液晶顯示技術不斷進步，從最常聽到的LCD、LED、OLED，到現(xiàn)在業(yè)界最熱門的顯示技術MicroLED、MiniLED、MicroOLED，你是否曾想過要搞懂，卻又看得一頭霧水？對此，這里將從科普的角度簡單介紹這些新一代顯示技術的特色，以及跟舊有技術的差別。

1  LCD、LED、OLED差在哪？

LCD面板最常使用TFT-LCD技術（Source：科技新報制圖）

目前LCD技術已經(jīng)相當成熟，用于一般電腦和電視熒幕，且成本低廉，成為消費產(chǎn)品的基礎技術。

一般液晶顯示器的顯像原理（Source：科技新報制圖）

了解LCD后，接著來介紹LED和OLED。

LED叫做「發(fā)光二極管」（light-emittingdiode），利用電能轉為光能，在半導體內正負極2個端子施加電壓，當電流通過后，電子與空穴相結合，剩余能量便以可見光的形式釋放，依照使用材料的不同，光子能量會產(chǎn)生不同波長的光。直顯式的LED常用于戶外電視墻或者紅綠燈，LED晶片則是目前電視、屏幕背光源與照明的主流產(chǎn)品。

LED技術是利用電能轉為光能。（Source：科技新報制圖）

而LED跟OLED的驅動概念相當相近，不過使用的材料完全不同。OLED叫做「有機發(fā)光二極管」（OrganicLight-EmittingDiode），基本結構是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上制作一層有機材料發(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。透過外界電壓的驅動下，正極電洞與陰極電子便會在發(fā)光層中結合，產(chǎn)生能量并發(fā)出光，因材料特性不同而產(chǎn)生R、G和B三原色，來構成基本色彩。

OLED技術（Source：科技新報制圖）

OLED與LCD最大的差異在于是否能自體發(fā)光，LCD需要LED背板和濾光片，而OLED能夠自體發(fā)光。

OLED雖然呈現(xiàn)的畫面鮮艷、功耗低、可以彎曲，但有機材料會氧化所以壽命相對較短，也會出現(xiàn)色烙問題，加上成本高、技術含量高，目前大都適用于小熒幕，好比手機屏幕。

MiniLED和MicroLED最直觀的差異就是LED晶體的顆粒大小，但從概念來看卻又有一點差異。MiniLED正式名稱為「次毫米發(fā)光二極管」，MicroLED是指「微發(fā)光二極管」，兩者晶體尺寸基本上以100 μm為界，約0.1 mm。

MicroLED技術結構（Source：科技新報制圖）

MiniLED被視為是MicroLED的過渡期，是傳統(tǒng)LED背光基礎上的改良版本，作為LCD面板的背光源使用；MicroLED則是新一代的顯示技術，將LED背光源微縮化、矩陣化，致力于單獨驅動無機自發(fā)光（自發(fā)光）、讓產(chǎn)品壽命更長，甚至性能更勝OLED，被業(yè)界視為下世代的顯示技術。

目前，MiniLED技術主要用于「多區(qū)背光顯示器」以及「大型RGB小間距顯示器」。MiniLED技術中的「多區(qū)背光調控」功能可達成分區(qū)調光，好比強化畫面的高對比度和高解析度，達到HDR效果，效果與OLED顯示器相近；另一個技術是使用MiniLED晶粒，打造出顯示畫素間距低于Pitch1.0 mm的大尺寸熒幕，除了提升LED顯示屏幕的解析度，還能創(chuàng)造新的顯示屏幕主流規(guī)格。

至于MicroLED則會帶來技術新突破，用途不僅限于背光源，因為MicroLED的晶粒到了肉眼難以分辨的等級，可以直接將R、G、B三原色的晶粒拼成一個像素點，變成「一個像素」的概念，不再需要濾光片和液晶層，也正因為這樣的技術特點與過往LCD顯示屏幕的發(fā)光結構完全不同，將為LCD產(chǎn)業(yè)帶來全新革命。

巨量轉移要將晶粒完整放到電路矩陣上，實際做起來非常困難。（Source：科技新報制圖）

除了可望為LCD產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)全新局面，未來MicroLED的應用范疇廣闊，包括AR/VR設備、車用屏幕、高解析度穿戴產(chǎn)品等。不過，MicroLED技術卻存在許多困難需要解決，從前期的磊晶技術瓶頸、巨量轉移（MassTransfer）良率、封裝測試問題，到后續(xù)的檢測、維修都是很大的挑戰(zhàn)，影響MicroLED能否量產(chǎn)。

不過在此之前，得先說明清楚OLED為何物，MicroOLED又是否僅是OLED的微縮版。

MicroOLED技術

OLED技術發(fā)展已久，材料大多為有機材料，不需背光模組透過各個像素發(fā)光，每個像素都可以發(fā)出獨立、某種顏色的光，且可以單獨打開和關閉，因此除了擁有出色且深邃的黑以及優(yōu)良的對比度，耗電量也低于傳統(tǒng)的LED與液晶顯示器（LCD）。

