一文看懂QNED、MiniLED和MicroLED技術(shù)差異!

發(fā)布者:聯(lián)誠(chéng)發(fā) 時(shí)間:2022-09-22 16:13 瀏覽量:4513

OLED曾經(jīng)被認(rèn)為是下一代高端電視的絕對(duì)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,MiniLEDMicroLED和QNED作為高端電視應(yīng)用的有利競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)的贏家,但LCD在這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(jìng)爭(zhēng),迫使LG多年來首次降低了WOLED面板的價(jià)格。與此同時(shí),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(duì)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。


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若增加分區(qū)數(shù)量到5000多個(gè),LED數(shù)量超過10,000個(gè),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(jì)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(duì)比度、成本和量產(chǎn)性。基板的選擇也受到成本、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。


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上萬顆的MiniLED固晶也是一個(gè)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(duì)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(duì)于PCB,電連接通過電路板走線鏈接到驅(qū)動(dòng)IC和其他組件所在的PCB背面。PCB板可以有多層,以允許信號(hào)的復(fù)雜走線,并實(shí)現(xiàn)無縫、無間隙的組裝。對(duì)于玻璃板,模塊拼接成為一個(gè)問題,因?yàn)樾盘?hào)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。


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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(dòng)


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(gè)以上時(shí),PM驅(qū)動(dòng)性能下降和驅(qū)動(dòng)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(dòng)。然而,驅(qū)動(dòng)LED芯片所需的高電流需要特殊的TFT設(shè)計(jì),需要大的溝道。或者,TFT只能提供開關(guān)晶體管,而驅(qū)動(dòng)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(dòng)和補(bǔ)償晶體管和電容器的“Minidriver”概念如下圖。


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03 MicroLED

MicroLED顯示器使用單個(gè)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(zhǎng)”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(gè)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。


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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(jí)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(xiǎn)和復(fù)雜昂貴的封裝需求。

特別是對(duì)于電視應(yīng)用,MicroLED還提供了一個(gè)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)。


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這種模塊化設(shè)計(jì)提高了制造成品率,并可以顯著降低大型顯示器的成本,簡(jiǎn)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(dòng)、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(duì)完美無瑕,無論是機(jī)械上還是每個(gè)模塊的校準(zhǔn)(顏色、亮度、對(duì)比度……)。信號(hào)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(gè)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(hào)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(diǎn)納米發(fā)光二極管)。QNEDs是由韓國(guó)大學(xué)、PSI和三星聯(lián)合開發(fā)的。


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QNEDs由微米到納米尺度的LED"棒"組成,通常為 2-3微米長(zhǎng),0.5微米直徑,自組裝起來。棒狀的μLED生長(zhǎng)、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(duì)稱交流電壓(950 kHz時(shí)典型為0- 30V)。這產(chǎn)生了一個(gè)力,使"棒"垂直于電極對(duì)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(zhǎng)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(gè)QNED像素包含10x到幾個(gè)10的QNED。這種余量利于良率與修復(fù),相較于Micro LED。


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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(dòng)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(huì)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(huì)帶來各種挑戰(zhàn),如打印機(jī)噴嘴堵塞,聚合、像素庫(kù)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(gè)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(dòng)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(gè)子像素的QNED數(shù)量不能超過幾個(gè)10,因此必須確保這將導(dǎo)致每個(gè)像素中有足夠的"棒"點(diǎn)亮以滿足亮度要求。

05 結(jié)論

電視行業(yè)正處于一個(gè)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(huì)。

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(jià)值借助背光來提升。

MicroLED具有特殊性優(yōu)勢(shì),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(shí),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)

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