显示技术：OLED浪潮及其它激动人心的发展趋势
作者：应用材料公司max mcdaniel
自从平板电脑在20世纪90年代初期采用lcd技术后，现代显示行业开始蓬勃发展。采用lcd技术的产品轻薄便携，当时的crt技术难以望其项背。在接下来的二十年里，lcd在笔记本电脑和其它小众设备中一统天下，在电视机和显示器中取代了crt，并在智能手机等新型设备上得到了广泛应用。而今，我们正处于又一次显示技术更迭的初期，新兴的oled显示技术正在消费终端领域逐步取代lcd的地位。其它一些值得深入研究的技术也纷纷涌现，包括迷你led、微型led和微型oled。这几个名称很相似，也很容易混淆，但无论从它们的优势和有待解决的问题，还是应用范围和所处发展阶段来看，它们都是截然不同的几种技术。
oled浪潮
oled对比度高、色域广、画质非常出色，并且柔性佳、可折叠。oled已在智能手机行业中广泛应用（今年的渗透率约为40%，并且处于快速增长阶段）。未来几年，oled在笔记本电脑、平板和显示器等大尺寸设备中的应用也将会持续增长。
这股“oled浪潮”正在改变显示产业。时至今日，所有新建的智能手机面板产线都是oled的，很快将会有面板厂商投资上马大尺寸的oled产线。这对于应用材料公司等企业而言是发展的良机，因为从工厂设备投资角度而言，oled生产线所需的投建资金规模远远高于lcd生产线。
我们认为，oled将在未来十年独领风骚，拉动整个显示行业（见图1）。
图1：显示行业的技术革新浪潮
迷你led
迷你led是lcd技术的升级版，是lcd面板厂商为缩小lcd和oled性能差异而做的努力。迷你led技术是在lcd背光面板上安装非常小的led（100-1000微米）阵列，从而更好的控制像素光照（见图2）。与传统的lcd相比，迷你led背光利用多区域的局部调光提供更出色的明暗对比度，这在一定程度上缩小了与oled面板在对比度上的性能差距。迷你led技术面临的最大挑战是如何平衡成本与收益。为了实现接近oled的高对比度，迷你led lcd屏幕需要在原有的驱动lcd像素的主背板之外，增加超过一万个芯片和有源矩阵背板，才可实现性能优异的背光。迷你led lcd比传统lcd显示效果好，但仍无法与oled媲美，而且目前来看成本与oled几乎相同。迷你led lcd在其它方面相较oled仍存在差距，比如色域较窄、反应较慢、外形较厚等。
图2：迷你led lcd是在lcd面板的背板上加装非常小的led形成阵列，为像素提供光照
微型led
迷你led不过是改善了lcd背光，而微型led却是一种自发光显示技术（和oled一样）。微型led所使用的led尺寸小于50-100微米，每个led都是一个独立的红、绿和蓝色子像素（见图3）。微型led技术在所有性能方面都可以媲美甚至超越oled和lcd。它既有oled高画质和轻薄的优势，又经久耐用。其亮度高于lcd和oled，但能耗很低。微型led确实是显示技术的“终极梦想”。
图3：微型led是一种自发光显示技术，采用该技术的显示屏直接在每个像素背后安装尺寸小于100微米的led
但是微型led有一个致命缺陷——或者说是两个相互关联的缺陷，那就是可制造性和成本。“拾取放置”步骤就是生产过程中存在巨大挑战的一个例子。把微型led放到像素预定位置相当困难。4k显示器大约有2400万个子像素，而8k显示器则有1亿个。在生产微型led的过程中，要从基板上将上千万个亚微米级的led取下，然后精确地放进指定的子像素，并实现良好的电子连接。这种“拾取放置”步骤非常影响最终良品率。这一工序所需达到的精细度就如同使用机械臂来授粉。如今有很多“拾取放置”技术都在开发过程中，但没有一种可以满足主流显示消费产品对生产率和良品率的要求。然后就是成本问题了。由于生产难度高，加以上千万个led芯片本身高昂的成本，对主流应用而言微型led实在过于昂贵。要知道，如今市面上采用微型led面板的电视机，售价远高于10万美元。即使是要进入最高端的消费电视市场，也至少需要将成本缩减至百分之一以下。
