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芯片/顯示

全球顯示技術(shù)百家爭鳴 第四代激光顯示或奪魁

星之球科技 來源:藍科技網(wǎng)2020-10-18 我要評論(0 )   

從上古世紀原始人的洞穴壁畫、甲骨文再到雕刻技術(shù)、活字印刷術(shù),無不是將實體圖像作為信息載體進行傳遞,而近代顯示技術(shù)通過將電子信號由設(shè)備傳輸?shù)斤@示器上最終轉(zhuǎn)化為...

從上古世紀原始人的洞穴壁畫、甲骨文再到雕刻技術(shù)、活字印刷術(shù),無不是將實體圖像作為信息載體進行傳遞,而近代顯示技術(shù)通過將電子信號由設(shè)備傳輸?shù)斤@示器上最終轉(zhuǎn)化為可見光傳輸?shù)饺搜?,實現(xiàn)信息的顛覆性傳遞。

簡單的說,近現(xiàn)代顯示技術(shù)即為光與電的結(jié)合。

隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展,從機械式黑白電視機誕生到到陰極射線顯像管(CRT)再到如今的液晶(LCD)、等離子(PDP)、有機電致發(fā)光技術(shù)(OLED)等。因顯示原理的差異性,有的被淘汰,而有的則繼續(xù)在顯示領(lǐng)域發(fā)揮余熱。

本篇文章,我們試圖簡單回顧一下全球顯示技術(shù)的迭代進化,從而當前顯示技術(shù)百家爭鳴之際,哪一種技術(shù)最有優(yōu)勢,最有發(fā)展前景。

CRT:主宰一個世紀的顯示技術(shù)

CRT顯示技術(shù),又被稱為陰極射像管技術(shù)(Cathode Ray Tube),其主要由電子槍(Electron Gun)、蔭罩(Shadow Mask)、高壓石墨電極、偏轉(zhuǎn)線圈(Deflection Coils)和熒光粉涂膜層_Phosphor)五大部分組成,當然還要嚴謹一點的話還包括大家熟知的曲面玻璃顯示外殼。它的顯示成像原理是利用電子槍使電子在加速電場以及陽極高壓作用下獲得巨大能量,以高速度的初始狀態(tài)經(jīng)過垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制角度,最終高速轟擊屏幕上的熒光物質(zhì)使其受激發(fā)光從而畫面實現(xiàn)顯示。

早在1897年就有人提出了CRT顯示技術(shù),到世界上第一臺真正意義上的電視機誕生已經(jīng)是1939年了,而我國的電視行業(yè)則發(fā)展更晚,1958年和1970年是具有特殊意義的兩個年度—分別誕生了我國第一臺黑白CRT電視以及第一臺彩色電視。

作為主宰了上個世紀幾乎整整一個世紀的顯示技術(shù),CRT陰極射線顯示技術(shù)在對比度、色彩明亮、價格等方面具有一定優(yōu)勢,但是由于其故障率高、體積笨重以及帶軟X射線輻射,并且電子束掃描過程中的信號失真等原因,CRT為代表“大腦袋”顯像管電視逐漸被輕薄、低功耗、低造價的平板顯示器(FPD)所替代。

平板液晶顯示:顯示器厚度是硬傷

TFT-LCD(Liquid Crystal Display),又名液晶顯示技術(shù),利用液晶分子在電場作用下的排列會發(fā)生變化,從而影響其光學(xué)性質(zhì),也就是電光效應(yīng)。

其大致顯示原理為R、G、B三基色給予的電信號作用下使得液晶分子進行獨立的排列偏轉(zhuǎn),最終是調(diào)制后的光線通過偏光片、濾光片實現(xiàn)與空域的色彩重現(xiàn)。

在這里需要指出的是液晶顯示器里面的液晶分子自身并不會發(fā)光,需要額外的背光板提供光源進行反射式發(fā)光顯示,這也是該類顯示器厚度受到制約的硬傷。

LCD顯示器同時還存在著可視視角小、響應(yīng)時間過長、對比度過低(背光源無法完全關(guān)閉)等色彩方面的問題。

等離子顯示技術(shù):致命傷是燒屏

等離子體顯示器又稱電漿顯示器PDP(Plasma Display Panel),其大致原理是在兩張?zhí)刂瞥〉牟AП嘲逯刑畛渲行缘臍怏w,在外部施加電壓作用下電離出帶電粒子轟擊顯示屏上的R、G、B三基色磷光物質(zhì),使其受激發(fā)出可見光。

由于結(jié)構(gòu)為兩張超薄玻璃板組成,因此其特點之一是厚度極薄。同時,等離子電視中的等離子腔體作為獨立的像素點,理論上講只要能做到足夠小,其像素可以做到很高,所以分辨率高也是它的第二大優(yōu)點。

但是,等離子電視有一個最大致命傷就是會發(fā)生前“燒屏”,就如以前人們看電視,長時間靜態(tài)畫面位置(如電視臺標)再切換電視畫面依然會有殘影,這也與顯示屏上的熒光物質(zhì)壽命衰減相關(guān)。

OLED顯示技術(shù):小尺寸應(yīng)用廣泛

OLED(OrganicLight-Emitting Diode)也就是有機電致發(fā)光二極管,它不像傳統(tǒng)的LCD液晶顯示屏需要單獨的背光模組提供光源,而是利用蒸鍍在陽極上的有機高分子材料的特性,利用空穴和電子結(jié)合形成電子-空穴對,也就是激子。激子在躍遷過程中輻射產(chǎn)生可見光,而行業(yè)常用的RGB三種蒸鍍有機材料則可以分別輻射出對應(yīng)波長的可見光,從而實現(xiàn)屏幕自主發(fā)光。

