OLED浪潮及其它激動(dòng)人心的發(fā)展趨勢

自從平板電腦在20世紀90年代初期采用LCD技術(shù)后，現代顯示行業(yè)開(kāi)始蓬勃發(fā)展。采用LCD技術(shù)的產(chǎn)品輕薄便攜，當時(shí)的CRT技術(shù)難以望其項背。在接下來(lái)的二十年里，LCD在筆記本電腦和其它小眾設備中一統天下，在電視機和顯示器中取代了CRT，并在智能手機等新型設備上得到了廣泛應用。而今，我們正處于又一次顯示技術(shù)更迭的初期，新興的OLED顯示技術(shù)正在消費終端領(lǐng)域逐步取代LCD的地位。其它一些值得深入研究的技術(shù)也紛紛涌現，包括迷你LED、微型LED和微型OLED。這幾個(gè)名稱(chēng)很相似，也很容易混淆，但無(wú)論從它們的優(yōu)勢和有待解決的問(wèn)題，還是應用范圍和所處發(fā)展階段來(lái)看，它們都是截然不同的幾種技術(shù)。

OLED浪潮

OLED對比度高、色域廣、畫(huà)質(zhì)非常出色，并且柔性佳、可折疊。OLED已在智能手機行業(yè)中廣泛應用（今年的滲透率約為40%，并且處于快速增長(cháng)階段）。未來(lái)幾年，OLED在筆記本電腦、平板和顯示器等大尺寸設備中的應用也將會(huì )持續增長(cháng)。

這股“OLED浪潮”正在改變顯示產(chǎn)業(yè)。時(shí)至今日，所有新建的智能手機面板產(chǎn)線(xiàn)都是OLED的，很快將會(huì )有面板廠(chǎng)商投資上馬大尺寸的OLED產(chǎn)線(xiàn)。這對于應用材料公司等企業(yè)而言是發(fā)展的良機，因為從工廠(chǎng)設備投資角度而言，OLED生產(chǎn)線(xiàn)所需的投建資金規模遠遠高于LCD生產(chǎn)線(xiàn)。

我們認為，OLED將在未來(lái)十年獨領(lǐng)風(fēng)騷，拉動(dòng)整個(gè)顯示行業(yè)（見(jiàn)圖1）。

圖1 顯示行業(yè)的技術(shù)革新浪潮

迷你LED

迷你LED是LCD技術(shù)的升級版，是LCD面板廠(chǎng)商為縮小LCD和OLED性能差異而做的努力。迷你LED技術(shù)是在LCD背光面板上安裝非常小的LED（100-1000微米）陣列，從而更好的控制像素光照（見(jiàn)圖2）。與傳統的LCD相比，迷你LED背光利用多區域的局部調光提供更出色的明暗對比度，這在一定程度上縮小了與OLED面板在對比度上的性能差距。迷你LED技術(shù)面臨的最大挑戰是如何平衡成本與收益。為了實(shí)現接近OLED的高對比度，迷你LED LCD屏幕需要在原有的驅動(dòng)LCD像素的主背板之外，增加超過(guò)一萬(wàn)個(gè)芯片和有源矩陣背板，才可實(shí)現性能優(yōu)異的背光。迷你LED LCD比傳統LCD顯示效果好，但仍無(wú)法與OLED媲美，而且目前來(lái)看成本與OLED幾乎相同。迷你LED LCD在其它方面相較OLED仍存在差距，比如色域較窄、反應較慢、外形較厚等。

圖2 迷你LED LCD是在LCD面板的背板上加裝非常小的LED形成陣列，為像素提供光照

微型LED

迷你LED不過(guò)是改善了LCD背光，而微型LED卻是一種自發(fā)光顯示技術(shù)（和OLED一樣）。微型LED所使用的LED尺寸小于50-100微米，每個(gè)LED都是一個(gè)獨立的紅、綠和藍色子像素（見(jiàn)圖3）。微型LED技術(shù)在所有性能方面都可以媲美甚至超越OLED和LCD。它既有OLED高畫(huà)質(zhì)和輕薄的優(yōu)勢，又經(jīng)久耐用。其亮度高于LCD和OLED，但能耗很低。微型LED確實(shí)是顯示技術(shù)的“終極夢(mèng)想”。

圖3 微型LED是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，采用該技術(shù)的顯示屏直接在每個(gè)像素背后安裝尺寸小于100微米的LED