                  滿滿的OLED像素點（Source：shutterstock）

目前OLED技術也已經(jīng)應用在智慧型手機與電視顯示器，MicroOLED雖然只在名稱前加了個「Micro」，又源于OLED，但是生產(chǎn)更復雜的顯示技術，也有截然不同的市場定位，應用直指AR/VR顯示器領域。

MicroOLED主要是在兩層電極之間使用能夠發(fā)光的螢光有機材料，電流通過后會發(fā)出單色光，再透過濾色器生成所需的顏色。MicroOLED光源模組是將OLED蒸鍍到基板上，若是主要的硅基OLED則是蒸鍍到硅基板（半導體晶圓）上，除了帶有OLED自發(fā)光優(yōu)勢，面板厚度和體積也比以前更薄、更小、耗能更低，再加上響應時間短、發(fā)光效率高等特性，更容易實現(xiàn)高ppi（像素密度）。

這也正巧滿足AR/VR等頭盔顯示器、顯示鏡等需求。AR/VR技術雖然已經(jīng)問世多年，但因為技術本身尚未完善，實際體驗往往會面對暈眩、解析度低，以及體積大又昂貴的問題，若要解決暈眩問題，面板解析度要從現(xiàn)在的500ppi解析度提升到2000ppi才可以。

這便是MicroOLED的市場所在，雖說它沒有那么亮，也有著OLED的不同程度老化問題，難進攻大尺寸領域，但是MicroOLED在小尺寸領域具有明顯優(yōu)勢。隨著大家對AR/VR顯示應用從游戲、軍事，慢慢推廣到醫(yī)療、教育與零售業(yè)，市場擴大，連帶對于畫質、延遲等顯示要求也攀升，具備高解析度、輝度、對比及反應速度的新一代顯示技術就可以取得發(fā)展機會，目前MicroOLED更已經(jīng)應用在軍事、工業(yè)、醫(yī)療和商業(yè)智慧眼鏡。

MicroLED尺寸界定為75μm以下，不帶藍寶石襯底，制程方面MicroLED也是采用不一樣的磊晶技術，在晶片上整合的高密度微小尺寸的LED陣列，應用領域非常廣闊，從穿戴式裝置、頭戴式顯示器、AR/VR到光療技術都有，也因為MicroLED是無機材料，具有更高的亮度并且比使用有機材料的OLED更穩(wěn)定。

目前MicroLED最大難題則是如何將數(shù)百萬顆微小的LED精準轉移到背板上（巨量轉移）、以及后續(xù)的檢測與封裝技術，投資成本相當高昂。

相較之下，MicroOLED尺寸不一定局限在75 μm，OLED制程就會定義每個像素大小，MicroOLED主要是采用蒸鍍技術，如何將容易受到氧氣和水影響的有機材料，精準且均勻蒸鍍到基板上，真空鍍膜機、精密的金屬遮罩（Fine Metal Mask，F(xiàn)MM）將是制程重點之一。

目前已有多家廠商正研發(fā)MicroOLED，主要也是因為硅基MicroOLED技術是結合積體電路的設計制程CMOS制程和OLED技術，以單晶硅為有源驅動背板，例如日經(jīng)亞洲（NikkeiAsia）3月時透露，蘋果（Apple）找上長期晶片供應伙伴臺積電，將一同研發(fā)超先進顯示器技術MicroOLED。

除此之外，中國、南韓也一直沒有忽略這塊，中國京東方2018年以來一直與云南合資企業(yè)昆明京東方顯示技術一同開發(fā)MicroOLED，ELEC研究指出，京東方更計劃在2021下半年推出商用MicroOLED顯示器，應用主打AR/VR領域，蒸鍍設備則與南韓Sunic Systems合作。

韓國顯示及半導體設備廠商APSHoldings也在5月透露，南韓政府已找上他們負責一個MicroOLED顯示專案，APS將與其他開發(fā)商在2024年之前共同開發(fā)出4000ppi的AR眼鏡。

2020年法國Micro-OLED也宣布從兩家泛歐高科技投資者CipioPartners和Ventech處獲得800萬歐元成長型投資，推動開發(fā)整合AR模組。

MicroOLED的市場方向明確，在小尺寸領域有較明顯優(yōu)勢，應用范圍也沒有像OLED、MicroLED那么廣泛，也變成近年來的研究熱點之一，已有不少廠商投入并增強制造能力，滿足不同領域的需求，將是未來十年推動AR/VR和其他人機設備的重要推手，事實上2020年顯示展會也有多款MicroOLED產(chǎn)品現(xiàn)身，ppi更可達3000以上。

預計到2024年，全球微顯示器市場將達5000萬臺，包括AR/VR、智慧眼鏡、頭盔顯示器和抬頭顯示器。

來源：MicroDisplay、科技新報

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