聯(lián)誠發(fā)

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。

01 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(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。

02 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，因為信號需要使用粘接在玻璃表面的柔性邊緣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)動和補償晶體管和電容器的“Minidriver”概念如下圖。

03 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晶片實現(xiàn)RGB顯示，也可以采用藍(lán)色LED晶片結(jié)合紅綠量子點轉(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：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)定的無機材料，MicroLED穩(wěn)定耐用，消除了OLED的去點：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還提供了一個獨特的特性：因為它們不需要像LCD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。

04 QNED

"QNED"代表"Quantum Nano-Emitting Diodes"（量子點納米發(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"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。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點亮，以控制在像素/像素變化在可以通過驅(qū)動來補償?shù)姆秶鷥?nèi)。通常，只有60-80%的QNED在組裝后能運行。

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"點亮以滿足亮度要求。

05 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。

來源：MiniLED產(chǎn)業(yè)網(wǎng)