液晶顯示技術(shù) LCD 基本上是目前人類(lèi)最主流的人機(jī)交流界面，盡管新興技術(shù)頻出，但其實(shí)如新的 Mini LED 等技術(shù)其實(shí)都還是屬于 LCD 范疇，實(shí)務(wù)上又要怎么區(qū)別，與舊有技術(shù)又有何不同？
液晶，指的是液態(tài)晶體（Liquid Crystal，LC），是一種物理相態(tài)，因其具有特殊的理化與光電特性，被廣泛應(yīng)用在顯示技術(shù)且大大的改善了裝置的輕薄程度，成為當(dāng)代最普遍的顯示技術(shù)。所以基本上目前被廣泛談?wù)摰母鞣N液晶屏幕都在 LCD（Liquid-crystal Display）的范疇內(nèi)。只不過(guò)目前市場(chǎng)上所指的 LCD，已代指主動(dòng)矩陣式 TFT-LCD 技術(shù)，其他如被動(dòng)矩陣式 STN LCD 技術(shù)都已被淘汰。
TFT-LCD 全稱(chēng)為薄膜晶體管液晶顯示器（Thin film transistor-liquid crystal Display）是指液晶顯示器上的每一個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，并獨(dú)立控制，不僅提高了反應(yīng)速度，還可精確控制色階。這是目前消費(fèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，其不僅技術(shù)已相當(dāng)成熟，且成本低廉。
液晶的種類(lèi)
TFT-LCD 主要工作原理，是由兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層玻璃基板是彩色濾光片、而下層玻璃則鑲嵌著晶體管，當(dāng)電流通過(guò)晶體管所產(chǎn)生的電場(chǎng)變化，將造成液晶分子偏轉(zhuǎn)，并改變光線，再利用電壓來(lái)決定像素明暗，且每個(gè)像素各包含紅綠藍(lán)三原色，來(lái)構(gòu)成影像輸出。雖然其電路布置方式很類(lèi)似于 DRAM，只不過(guò)是建構(gòu)在玻璃上，但其制程主要是造出非晶硅層或多晶硅層，而不是需要磊晶的高級(jí)晶體管。
在此技術(shù)之上，發(fā)展出了質(zhì)量及成本差異化的產(chǎn)品。目前主要分為三種，TN、VA 及IPS面板，差異主要在于液晶層的不同。其中扭曲向列液晶（Twisted Nematic liquid crystal），又稱(chēng) TN 液晶是成本最低的 LCD 面板類(lèi)型，不過(guò)基本上其像素反應(yīng)已經(jīng)相當(dāng)快，足以滿足大部分的需求。且如三星還更進(jìn)一步發(fā)展了反應(yīng)更快、色彩更飽滿的 B-TN 技術(shù)。
不過(guò) TN 液晶的可視角是很?chē)?yán)重的問(wèn)題，到了 VA 液晶面板才算是進(jìn)一步的解決方案，就算不用特殊補(bǔ)償膜，仍能獲得近 170 ° 的可視角。這是由于把 TN 液晶，改為使用垂直排列液晶（Vertical Alignment liquid crystal），且可以達(dá)到更高的對(duì)比度，但比起 TN 反應(yīng)較慢，成本也更高，屬于中階產(chǎn)品。
而目前高檔的 TFT-LCD 是 IPS ，采用橫向電場(chǎng)效應(yīng)顯示技術(shù)（In-Plane-Switching）能有效改善視角差及各種傳統(tǒng) TN 面板問(wèn)題，且可視角度極佳，耗電也比 VA 面板更低，且非常適合應(yīng)用在觸控式屏幕。蘋(píng)果公司早期的 iPhone 和 iPad 等產(chǎn)品都是使用 IPS 液晶，但當(dāng)然也更昂貴。
由于 TFT-LCD 制程的熱絡(luò)發(fā)展，在新興 LED 技術(shù)出現(xiàn)前，基本上在談?wù)撁姘鍟r(shí)，都主要討論的是這三大類(lèi)。當(dāng)然還有其他如三星的 PLS、PVA 面板及富士通的 MVA 面板等新品種，不過(guò)基本上就是在廣視角的基礎(chǔ)上維持性能，并盡力壓低成本的結(jié)果。至此，傳統(tǒng)的窄視角 TN 面板就逐漸被淘汰。
成敗皆在 Open Cell
