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苹果X为什么那么贵?一文浅析LED、OLED、Micro LED技术

来源:航空航天

  发布:cici

关键词:苹果X 液晶显示器 激光技术

2018-08-22

一、    LCD ( Liquid Crystal Display)液晶显示器


 

我们由LCD入题!提到液晶,液晶电视无疑是大家联想到最多的词。其液晶显示器简称LCD(Liquid Crystal Display),采用的是一种介于固态和液态之间的物质,具有规则性分子排列的有机化合物。当加热时,其呈现透明状的液体状态,冷却后出现结晶颗粒的混浊固体状态的物质。

用于液晶显示器的液晶分子结构排列类似细火柴棒,被称为Nematic液晶,采用此类液晶制造的液晶显示器也就称为LCD(LiquidCrystal Display)。而液晶电视是在两张玻璃之间的液晶内,加入电压,通过分子排列变化及曲折变化 再现画面,屏幕通过电子群的冲撞,制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。

按照背光源的不同,LCD可以分为CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)冷阴极荧光灯管和LED发光二极管(Light Emitting Diode)

CCFL的优势是色彩表现好,不足在于功耗较高;LED 的优势是体积小、功耗低,因此用 LED 作为背光源,可以在兼顾轻薄的同时达到较高的亮度。其不足主要是色彩表现比 CCFL 差,所以专业绘图 LCD 大都仍采用传统的 CCFL 作为背光光源。

需要注意的是:许多用户认为液晶显示器可以分为LED和LCD,这种认识在某种程度上属于被广告误导了。

正解:LCD包括LED。


 

二 .LED(LightEmitting Diode),发光二极管


 


 


 


 

 

谈到LED老百姓第一反映就是节能,没错,LED节能灯,既节电,又照明。

LED,发光二极管(Light Emitting Diode),是一种有镓、砷与磷的化合物制成的二极管,其核心是由P型半导体和N型半导体晶片,在P型、N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合形成激子时,就会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转化为光能。这种龙注入式电致发光原理制成的二极管,就叫做发光二极管,也就是俗称的LED,当他处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就会发出紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关,光的颜色与构成材料有关。通常,磷砷化二镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

LED的优点则是属于冷性发光,使用寿命长,消耗电力大约是传统钨丝灯泡的十分之一,污染低、体积小和反应速度很快。

 

三.OLED(Organic  Light Emitting  Diode),有机发光二极管


 

OLED又称有机电激光显示。OLED的基本结构是有一薄而透明的具有半导体特性的铟锡氧化物,与正极相连,再加上另一个金属阴极。整个结构层中包含:空穴传输层、发光层、电子传输层。在电场的作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动,分别向空穴传输层和电子传输层注入,迁移到发光层。当而正在发光层相遇时,产生能量激子,从而激发发光分子产生可见光。当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红绿蓝光,按照三基色原理形成基本色彩。

简单地说,OLED是通过有机化合物来自发光并且保存电力。

LED与OLED是当今发光与显示领域最热门的技术与材料,就本质来说,两者都是半导体发光器件,LED采用了无机材料,而OLED采用的是有机材料。

由于材料不同,构造不同,加工工艺也不同,所以有很多差异,下面列出了LED与OLED的一些比较特点:


 

 

从上面可以看出,LED和OLED用于显示领域具有一些共同的相较于传统显示技术(CRT   LCD  PDP)明显的优势,如效能高,工作电压低,小型化,超薄、超亮等。

做了这么多铺垫,接下来回题,来说说Iphone X为什么那么贵。

先知道一下,在发布IphoneX之前,苹果手机全部是用的LCD屏。那么OLED有哪些优势特性,让苹果渐渐要抛弃使用了十年的LCD屏幕呢?

  1. 1.       OLED可弯折。三星的Note和S系列可以做曲面屏,而iPhone就没有,因为LCD屏,弯不了!

  2. 2.       OLED是屏下指纹技术的必然选择。因为只有OLED才能把屏下指纹排线和屏幕排线做在一起。

  3. 3.       OLED触屏反应快,因为它比LCD更薄,对手指操控更易捕捉。

  4. 4.       OLED功效更小。

  5. 5.       OLED色域更广,色彩对比度更鲜艳生动。

 

 

 
 

四、    Micro LED

Micro LED,微发光二极管,是将LED微缩至原来的1%,长度在100um以下,技术可将显示微米等级的红、绿、蓝三色的Micro LED搬移到基板上。每一个Micro LED可被视为一个像素,能够单独驱动点亮,呈现出画面细腻度更高、对比度很强的精致画面。

Micro  LED 在业内被认为是终极 LED,与OLED一样,都是由发光二极管构成,两者都是“自发光”,其可以提供与 OLED 一样的对比度和颜色表现,也一样轻薄。而由于两者材料的不同,理论上,Micro LED 在亮度、响应速度、对比度、色彩饱和度上都可能比 OLED 有更好的表现。而在显示密度上,Micro LED 可以进一步突破。

理论上,如果iPhone 8上采用 Micro LED,像素密度可以达到 1500ppi 以上。

PPI(Pixels Per Inch),像素密度,表示每英寸所拥有的像素(pixel)数目。手机屏幕的PPI当达到一定数值时,人眼就分辨不出颗粒感了。


 

 

通过上述两图对比,好奇的你就不难体会到Micro LED的巨大力量了吧~

现实使用中,OLED 必须减少白色画面与高亮度显示,才能达到省电效果,而 Micro LED 在功耗方面,可以比 LCD 低 90%,比 OLED 低 50%。

 

 

五、    总结

无论是LED还是OLED,目前都还存在适用局限性的问题。OLED技术已经渐趋成熟,随着生产工艺改进,有望在近几年逐步取代LCD。总体性能上无机LED还是更加有优势,但是在成本和工艺上存在问题,无法小型化。Micro LED 的实质,是 LED 的微型阵列,这也直接决定了其极高的技术难度

目前Micro LED制造成本仍比现有显示产品高3至4倍,厂商间都在努力降低成本。IHSMarkit 曾预测,Micro LED未来潜在市场规模约可达到300亿-400亿美元。MicroLED

在今天所处的状况和 15 或 20 年前 OLED 所处的状况是相似的。如果 Micro  LED 能克服巨量转移和成本问题,那么 Micro  LED 屏实现商用指日可待。然而目前离那个阶段还十分遥远,至少需要10 年以上的时间来孕育。

 

 

参考文献:

[1]王钧,梁景双.LED与OLED显示技术说明和应用分析[J].科技与企业,2014(08):361-362.

[2]闵杰. 挑战液晶和OLED,Micro LED为时尚早[N]. 中国电子报,2018-01-23(004).

[3]姚翀. Micro LED取代OLED?结论有点早![N]. 南方日报,2018-03-22(B03).