由于成本和制造方面的困难，我们认为至少在未来几年里，微型led的应用将仅限于增强现实（ar）、可穿戴设备和非常高端的公共信息显示领域。但是随着技术的不断创新和改善，微型led技术可能会在2030年后在主流消费产品上与oled相匹敌。期待那一天早日到来！
微型oled
微型oled是面板行业另一种新兴的技术。微型oled的分辨率极高（像素密度超过1000ppi），可以在近眼式显示设备中使用，例如虚拟现实和增强现实设备（vr/ar）。微型oled所使用的前板与白光oled（woled）电视面板的很相似（将oled材料蒸镀到基板上，其发出的白光透过滤光片产生红光、绿光和蓝光）。但是为了实现高分辨率和微小像素，背板采用了基于半导体技术的硅晶圆（见图4）。微型oled在工艺和成本上属于可行技术，但它的应用将局限在小型近眼式或者投影显示领域，我们认为它无法撼动常规oled在主流产品上应用的大趋势。
图4：微型oled所使用的前板与目前白光oled（woled）电视面板的前板很相似；为实现高分辨率和小像素，背板材料为硅晶圆
结语
lcd在显示领域独占江山近30年。由oled带来的下一波技术变革已经悄然临近，其将在未来十年驱动新一轮的建厂投资。虽然oled将主导下一波技术变革，但也会有其它的技术参与竞争。对应用材料公司而言，所有的技术革新都是企业发展的良机。oled生产线的设备投资规模大约是传统lcd的两倍，这会大大开拓我们在背板和前板方面的商机。迷你led需要增加一块背光背板，这样会增加设备的加工步骤。微型led则需要在晶粒制造和高端背板方面进行更多的创新，这将给我们在前板的显示和半导体领域创造极好的机会。以小众市场为目标的微型oled也会给应用材料公司的显示和芯片技术提供机会。
我们认为，显示行业未来十年前景光明，以后还会出现颠覆性更强的新技术。我们将携手客户、同业者和合作伙伴，为消费者创造更具动感、更为惊艳的视觉体验。
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这股“oled浪潮”正在改变显示产业。时至今日，所有新建的智能手机面板产线都是oled的，很快将会有面板厂商投资上马大尺寸的oled产线。这对于应用材料公司等企业而言是发展的良机，因为从工厂设备投资角度而言，oled生产线所需的投建资金规模远远高于lcd生产线。
我们认为，oled将在未来十年独领风骚，拉动整个显示行业（见图1）。
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迷你led是lcd技术的升级版，是lcd面板厂商为缩小lcd和oled性能差异而做的努力。迷你led技术是在lcd背光面板上安装非常小的led（100-1000微米）阵列，从而更好的控制像素光照（见图2）。与传统的lcd相比，迷你led背光利用多区域的局部调光提供更出色的明暗对比度，这在一定程度上缩小了与oled面板在对比度上的性能差距。迷你led技术面临的最大挑战是如何平衡成本与收益。为了实现接近oled的高对比度，迷你led lcd屏幕需要在原有的驱动lcd像素的主背板之外，增加超过一万个芯片和有源矩阵背板，才可实现性能优异的背光。迷你led lcd比传统lcd显示效果好，但仍无法与oled媲美，而且目前来看成本与oled几乎相同。迷你led lcd在其它方面相较oled仍存在差距，比如色域较窄、反应较慢、外形较厚等。
图2：迷你led lcd是在lcd面板的背板上加装非常小的led形成阵列，为像素提供光照
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迷你led不过是改善了lcd背光，而微型led却是一种自发光显示技术（和oled一样）。微型led所使用的led尺寸小于50-100微米，每个led都是一个独立的红、绿和蓝色子像素（见图3）。微型led技术在所有性能方面都可以媲美甚至超越oled和lcd。它既有oled高画质和轻薄的优势，又经久耐用。其亮度高于lcd和oled，但能耗很低。微型led确实是显示技术的“终极梦想”。
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