下一代平板顯示：OLED、MICRO LED、QLED誰將勝出

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-12-02

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　　已經有確鑿的消息證明，2017年的下一代蘋果手機將采用OLED屏幕的背景下，似乎有關下一代平板顯示技術的爭論可以暫時告一段落。但是，作為競爭技術，QLED和MicroLED都不甘于寂寞，前者迎來了三星的大力追捧，后者則有今年蘋果與索尼的加強合作。

　　信息化——顯示才是最大的問題

　　一臺蘋果手機，它大部分的電池電量被用在哪里？或者，一個三星智能手表為何幾乎每天都要充電？這些最影響當代智能設備體驗的“待機”問題的元兇，都是顯示設備。

　　以上這個問題也是2014年蘋果收購低功耗micro-LED顯示器開發商LuxVue的原因所在——蘋果需要匹敵三星OLED，并在視覺和功耗性能上有重大突破的顯示技術。甚至，這一次收購還被人們與蘋果數年前對芯片廠商P.A.Semi的收購對比：正是那次收購，讓在設計微處理器方面毫無經驗的蘋果，掌握了后來蘋果手機核心處理器設計技術。現在，蘋果領頭的micro-LED陣營，又迎來了索尼的加速發力。

　　而在QLED顯示項目上，中國某大學的科研團隊，以及全球顯示霸主三星都“情有獨鐘”。三星甚至認為，大尺寸電視機，車間照明，應該直接跳過OLED的階段，恒光電器，開發采用印刷技術制備的QLED面板。后者，CE認證，目前在壽命指標上的優勢非常明顯。雖然，戶外照明，輿論認為三星在QLED上的強勢，更多的是為了平衡LG在大尺寸OLED上的領先，但是另一些專注QLED的團隊，他們只有QLED技術，沒有任何理由被懷疑“對QLED的支持，是出自‘平衡’對手的OLED”的考慮。

　　當然，作為下一代顯示技術，OLED的成績是最好的——至少全球手機市場，OLED已經拿下三分之一型號；而且大尺寸電視應用方面也“突破連連”。產業化進程上的優勢，或許是人們對OLED在對陣MICROLED/QLED的戰爭中能夠獲勝，抱有更大信心。

　　但是，平板顯示有前車之鑒：直到2006年之前，等離子PDP在彩電應用的產業化方面，都一直領先液晶技術。不過，等離子并沒有運氣笑道最后，液晶成了最終贏家。而下一代平板顯示之爭，會不會有新技術后來居上呢？如果會，那么是MICROLED還是QLED呢？

　　OLED/MICROLED/QLED的相似之處

　　與液晶顯示技術相比，OLED/MICROLED/QLED可以說是很相似的東西。后者的共同性是不需要液晶的背光源。

　　液晶顯示之所以耗電量比較巨大，一個核心原因在于系統結構上的“光效率”低下。例如，液晶顯示呈現彩色效果，要使用彩色濾光膜：這一層薄膜直接導致整體光效率下降超過67%；同時液晶的光閥門作用又必須以偏振光為前提，這一點再次損失了50%以上的亮度。所以，液晶顯示，對背光源亮度的利用效率理論上不會超過15%。即，85%的能量是被浪費的。

　　而對于OLED/MICROLED/QLED這個三個技術，由于可以采用三原色亞像素自發光的結構，其光效率理論上可以達到95%。即只要不斷改善發光材料的電光轉化率，這些技術的節能水平就可以遠超過液晶——這一點對于移動設備、穿戴設備意義非比尋常。

　　如果將視角從產品體驗上，轉移到制造過程上，OLED/MICROLED/QLED也非常具有相似點。

　　首先，這三個技術離不開電流驅動TFT結構，即現在顯示行業常常言之的“LTPS”、“a-Si”和“IGZO”TFT驅動結構技術——從這個角度上，OLED/MICROLED/QLED與液晶技術都屬于“半導體顯示”行業。OLED/MICROLED/QLED的核心區別主要在于，恒光電器,照亮您的生活，在TFT結構之中封裝的發光材料是OLED、QLED還是MicroLED。

　　第二，在將OLED/MICROLED/QLED三種材料移植（涂覆）到TFT結構之上的過程中，所采用的基本技術形式主要有蒸渡工藝、印刷工藝及轉移三大類。且印刷工藝是未來主要的研究方向。對于OLED/MICROLED/QLED三種發光材料而言，OLED與QLED其移植工藝有一定的通用性。即，如果噴墨印刷的OLED技術完全成熟，QLED則可以很大程度上直接“拿來”應用（當然QLED也只能使用印刷技術）。MICROLED轉移更困難，目前臺灣已成立專門的微轉移聯盟，發力解決這一難點。

　　正是因為在制造工藝上，OLED/MICROLED/QLED這些技術的相似性，業內才認為：下一代顯示技術路線之爭，遠沒有當年液晶和等離子“你死我活”般的激烈，畢竟OLED/MICROLED/QLED等顯示技術，通用設備與工藝的比例在7成左右。

　　OLED/MICROLED/QLED的不同之處

　　從最終顯示產品的結構上看，OLED/MICROLED/QLED都是TFT結構上排列電光轉化材料。這個結構上的一致性，決定了OLED/MICROLED/QLED三種顯示技術的不同之處，主要由這三種顯示技術所用到的電光轉化材料的差異決定。

　　OLED/MICROLED/QLED作為下一代顯示技術核心材料，其主要特點為發光波長集中度比較高，辦公照明，即作為顯示產品色彩水平高；電光控制便捷，即顯示畫面的反應速度快；電流驅動具有開閉狀態和發光功率的極高可調性，即顯示畫面的灰度效果好、最終對比度接近無窮大；材料自身的技術進步空間巨大， led亮化工程，最終產品節能性將比較高。——這四個優勢幾乎完全和液晶顯示的劣勢對應，所以，無論那個技術贏得最終市場的勝利，液晶都是被替代的命運。

