QNED、MiniLED和MicroLED區(qū)別分析

OLED曾經(jīng)被認(rèn)為是下一代高端電視的絕對贏家。然而，LCD不斷改進(jìn)和縮小性能差距，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。其中，MiniLED、MicroLED和QNED作為高端電視應(yīng)用的有利競爭者，引起了人們的廣泛關(guān)注。

概述

OLED一度被認(rèn)為是高端電視市場的贏家，但LCD在這一領(lǐng)域的競爭力也越來越高。量子點(diǎn)(QD)、Dual-Cell、全陣列局部調(diào)光(Full Array Local Dimming，F(xiàn)ALD)背光，和MiniLED背光等技術(shù)顯著提高了LCD的性能，同時利用了現(xiàn)有的LCD制造產(chǎn)線，并且?guī)缀醪恍枰~外的資本支出。LCD和OLED之間的性能逐漸被LCD追上，但OLED成本還是較高。因此，OLED在高端領(lǐng)域面臨著來自LCD的日益激烈的競爭，迫使LG多年來首次降低了WOLED面板的價格。與此同時，新的顯示技術(shù)和架構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，其中包括噴墨打印OLED、電致發(fā)光QDs、QD-OLED、MicroLED、QNED。致力于發(fā)展下一代高端顯示技術(shù)和產(chǎn)品，三星最終也決定關(guān)閉了其所有LCD產(chǎn)線。

MiniLED

效益

全陣列局部調(diào)光(FALD)是改善LCD對比度，減少在黑暗背景下顯示的明亮物體的光暈效應(yīng)（halo）的有效方法，如黑暗天空中的行星和恒星、煙花、燭光等。

若增加分區(qū)數(shù)量到5000多個，LED數(shù)量超過10，000個，MiniLED可進(jìn)一步使更多的觀眾在圖像質(zhì)量上的體驗(yàn)接近與OLED，或無法察覺差別。此外，MiniLED比傳統(tǒng)LCD減少高達(dá)50%的功耗，并使亮度調(diào)節(jié)明顯優(yōu)于OLED。

架構(gòu)

MiniLED背光的設(shè)計涉及性能、成本和外觀（厚度）之間的復(fù)雜權(quán)衡。LED Chip尺寸和數(shù)量將影響亮度、厚度、對比度、成本和量產(chǎn)性?；宓倪x擇也受到成本、量產(chǎn)性和Chip Size的影響：隨著Chip尺寸的減小，N焊盤和P焊盤之間的間隙減小。這需要更嚴(yán)格的PCB規(guī)格：平坦度、粗糙度等，以確保精確固晶需求。

上萬顆的MiniLED固晶也是一個巨大的工作量。標(biāo)準(zhǔn)的LED芯片打件設(shè)備不能提供足夠的放置精度和產(chǎn)能銷量。因此需要新一代的固晶設(shè)備。高精度固晶機(jī)通常也在相對較小的工作區(qū)工作。隨著電視尺寸的增加，現(xiàn)在通常達(dá)到65“、75”或以上，MiniLED背光燈板必須以模塊拼接的方式組裝。對于PCB，電連接通過電路板走線鏈接到驅(qū)動IC和其他組件所在的PCB背面。PCB板可以有多層，以允許信號的復(fù)雜走線，并實(shí)現(xiàn)無縫、無間隙的組裝。對于玻璃板，模塊拼接成為一個問題，因?yàn)樾盘栃枰褂谜辰釉诓ＡП砻娴娜嵝赃吘?a target="_blank">連接器路由到玻璃板的邊緣。

通孔（又名“TGV”用于玻璃通孔）仍然昂貴得令人望而卻步。隨著間距的減小，可用于粘合和彎曲柔性連接器而不產(chǎn)生間距不連續(xù)的面積減小。柔性連接器是目前首選的選擇，盡管一些面板制造商已經(jīng)開發(fā)了直接沉積在玻璃邊緣的邊緣連接器。

驅(qū)動

無源矩陣(PM)是LCD?FALD背光的標(biāo)準(zhǔn)。它非常適合于具有較少分區(qū)的顯示。但當(dāng)分區(qū)數(shù)量增加到幾千個以上時，PM驅(qū)動性能下降和驅(qū)動IC數(shù)量增加，導(dǎo)致成本上升。

利用玻璃基薄膜晶體管(TFT)背板可以實(shí)現(xiàn)有源矩陣(AM) MiniLED背光驅(qū)動。然而，驅(qū)動LED芯片所需的高電流需要特殊的TFT設(shè)計，需要大的溝道?；蛘?，TFT只能提供開關(guān)晶體管，而驅(qū)動晶體管被提供為分立的MOSFET電路，其組裝方式與縮小的晶片相同，由分立CMOS電路提供全驅(qū)動和補(bǔ)償晶體管和電容器的“Minidriver”概念如下圖。

MicroLED

MicroLED顯示器使用單個的、小型的LED Chip作為子像素。與OLED不同，LED Chip需要很高的處理溫度(>1 000°C)，并且不能直接在晶體管矩陣上“生長”和圖案化。因此，MicroLED晶片需要現(xiàn)在別在4英寸到12英寸的晶片上制造，再單片化、轉(zhuǎn)移和組裝到顯示襯底。即可以從單個紅、綠、藍(lán)LED晶片實(shí)現(xiàn)RGB顯示，也可以采用藍(lán)色LED晶片結(jié)合紅綠量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換為白光。

作為一種自發(fā)光技術(shù)，MicroLED保留了OLED的所有優(yōu)點(diǎn)：像素級調(diào)光、寬視角等。它還可以提供更高的亮度。作為一種穩(wěn)定的無機(jī)材料，MicroLED穩(wěn)定耐用，消除了OLED的去點(diǎn)：殘像的風(fēng)險和復(fù)雜昂貴的封裝需求。