但是微型LED有一個(gè)致命缺陷——或者說(shuō)是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的缺陷，那就是可制造性和成本?！笆叭》胖谩辈襟E就是生產(chǎn)過(guò)程中存在巨大挑戰的一個(gè)例子。把微型LED放到像素預定位置相當困難。4K顯示器大約有2400萬(wàn)個(gè)子像素，而8K顯示器則有1億個(gè)。在生產(chǎn)微型LED的過(guò)程中，要從基板上將上千萬(wàn)個(gè)亞微米級的LED取下，然后精確地放進(jìn)指定的子像素，并實(shí)現良好的電子連接。這種“拾取放置”步驟非常影響最終良品率。這一工序所需達到的精細度就如同使用機械臂來(lái)授粉。如今有很多“拾取放置”技術(shù)都在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，但沒(méi)有一種可以滿(mǎn)足主流顯示消費產(chǎn)品對生產(chǎn)率和良品率的要求。然后就是成本問(wèn)題了。由于生產(chǎn)難度高，加以上千萬(wàn)個(gè)LED芯片本身高昂的成本，對主流應用而言微型LED實(shí)在過(guò)于昂貴。要知道，如今市面上采用微型LED面板的電視機，售價(jià)遠高于10萬(wàn)美元。即使是要進(jìn)入最高端的消費電視市場(chǎng)，也至少需要將成本縮減至百分之一以下。

由于成本和制造方面的困難，我們認為至少在未來(lái)幾年里，微型LED的應用將僅限于增強現實(shí)（AR）、可穿戴設備和非常高端的公共信息顯示領(lǐng)域。但是隨著(zhù)技術(shù)的不斷創(chuàng )新和改善，微型LED技術(shù)可能會(huì )在2030年后在主流消費產(chǎn)品上與OLED相匹敵。期待那一天早日到來(lái)！

微型OLED

微型OLED是面板行業(yè)另一種新興的技術(shù)。微型OLED的分辨率極高（像素密度超過(guò)1000ppi），可以在近眼式顯示設備中使用，例如虛擬現實(shí)和增強現實(shí)設備（VR/AR）。微型OLED所使用的前板與白光OLED（WOLED）電視面板的很相似（將OLED材料蒸鍍到基板上，其發(fā)出的白光透過(guò)濾光片產(chǎn)生紅光、綠光和藍光）。但是為了實(shí)現高分辨率和微小像素，背板采用了基于半導體技術(shù)的硅晶圓（見(jiàn)圖4）。微型OLED在工藝和成本上屬于可行技術(shù)，但它的應用將局限在小型近眼式或者投影顯示領(lǐng)域，我們認為它無(wú)法撼動(dòng)常規OLED在主流產(chǎn)品上應用的大趨勢。

圖4 微型OLED所使用的前板與目前白光OLED（WOLED）電視面板的前板很相似；為實(shí)現高分辨率和小像素，背板材料為硅晶圓

結語(yǔ)

LCD在顯示領(lǐng)域獨占江山近30年。由OLED帶來(lái)的下一波技術(shù)變革已經(jīng)悄然臨近，其將在未來(lái)十年驅動(dòng)新一輪的建廠(chǎng)投資。雖然OLED將主導下一波技術(shù)變革，但也會(huì )有其它的技術(shù)參與競爭。對應用材料公司而言，所有的技術(shù)革新都是企業(yè)發(fā)展的良機。OLED生產(chǎn)線(xiàn)的設備投資規模大約是傳統LCD的兩倍，這會(huì )大大開(kāi)拓我們在背板和前板方面的商機。迷你LED需要增加一塊背光背板，這樣會(huì )增加設備的加工步驟。微型LED則需要在晶粒制造和高端背板方面進(jìn)行更多的創(chuàng )新，這將給我們在前板的顯示和半導體領(lǐng)域創(chuàng )造極好的機會(huì )。以小眾市場(chǎng)為目標的微型OLED也會(huì )給應用材料公司的顯示和芯片技術(shù)提供機會(huì )。

我們認為，顯示行業(yè)未來(lái)十年前景光明，以后還會(huì )出現顛覆性更強的新技術(shù)。我們將攜手客戶(hù)、同業(yè)者和合作伙伴，為消費者創(chuàng )造更具動(dòng)感、更為驚艷的視覺(jué)體驗。