雖然目前已陷入紅海，但面板也曾經(jīng)是臺(tái)灣地區(qū)紅極一時(shí)的產(chǎn)業(yè)。TFT-LCD 面板零組件主要包括玻璃基板、背光模塊、偏光板、彩色濾光片以及光學(xué)膜等相關(guān)材料。臺(tái)灣地區(qū)廠商在整體供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)大都有涉獵，但比較知名的友達(dá)及群創(chuàng)等大廠，主要是制作 Open Cell 及模塊組裝。
TFT-LCD 的 Open Cell 制程一般分為前、中、后三段，前段主要是指 TFT 玻璃的制作，其制程與半導(dǎo)體制程類(lèi)似，都是透過(guò)涂布跟蝕刻來(lái)令薄膜晶體管鑲嵌在基板玻璃之上。中段則是將 TFT 玻璃與彩色濾光片貼合，并且加上偏光板，而后段就是把驅(qū)動(dòng) IC 和印刷電路板壓合，就完成所謂的 Open Cell，但這其實(shí)只算半成品。
與半導(dǎo)體類(lèi)似的前段 Array，TFT 玻璃制程。（Source：群創(chuàng)）
值得一提的是，雖然還要加上背光板才能使用，但不少終端廠商會(huì)選擇直接購(gòu)買(mǎi) Open Cell，來(lái)實(shí)現(xiàn)面板封裝與產(chǎn)品封裝的一體化，讓設(shè)計(jì)更有彈性。尤其是有全球過(guò)半產(chǎn)能的大陸電視組裝廠，相當(dāng)盛行 BMS 模式（Backlight Module System），早在數(shù)年前，如友達(dá)及群創(chuàng)等面板廠商就開(kāi)始轉(zhuǎn)向?yàn)槌鲐?Open Cell。雖然直接出貨 Open Cell 的確會(huì)比模塊利潤(rùn)更高，替面板廠省去了不少物料管理等成本。但必須注意的是，這也是兩面刃。
若面板廠只專(zhuān)注在生產(chǎn)半成品，但由于其高度標(biāo)準(zhǔn)化，也就難以針對(duì)不同功能的需求來(lái)發(fā)展產(chǎn)品組合，容易造成供過(guò)于求的局面，最終失去對(duì)市場(chǎng)的話語(yǔ)權(quán)。所以也有研究認(rèn)為，就是因?yàn)槊姘鍙S轉(zhuǎn)采 Open Cell 的出貨方式反而導(dǎo)致價(jià)格迅速下滑，長(zhǎng)期來(lái)講對(duì)資本規(guī)模龐大的面板業(yè)不利，也是大陸廠商以?xún)r(jià)格補(bǔ)貼就輕易突破老牌大廠的原因之一。
當(dāng)然顯示技術(shù)也不只LCD一種，近年來(lái)有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）顯示技術(shù)，雖然互有優(yōu)缺點(diǎn)，但被認(rèn)為是新主流。
基本上LCD與OLED的工作原理就已完全不同，OLED擁有自發(fā)光的特性，不需要背光板及彩色濾光片，結(jié)構(gòu)更加輕薄，所以受到業(yè)界青睞。OLED跟LED一樣，同樣是利用傳導(dǎo)帶以及價(jià)電帶之間電子電洞的復(fù)合，將能量以光的形式激發(fā)出來(lái)，只不過(guò)在使用的材料上，是用高分子有機(jī)薄膜，不需要復(fù)雜的磊晶制程，且發(fā)光更有效率。
以上諸多特性使OLED在業(yè)界深受期望，且目前也已被廣泛應(yīng)用。自2018年，蘋(píng)果公司的iPhone產(chǎn)品開(kāi)始采用后，OLED屏幕逐漸興起。與LCD相較，OLED在可視角、對(duì)比、色域及亮度上都有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，但由于成本及技術(shù)問(wèn)題，在大尺寸產(chǎn)品上，OLED仍難以與LCD競(jìng)爭(zhēng)。
OLED與LCD的差別
OLED的基本結(jié)構(gòu)是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上制作一層有機(jī)材料發(fā)光層，并在發(fā)光層上再覆蓋一層低功函數(shù)的金屬電極。透過(guò)外界電壓的驅(qū)動(dòng)下，正極電洞與陰極電子便會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合并釋放出光子，因材料特性不同而產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)三原色，來(lái)構(gòu)成基本色彩。