特別是對于電視應(yīng)用，MicroLED還提供了一個獨(dú)特的特性：因?yàn)樗鼈儾恍枰馤CD那樣的密封或像OLED那樣的封裝，MicroLED可以100%無邊框。MicroLED模塊的無縫拼接允許構(gòu)建任意大尺寸的顯示器（如下圖）。

這種模塊化設(shè)計提高了制造成品率，并可以顯著降低大型顯示器的成本，簡化運(yùn)輸、交付和安裝100以上尺寸的“巨型”電視。

挑戰(zhàn)

MicroLED顯示屏面臨的很多挑戰(zhàn)，包括組裝、小尺寸MicroLED的效率、驅(qū)動、良率和返工維修等。MicroLED模塊的拼接帶來了額外的挑戰(zhàn)。模塊必須無邊框，縫合和裝配絕對完美無瑕，無論是機(jī)械上還是每個模塊的校準(zhǔn)（顏色、亮度、對比度……)。信號和電源必須從模塊的背面路由到像素，要么通過鍍玻璃通孔（“TGV”），要么通過每個模塊的邊緣，如下圖。

目前正在探索各種技術(shù)和架構(gòu)，以便能夠從模塊的前面到后面進(jìn)行信號路由。其中包括TGV、環(huán)繞電極、柔性TFT背板。

QNED

"QNED"代表"Quantum Nano-Emitting Diodes"（量子點(diǎn)納米發(fā)光二極管）。QNEDs是由韓國大學(xué)、PSI和三星聯(lián)合開發(fā)的。

QNEDs由微米到納米尺度的LED"棒"組成，通常為 2-3微米長，0.5微米直徑，自組裝起來。棒狀的μLED生長、獲取、涂上表面活性劑，以避免聚集并分散到溶劑中。μLED“溶液”通過噴墨打印沉積在TFT背板上，像素被"圍壩"隔開。

像素組上的電極用于施加不對稱交流電壓（950 kHz時典型為0- 30V)。這產(chǎn)生了一個力，使"棒"垂直于電極對齊，然后蒸發(fā)溶劑，并沉積連接電極。最后再加上散射粒子和顏色轉(zhuǎn)換（QD材料）并進(jìn)行封裝，如下圖。

潛在效益

QNED顯示結(jié)構(gòu)和制造工藝與QD-OLED類似。QNED可以解決一些與QD- OLED相關(guān)的主要挑戰(zhàn)，方法是取代脆弱、低效率、藍(lán)OLED材料多層堆疊，具有穩(wěn)定、長壽命、高效率的QNEDs無機(jī)"涂層"。

QNED是使用噴墨打印(IJP)自組裝的。IJP已經(jīng)用于OLED封裝的生產(chǎn)。許多公司都在致力于RGB OLED子像素的IJP。三星將使用它在其QD-OLED中沉積圖案化的QD轉(zhuǎn)換層。每個QNED像素包含10x到幾個10的QNED。這種余量利于良率與修復(fù)，相較于Micro LED。

挑戰(zhàn)

就像MicroLED或QD-OLED一樣，QNED技術(shù)尚未在批量制造中得到證實(shí)。許多潛在的挑戰(zhàn)可能仍然是主要的障礙。為了提供良好的性能和亮度，納米棒的外部效率(EQE)至少應(yīng)與當(dāng)前商用藍(lán)色OLED材料相當(dāng)，即>6%。由于它們可以承受比OLED更高的驅(qū)動條件，因此即使在類似的效率下，它們也可以提供更高的亮度。

但是納米棒是垂直蝕刻通過外延層的。就像標(biāo)準(zhǔn)的μLED一樣，蝕刻會造成表面缺陷，從而顯著降低內(nèi)部效率。這種固體的、納米尺寸LED棒，噴墨打印沉積可能會帶來各種挑戰(zhàn)，如打印機(jī)噴嘴堵塞，聚合、像素庫中的非均勻重分區(qū)（“咖啡環(huán)”效應(yīng)）等。該過程還必須保證每個像素中有足夠的QNED點(diǎn)亮，以控制在像素/像素變化在可以通過驅(qū)動來補(bǔ)償?shù)姆秶鷥?nèi)。通常，只有60-80%的QNED在組裝后能運(yùn)行。

出于成本考慮，每個子像素的QNED數(shù)量不能超過幾個10，因此必須確保這將導(dǎo)致每個像素中有足夠的"棒"點(diǎn)亮以滿足亮度要求。

結(jié)論

電視行業(yè)正處于一個十字路口，液晶顯示器占據(jù)主導(dǎo)地位，但產(chǎn)線建置完成后幾乎沒有差異化的機(jī)會。

MiniLED背光技術(shù)，可以使用現(xiàn)有的LCD產(chǎn)線，需要很少的投資，將面板的價值借助背光來提升。

MicroLED具有特殊性優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)模塊化顯示或任何任意尺寸。然而，主要的制造障礙仍然存在。

通過解決與OLED和MicroLED技術(shù)相關(guān)的一些主要挑戰(zhàn)，QNEDs可以在OLED和MicroLED之間開辟第三條道路。然而，它們還沒有在批量生產(chǎn)中得到證明，一些基本的挑戰(zhàn)仍然存在。

與此同時，OLED仍然在成本和性能的權(quán)衡中持續(xù)提升。大多數(shù)OLED面板制造商正積極致力于噴墨打印的RGB OLED和電致發(fā)光QD，如果成功，這也可能贏得下一代高端電視的戰(zhàn)斗。

編輯：黃飛