shè)計(jì)的白光，藍(lán)光或紫外光(UV)的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器或電視設(shè)備。

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(hào)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(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(bǔ)充背光(因此名稱中包含“LED”)。但是，它用稱之為“量子點(diǎn)”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(diǎn)的“Q”)。引用維基百科的解釋：

量子點(diǎn)(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(diǎn)在被電或光激發(fā)時(shí)會(huì)發(fā)光，其頻率可以通過改變量子點(diǎn)的大小、形狀和材料來精確調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。

量子點(diǎn)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。

microLED

Micro LED是新一代顯示技術(shù)，比現(xiàn)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，蘋果已經(jīng)開始新一代顯示技術(shù)的開發(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(xiàn)有的OLED技術(shù)亮度更高發(fā)光效率更好、但功耗更低 。

“microLED”聽起來不像“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，這絕對可以稱之為“The Wall(墻顯示屏)”，今年又新推出了更合消費(fèi)者胃口(雖然很勉強(qiáng))的75英寸型號(hào)(當(dāng)然，隨后還會(huì)有更大的219英寸型號(hào))。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。

Micro LED顯示技術(shù)是將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)薄膜化、微小化與陣列化，尺寸僅約1~100μm等級，但精準(zhǔn)度可達(dá)傳統(tǒng)LED的1萬倍。此外，Micro LED在顯示特性上與OLED類似，無需背光源且能自發(fā)光，唯一區(qū)別是OLED為有機(jī)材料自發(fā)光。目前OLED受各大廠商青睞，是因?yàn)樵诜磻?yīng)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(zhǔn)確調(diào)校色彩，且有更長發(fā)光壽命和更高亮度，有望繼OLED之后，成為另一項(xiàng)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(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)，可將芯片尺寸控制在微米級別和高畫質(zhì)，如果巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)進(jìn)一步突破，Micro LED在畫質(zhì)上能夠?qū)崿F(xiàn)高ppi，若應(yīng)用在手機(jī)和穿戴裝置等中小尺寸顯示螢?zāi)簧?，?yōu)勢將十分明顯。

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(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(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(shí)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。

那么，microLED到底是什么?這次我可以說它與OLED一樣，具有一個(gè)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(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(yīng)時(shí)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)。

此外低功耗也是Micro LED一大優(yōu)勢?，F(xiàn)有的顯示螢?zāi)缓碾娏看?，續(xù)航問題是手機(jī)產(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)，而無需背光模組的Micro LED既能解決痛點(diǎn)，又能滿足產(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(yīng)速度是Micro LED最大特性。在戶外太陽光直射下，顯示亮度至少需2,000 nits以上，但傳統(tǒng)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(dá)到10,000 nits以上。在對比度方面，Micro LED每個(gè)畫素是由若干個(gè)微型LED構(gòu)成，理論上對比度可達(dá)到無窮極。至于反應(yīng)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(zhuǎn)移、全彩化、電源驅(qū)動(dòng)、背板及檢測與修復(fù)技術(shù)六大面向。過去普遍認(rèn)為最大瓶頸是轉(zhuǎn)移技術(shù)，但隨著各種轉(zhuǎn)移方案陸續(xù)問世，如Pick & Place轉(zhuǎn)移、流體組裝、雷射轉(zhuǎn)印，以及滾輪轉(zhuǎn)印等，可預(yù)期未來還會(huì)有更具成本競爭力的技術(shù)方案出現(xiàn)，將有機(jī)會(huì)加速M(fèi)icro LED的開發(fā)進(jìn)程。