OLED與LCD最大的差異在于自發(fā)光。（Source：科技新報(bào)）
且為增強(qiáng)電子和空穴的注入和傳輸能力，通常還會(huì)在ITO與發(fā)光層之間再增加一層空穴傳輸層，在發(fā)光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層，從而提高發(fā)光性能。事實(shí)上，現(xiàn)在常被提及的主動(dòng)式矩陣OLED（AM-OLED）背后也同樣是薄膜晶體管，與TFT-LCD一樣，依晶體管接到的指令來(lái)發(fā)光。還有一點(diǎn)差別在于AM-OLED常用圓偏光片，來(lái)降低顯示干擾，而非線性偏光片。
當(dāng)然也有被動(dòng)式矩陣OLED（PM-OLED），但有明顯的缺點(diǎn)。OLED屏幕最令人詬病的就是其像素點(diǎn)受限于材料，有明顯的壽命限制，用久了就會(huì)產(chǎn)生色衰、烙印等問(wèn)題。而PM-OLED在高脈沖電流下操作，使像素壽命更短，且分辨率也有限，只適合用在小尺寸產(chǎn)品上，所以雖然成本更低廉，但不受青睞，基本上市場(chǎng)對(duì)于AM-OLED接受度更高。
OLED在制程流程一樣分前中后段，與LCD最大的差異在于Cell制程，主要是采用真空蒸鍍法。在高度真空的條件下，以加熱升華的方式，將有機(jī)材料氣化并透過(guò)精密金屬屏蔽（Fine metal Mask，F(xiàn)MM）使其碰撞在基板表面，并凝結(jié)成RGB像素點(diǎn)。由于用此法生成的材料純度高，令器件壽命更長(zhǎng)，所以成為主流。但也因這樣講求高精密度的制程，令原本構(gòu)造簡(jiǎn)單的OLED面板，成本反而降不下來(lái)。
OLED面板主要制程。（Source：科技新報(bào)）
半導(dǎo)體與面板業(yè)
先回過(guò)頭來(lái)講，面板業(yè)與半導(dǎo)體業(yè)的相似性。無(wú)論是制程或是大規(guī)模資本支出，都令人想把面板業(yè)貼上半導(dǎo)體業(yè)的標(biāo)簽。然而實(shí)際上，兩者還是有很大的差別，重點(diǎn)在于產(chǎn)品「標(biāo)準(zhǔn)化」的程度，因應(yīng)不同功能，半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)有成千上萬(wàn)種，但對(duì)于面板而言，相對(duì)就沒(méi)有那么多的差異性，在這樣的情境下，產(chǎn)能跟成本控制就會(huì)變成主要追求。就像前文所述，面板業(yè)走向Open Cell就是如此。
先不論好壞，亦即若要有競(jìng)爭(zhēng)力，垂直整合（IDM）或許會(huì)是更適合面板業(yè)的模式，且可能將走向大者恒大。因?yàn)樗^的產(chǎn)能要建構(gòu)出來(lái)也并沒(méi)有那么容易，如OLED蒸鍍機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備難以取得，也成為了門(mén)檻。導(dǎo)致目前OLED主要是被韓廠壟斷，光三星就占有近9成的市場(chǎng)。
所以目前業(yè)界新進(jìn)正積極追求成本更低的噴墨印刷制程。近期，國(guó)內(nèi)大廠如京東方開(kāi)始被認(rèn)為有挑戰(zhàn)三星的潛力，重點(diǎn)就在于有望實(shí)現(xiàn)噴墨印刷OLED的量產(chǎn)。OLED屏幕目前是小型智能移動(dòng)裝置的首選，在性能表現(xiàn)上更勝LCD一籌，尤其柔性基板在新興折疊應(yīng)用上不可或缺。不過(guò)要等實(shí)現(xiàn)噴墨印刷制程后，OLED才有可能在大尺寸上也徹底打敗LCD成為真正的市場(chǎng)主流。
噴墨印刷難點(diǎn)
若用蒸鍍制程，大尺寸面板的曲翹及精密金屬屏蔽等問(wèn)題容易造成不良，但噴墨印刷就可克服這些困難，且成本更低，其生產(chǎn)不需要真空環(huán)境，也不用FMM，材料利用率也更高，更適合大面積生產(chǎn)。但這并不代表就更容易，噴墨印刷主要是使用溶劑將OLED有機(jī)材料融化，并直接噴印在基板表面形成像素，但要制成可用的陰極墨水及大面積均勻成膜，都是技術(shù)難點(diǎn)。
RGB有機(jī)噴墨印刷技術(shù)。（Source：科技新報(bào)）