正因為能夠自主發(fā)光,因此OLED顯示器在對比度、亮度上面得到大幅提升,同時響應(yīng)快、重量輕、厚度薄。

而OLED柔性技術(shù),則通過有機高分子材料聚酰亞胺薄膜涂層替代玻璃背板,結(jié)合COF&COP封裝技術(shù)實現(xiàn)柔性顯示,尤其是在手機、平板領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超窄邊框高屏占比顯示。

由于OLED大屏技術(shù)的不成熟性,目前應(yīng)用于中小尺寸顯示領(lǐng)域。同時OLED中的有機高分子材料由于衰減壽命不一致,同樣面臨燒屏等殘影問題,不過目前各大面板企業(yè)通過獨特的子像素排列設(shè)計可減輕該問題的發(fā)生,如三星的鉆石結(jié)構(gòu)。

以上各種顯示技術(shù)包括沒提到的LED等顯示技術(shù)都在不斷發(fā)展為、完善,也各有其優(yōu)勢與不足,未來的顯示技術(shù)絕不會一家獨大。目前比較熱門的具有潛力的主要顯示技術(shù)有激光電視、QLED、Mini-LED&Micro-LED、LTPO。

激光顯示技術(shù):未來空間或?qū)⒎帕?/strong>

激光電視,被稱為第四代電視技術(shù),其大致原理為將調(diào)制過的R、G、B三原色激光信號利用DLP(Digital Light Procession)數(shù)字光處理技術(shù)進行圖像顯示,本質(zhì)上屬于超短焦投影技術(shù)。

既然是投影技術(shù),所以除了投影系統(tǒng)(激光發(fā)生器、調(diào)制器、DMD偏轉(zhuǎn)元件),激光電視還由外部投影屏幕構(gòu)成。

其主要優(yōu)點在于:由于光源是激光,因其單色性好,色彩效果好,色彩飽和度更好,色域覆蓋更廣。同時亮度高,壽命長,健康護眼,超短焦投影技術(shù)可實現(xiàn)大尺寸顯示。

前景上,作為目前幾大電視企業(yè)主推技術(shù),相信未來幾年隨著技術(shù)成熟其價格會逐漸降低,相信后面會占據(jù)一定市場份額。

QLED:或是過渡產(chǎn)品

QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes)也就是量子點發(fā)光二極管。

在發(fā)展初期QLED有兩種發(fā)展思路,一種是將QLED薄膜置于LCD顯示器背光模組中,另外一種則是直接做成類似OLED的自發(fā)光面板。

目前市面上基本都采用前者這種技術(shù),其優(yōu)點在于當藍色或紫外光(UV)背光源通過這層量子點薄膜,不僅能減少背光亮度的損耗,同時還可以減少液晶顯示器中彩色濾光片的色彩串擾,這樣可以有效的提升畫質(zhì)的色域,但其本質(zhì)上還是LCD液晶顯示技術(shù)的改進型??梢哉fQLED或多或少只是一種過渡產(chǎn)品,名氣大于實質(zhì)意義。

Mini LED:需要解決像素光源和超高密度封裝難題

Mini LED,為芯片尺寸介于50~200微米的LED(發(fā)光二極管)器件,可以用作LCD背光源也就是直下式背光,也可實現(xiàn)真RGB主動顯示。

與目前的LCD相比,Mini LED響應(yīng)速度更高、極端運行環(huán)境更為廣泛,同時在續(xù)航方面有著不錯的表現(xiàn)。

Micro LED芯片尺寸則小于50微米。是LED器件微縮化、矩陣化技術(shù)的代表,通常需要將高密度微型LED器件集成在芯片上,簡單的說就是LED背光器件的薄膜化、陣列化以及微小化。

其主要優(yōu)勢在于既能像OLED一樣自發(fā)光,無需背光源,體積小、輕薄、功耗低,同時響應(yīng)時間為納秒級。

同時在第三代半導(dǎo)體材料興起的未來時間里,氮化鎵作為Micro LED制作的原材料,對其封裝和極化技術(shù)有著不可估量的貢獻。想必這也是美國蘋果公司重下賭注,一心看好扶持的技術(shù)原因。

目前的主要難點在于,巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、像素光源問題和超高密度封裝問題。

LTPO:或是過渡小尺寸主流顯示技術(shù)

LTPO(Low Temperature polycrystalline Oxide)低溫多晶氧化物技術(shù),也就是LTPS與Oxide技術(shù)的結(jié)合體。

OLED顯示器為電流驅(qū)動型器件,如果需要提高顯示器分辨率,則響應(yīng)需相應(yīng)減小電容,減小電容則勢必會減小半導(dǎo)體溝道響應(yīng),造成延遲,而LTPS技術(shù)則具有極高的電子遷移率正好契合這一發(fā)展方向,同時隨著手機屏幕刷新率的不斷突破,高刷新率也加重了手機續(xù)航的功耗負擔,而以igzo為代表的氧化物技術(shù)則因其關(guān)態(tài)電流低可適用于屏幕低頻驅(qū)動,兩者結(jié)合符合未來的降功耗趨勢,參照蘋果watch4、三星note20 ultra。

同樣LTPO本質(zhì)上屬于OLED顯示技術(shù)的改進型,可以預(yù)測的是在Micro-LED未解決三大難點之前,LTPO技術(shù)將作為過渡技術(shù)成為小尺寸主流顯示技術(shù)。


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