QNED、MiniLED和MicroLED區別分析

OLED曾經被認為是下一代高端電視的絕對贏家。然而，LCD不斷改進和縮小性能差距，新技術不斷涌現。其中，MiniLED、MicroLED和QNED作為高端電視應用的有利競爭者，引起了人們的廣泛關注。

概述

OLED一度被認為是高端電視市場的贏家，但LCD在這一領域的競爭力也越來越高。量子點(QD)、Dual-Cell、全陣列局部調光(Full Array Local Dimming，FALD)背光，和MiniLED背光等技術顯著提高了LCD的性能，同時利用了現有的LCD制造產線，并且幾乎不需要額外的資本支出。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在高端領域面臨著來自LCD的日益激烈的競爭，迫使LG多年來首次降低了WOLED面板的價格。與此同時，新的顯示技術和架構也在不斷涌現，其中包括噴墨打印OLED、電致發光QDs、QD-OLED、MicroLED、QNED。致力于發展下一代高端顯示技術和產品，三星最終也決定關閉了其所有LCD產線。

MiniLED

效益

全陣列局部調光(FALD)是改善LCD對比度，減少在黑暗背景下顯示的明亮物體的光暈效應（halo）的有效方法，如黑暗天空中的行星和恒星、煙花、燭光等。

若增加分區數量到5000多個，LED數量超過10，000個，MiniLED可進一步使更多的觀眾在圖像質量上的體驗接近與OLED，或無法察覺差別。此外，MiniLED比傳統LCD減少高達50%的功耗，并使亮度調節明顯優于OLED。

架構

MiniLED背光的設計涉及性能、成本和外觀（厚度）之間的復雜權衡。LED Chip尺寸和數量將影響亮度、厚度、對比度、成本和量產性?；宓倪x擇也受到成本、量產性和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。這需要更嚴格的PCB規格：平坦度、粗糙度等，以確保精確固晶需求。

上萬顆的MiniLED固晶也是一個巨大的工作量。標準的LED芯片打件設備不能提供足夠的放置精度和產能銷量。因此需要新一代的固晶設備。高精度固晶機通常也在相對較小的工作區工作。隨著電視尺寸的增加，現在通常達到65“、75”或以上，MiniLED背光燈板必須以模塊拼接的方式組裝。對于PCB，電連接通過電路板走線鏈接到驅動IC和其他組件所在的PCB背面。PCB板可以有多層，以允許信號的復雜走線，并實現無縫、無間隙的組裝。對于玻璃板，模塊拼接成為一個問題，因為信號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。

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生間距不連續的面積減小。柔性連接器是目前首選的選擇，盡管一些面板制造商已經開發了直接沉積在玻璃邊緣的邊緣連接器。

驅動

無源矩陣(PM)是LCD?FALD背光的標準。它非常適合于具有較少分區的顯示。但當分區數量增加到幾千個以上時，PM驅動性能下降和驅動IC數量增加，導致成本上升。

利用玻璃基薄膜晶體管(TFT)背板可以實現有源矩陣(AM) MiniLED背光驅動。然而，驅動LED芯片所需的高電流需要特殊的TFT設計，需要大的溝道?；蛘?，TFT只能提供開關晶體管，而驅動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電路提供全驅動和補償晶體管和電容器的“Minidriver”概念如下圖。

MicroLED

MicroLED顯示器使用單個的、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”和圖案化。因此，MicroLED晶片需要現在別在4英寸到12英寸的晶片上制造，再單片化、轉移和組裝到顯示襯底。即可以從單個紅、綠、藍LED晶片實現RGB顯示，也可以采用藍色LED晶片結合紅綠量子點轉換為白光。

作為一種自發光技術，MicroLED保留了OLED的所有優點：像素級調光、寬視角等。它還可以提供更高的亮度。作為一種穩定的無機材料，MicroLED穩定耐用，消除了OLED的去點：殘像的風險和復雜昂貴的封裝需求。

特別是對于電視應用，MicroLED還提供了一個獨特的特性：因為它們不需要像LCD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建任意大尺寸的顯示器（如下圖）。

這種模塊化設計提高了制造成品率，并可以顯著降低大型顯示器的成本，簡化運輸、交付和安裝100以上尺寸的“巨型”電視。

挑戰

MicroLED顯示屏面臨的很多挑戰，包括組裝、小尺寸MicroLED的效率、驅動、良率和返工維修等。MicroLED模塊的拼接帶來了額外的挑戰。模塊必須無邊框，縫合和裝配絕對完美無瑕，無論是機械上還是每個模塊的校準（顏色、亮度、對比度……)。信號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”），要么通過每個模塊的邊緣，如下圖。

目前正在探索各種技術和架構，以便能夠從模塊的前面到后面進行信號路由。其中包括TGV、環繞電極、柔性TFT背板。

QNED

"QNED"代表"Quantum Nano-Emitting Diodes"（量子點納米發光二極管）。QNEDs是由韓國大學、PSI和三星聯合開發的。

QNEDs由微米到納米尺度的LED"棒"組成，通常為 2-3微米長，0.5微米直徑，自組裝起來。棒狀的μLED生長、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稱交流電壓（950 kHz時典型為0- 30V)。這產生了一個力，使"棒"垂直于電極對齊，然后蒸發溶劑，并沉積連接電極。最后再加上散射粒子和顏色轉換（QD材料）并進行封裝，如下圖。

潛在效益

QNED顯示結構和制造工藝與QD-OLED類似。QNED可以解決一些與QD- OLED相關的主要挑戰，方法是取代脆弱、低效率、藍OLED材料多層堆疊，具有穩定、長壽命、高效率的QNEDs無機"涂層"。

QNED是使用噴墨打印(IJP)自組裝的。IJP已經用于OLED封裝的生產。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轉換層。每個QNED像素包含10x到幾個10的QNED。這種余量利于良率與修復，相較于Micro LED。

挑戰

就像MicroLED或QD-OLED一樣，QNED技術尚未在批量制造中得到證實。許多潛在的挑戰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)至少應與當前商用藍色OLED材料相當，即>6%。由于它們可以承受比OLED更高的驅動條件，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。就像標準的μLED一樣，蝕刻會造成表面缺陷，從而顯著降低內部效率。這種固體的、納米尺寸LED棒，噴墨打印沉積可能會帶來各種挑戰，如打印機噴嘴堵塞，聚合、像素庫中的非均勻重分區（“咖啡環”效應）等。該過程還必須保證每個像素中有足夠的QNED點亮，以控制在像素/像素變化在可以通過驅動來補償的范圍內。通常，只有60-80%的QNED在組裝后能運行。

出于成本考慮，每個子像素的QNED數量不能超過幾個10，因此必須確保這將導致每個像素中有足夠的"棒"點亮以滿足亮度要求。

結論

電視行業正處于一個十字路口，液晶顯示器占據主導地位，但產線建置完成后幾乎沒有差異化的機會。

MiniLED背光技術，可以使用現有的LCD產線，需要很少的投資，將面板的價值借助背光來提升。

MicroLED具有特殊性優勢，可以實現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技術相關的一些主要挑戰，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中得到證明，一些基本的挑戰仍然存在。

與此同時，OLED仍然在成本和性能的權衡中持續提升。大多數OLED面板制造商正積極致力于噴墨打印的RGB OLED和電致發光QD，如果成功，這也可能贏得下一代高端電視的戰斗。

編輯：黃飛