還有為了生產(chǎn)足以媲美蒸鍍法的高分辨率面板，其噴墨頭的定位及噴墨液滴體積等精準(zhǔn)控制都是挑戰(zhàn)，尤其同時(shí)還要兼顧印刷錯(cuò)誤及生產(chǎn)速度。這不只是需要能進(jìn)行非常精密操作的機(jī)械平臺(tái)，還要優(yōu)化墨水的化學(xué)組成，才能更好的控制蒸發(fā)及成膜的過(guò)程，甚至對(duì)基板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有要求，才能讓墨水在其表面的鋪展?jié)櫇裼型昝辣憩F(xiàn)，這些都需要設(shè)備及工藝等達(dá)到一定門(mén)檻。
但無(wú)論如何，噴墨印刷制程會(huì)是國(guó)內(nèi)廠商實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)，以繞過(guò)韓廠在設(shè)備和材料上提前設(shè)下的壁壘，由國(guó)內(nèi)廠商如華星及天馬微等，合作成立的廣東聚華，就是為了更好的實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)。當(dāng)然三星也不會(huì)眼睜睜的看著競(jìng)爭(zhēng)者后來(lái)追上，近年來(lái)也積極的投入噴墨印刷制程及專(zhuān)利布局，若真能搶先一步應(yīng)用在其QD-OLED面板上，三星在市場(chǎng)上的地位恐怕會(huì)更加不可動(dòng)搖。
近年來(lái)蔚為風(fēng)潮的量子點(diǎn)顯示技術(shù)，其實(shí)與OLED及LCD本質(zhì)上沒(méi)什么關(guān)系，還有MiniLED和Micro LED也不只是尺寸的差別。最后就來(lái)簡(jiǎn)單的介紹一下，這些新興技術(shù)到底怎么區(qū)分。
所謂量子點(diǎn)，其實(shí)是一種半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，可以把激子（Exciton）從三個(gè)空間方向上束縛住，且發(fā)光頻率會(huì)隨著這種半導(dǎo)體尺寸的改變而變化，意即通過(guò)調(diào)節(jié)這種納米半導(dǎo)體的尺寸，就可控制其顏色，且具有很高的光穩(wěn)定性。
基于這些特性，理論上這種熒光材料甚至可以制造出接近自然光的連續(xù)光譜效果，色域非常廣，且壽命更長(zhǎng)，有成為終極顯示技術(shù)的潛能。簡(jiǎn)單來(lái)講，這是一種能夠優(yōu)化光源的技術(shù)，且不會(huì)有OLED的烙印問(wèn)題。QD技術(shù)最早還是應(yīng)用在LCD等非自發(fā)光顯示器上，而后才被研究如何應(yīng)用在OLED上。目前兩者通常會(huì)以QLED及QD-OLED來(lái)區(qū)分。
發(fā)展積極，量產(chǎn)難言
QLED雖然同樣如LCD需依靠背光源，也承襲了其缺點(diǎn)，但透過(guò)量子點(diǎn)薄膜（QDEF）能發(fā)出更純的色彩。而三星近年來(lái)積極發(fā)展的QD-OLED則是更進(jìn)一步，直接用藍(lán)色OLED光源，激發(fā)不同粒徑大小的量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成紅光和綠光。不僅性能提升，成本「理論」上也將低于原有的WOLED技術(shù)，加上噴墨印刷制程，有望使其產(chǎn)品能繼續(xù)稱(chēng)霸市場(chǎng)。不過(guò)目前來(lái)看三星理想中的QD-OLED技術(shù)，由于光轉(zhuǎn)換率仍偏低，雖然近期不斷有樂(lè)觀消息傳出，但總體上商業(yè)化準(zhǔn)備還不足。
理想中的真正量子點(diǎn)顯示技術(shù)是最右側(cè)的電致發(fā)光（Electroluminescence，EL），已不再需要進(jìn)行色轉(zhuǎn)換，目前還未有明確命名。（Source：Samsung Display）
事實(shí)上，要制造量子點(diǎn)并不容易，材料結(jié)構(gòu)至少要縮到100納米以下，所以對(duì)制程要求更高，且實(shí)際上能采用的材料仍是有限，雖然在2006年首個(gè)量子點(diǎn)技術(shù)顯示器就已問(wèn)世，但量子點(diǎn)材料往往容易受熱影響，很難使用真空蒸鍍量產(chǎn)，只能依賴(lài)噴墨印刷的進(jìn)展。所以目前市面上所見(jiàn)的量子點(diǎn)電視，基本上是與LCD雷同的QLED，而非QD-OLED。如今三星較為成熟的也是無(wú)機(jī)材料噴墨印刷術(shù)。