　　但是，照明方案，OLED/MICROLED/QLED三種技術也有不同之處。從缺點看，LED燈管，OLED作為有機材料、有機物質，有其固有缺陷——即壽命和穩定性，難以媲美無機材料的QLED和MICROLED；QLED產品，雖然性能品質出色，但產業化進程不佳，或者說規模制備的難度不小。

　　MICROLED產品，發光器件是固體化的微型LED燈珠（微米量級），雖然其制備與傳統LED燈珠差異較大，但是也可很好繼承傳統LED產業的巨大產能和技術積累，不存在規模化生產的問題，但是MICROLED燈珠是一種正負電極性的微結構，不像OLED和QLED是一種單純材料，其產品在TFT基板上的遷移過程、移植工藝難度最高，工藝可靠性也最低。

　　或者說，在理想工藝條件下，MicroLED具有微結構制備比QLED和OLED復雜、產品電極性導致移植涂覆工藝復雜、MicroLED的微結構和電極性特點使得成膜的缺陷控制難度更高、MicroLED自身是剛性結構，雖然可以實現柔性，但是難度和工藝比OLED復雜（OLED則是最利于柔性顯示的發光材料）。（尤其在大型化顯示中，如電視機，MicroLED以上的缺陷會進一步被放大。）

　　但是，MICROLED也有其獨特優勢：1.發光效率上，目前MICROLED最高，且還在大幅提升空間；2.發光能量密度上，MICROLED最高，戶外照明，且還有提升空間。——前者，有利于顯示設備的節能；后者則可以節約顯示設備有限的表面積，并部署更多的傳感器。目前的理論結果是，MICROLED和OLED比較，達到同等顯示器亮度，只需要后者10%左右的涂覆面積。

　　雖然，OLED/MICROLED/QLED的各自的特點如此鮮明，但是更大的一個問題是，從應用角度看，這三者幾乎不具有“對手完全不具備的”優勢。例如，OLED的核心問題“壽命”不及后兩者，但是卻也足以滿足當下手機更替周期的使用需求——至于QLED理論上三五十年的使用其，則不具有實踐上的意義。

　　所以，OLED/MICROLED/QLED這些技術哪一個能夠最終成為贏家，更多的不是取決于技術性能的對比，而是工程實踐、規模制造下的成本性、可靠性。

　　OLED/MICROLED/QLED的各自優勢和發展階段

　　從工業實踐角度看，OLED/MICROLED/QLED三者的差距不小，但是卻沒有“生死之憂”。

　　首先，OLED最為成熟，中小尺寸市場已經大規模普及，大尺寸產品上LG也已經突破量產瓶頸，達到規模供應的水平。尤其是2016年以來手機市場對OLED爆發式的需求增長，大大促進了整個產業鏈的發展，所以在材料制備和成膜工藝上，OLED處于一個非常領先的地位。2017年三星和LG還要開展OLED噴墨打印規模化生產的示范線建設，將進一步加強OLED顯示整條產業鏈的成熟度。

　　其次，QLED顯示技術，還處于起跑階段。尤其是，用于下一代顯示面板的電致發光QLED材料，LED照明工程，還沒有突破規模制造的難題。但是，從另一個角度看，在噴墨打印成膜方面，QLED與OLED幾乎具有一樣的工藝過程，或者說OLED在前進的工藝方向，直接就是為QLED“做嫁衣”。

　　第三，MICROLED顯示技術，與QLED的處境還不一樣。QLED主要瓶頸是材料制造。MICROLED在這部分反而有比較好的基礎：因為，工業上已經有大量的LED產能和制造經驗。現有LED燈珠產品1010規格產品已經普及，0505規格產品量產突破成功——這距離MICROLED所采用的微米級別產品大規模量產已經是只是兩三年時間的問題。甚至可以說，MICROLED材料端的歷史支撐比OLED都要好。但是，在成膜移植工藝上，MICROLED微米燈珠結構的要求最高——即，MICROLED從OLED涂覆技術進步中得到的經驗，要比QLED低很多。

　　當然，室外照明，除了以上這些產業化的不同之外，OLED/MICROLED/QLED還有一個共同的優勢：即都能從液晶顯示技術中繼承已經高度成熟的電流驅動TFT技術(IGZO、LTPS、a-Si)——這一點上文已經有交代。

　　綜上所述，OLED/MICROLED/QLED三者的產業化進程可以如此概括：1.OLED基本成熟，正在開發更好的技術；2.QLED幾乎完全處于實驗室階段，綠色照明，但是能從OLED發展中得到大部分工藝經驗；3.MICROLED幾乎完全處于實驗室階段，成膜移植上有獨特的技術難點，但是上游方面能從傳統LED行業得到很多經驗和產能支撐。

　　所以，未來平板顯示技術幾乎分成了兩大陣營：第一是OLED已經在進行的真金白銀的大舉投資，第二是人們對QLED和MICROLED美妙性能的憧憬。就如2017年蘋果手機即將進入OLED時代一樣，先用上OLED，在看能不能換更好的，已經成為行業共同選擇。這姑且可以說是“OLED”第一階段完勝。

　　關于下一代平板顯示技術路線，LED射燈，剩下的問題則是，OLED顯示的全部技術，至少有7成上下， LED置換工程，可以被QLED和MICROLED公用或者吸收。也就是說，如果后兩者足夠好，整個產業掉頭并不太困難。這一點上，當初等離子和液晶的競爭，則是“連廠房規劃”都不一樣，幾乎很少有共同技術。所以筆者的結論是，OLED/MICROLED/QLED三者之間或許是“合作大于競爭”的關系。

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