而大陸方面也有不小的進(jìn)展，在CES 2019展上，華星光電也同樣發(fā)布了一種混合OLED與QLED的技術(shù)H-QLED，且采用噴墨印刷，而在CES 2020，更展出了柔性O(shè)LED噴墨印刷面板，近日還注資了日本JOLED，可望取得相關(guān)技術(shù)，不過(guò)這些產(chǎn)品都還未有量產(chǎn)消息。
其實(shí)與三星的技術(shù)路線圖比較，H-QLED 仍是與 QD-OLED 相似的技術(shù)。
集邦調(diào)研分析師表示，新興顯示技術(shù)瓶頸克服不易，QD-OLED最快可能也要2021年才會(huì)問(wèn)世，就算是目前大陸已開(kāi)始鋪陳產(chǎn)線的OLED噴墨印刷技術(shù)仍有ppi偏低的問(wèn)題，真正成熟要等2022年以后才比較有望。
MiniLED到Micro LED的曖昧
不過(guò)目前討論度高的，可能還不是量子點(diǎn)技術(shù)，而是同樣被視為高階顯示技術(shù)的Micro LED與MiniLED。Micro LED是指「微發(fā)光二極管」，而MiniLED正式名稱(chēng)為「次毫米發(fā)光二極管」，兩者尺寸基本上以100微米為界，約0.1毫米。不過(guò)如Micro LED已有3微米以下的原型，且技術(shù)難點(diǎn)也并不在于生產(chǎn)微縮晶粒。
其實(shí)最早也沒(méi)有Mini及Micro之分，只是廠商為了與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手做出差異化，所以導(dǎo)致越來(lái)越多定義，甚至近年來(lái)還有Nano LED的說(shuō)法，但Micro LED已被視為是終極技術(shù)了，真到了納米級(jí)反而難發(fā)光。不過(guò)較值得一提的是，RGB MiniLED就不只是做為背光，而是直接用來(lái)顯示，不過(guò)盡管寬色域及鮮艷度等性能直追OLED，但成本仍相當(dāng)驚人，基本上還是很利基。
三大顯示技術(shù)的結(jié)構(gòu)比較。（Source：科技新報(bào)）
整體而言，MiniLED仍被視為是Micro LED的過(guò)渡，MiniLED大多用在傳統(tǒng)LCD結(jié)構(gòu)，微縮的是背光LED。而Micro LED則致力于直接封裝發(fā)光元件，能做到單獨(dú)驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)自發(fā)光，甚至性能更勝OLED，被業(yè)界譽(yù)為新藍(lán)海。雖然制程簡(jiǎn)化，但技術(shù)更困難，尤其是巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer）技術(shù)更將直接影響未來(lái)MiniLED的設(shè)計(jì)周期及Micro LED的量產(chǎn)契機(jī)。
巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的概念流程。（Source：科技新報(bào)）
所以如臺(tái)廠更積極的在發(fā)展MiniLED，而打算退出LCD市場(chǎng)的三星就直接將目標(biāo)放在Micro LED上。簡(jiǎn)單的說(shuō)，無(wú)論是Mini或Micro LED技術(shù)與之前討論的最大不同主要在于后段制程，從巨量轉(zhuǎn)移、封裝測(cè)試，甚至到維修都是很大的挑戰(zhàn)。且如今隨著技術(shù)進(jìn)步MiniLED尺寸的定義可能還會(huì)越來(lái)越小，未來(lái)50微米以上可能都還是被稱(chēng)做MiniLED。
最后值得一提的是，目前臺(tái)灣地區(qū)廠商所稱(chēng)的MiniLED，與大陸常講的MiniLED顯示，概念上并不太一樣。臺(tái)廠所指，的確是微縮晶粒尺寸，而大陸就更突顯在封裝方式上，若是MiniLED背光模塊，可用更密集的芯片排布來(lái)做成超薄光源。而放在自發(fā)光顯示，MiniLED也能做出更小的點(diǎn)間距封裝，兩者產(chǎn)品有一定的差異化。
