LED英文全稱為light emitting diode,它其實就是發(fā)光二極管,可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。真正的LED顯示屏,其實可以分為發(fā)光二極管顯示屏和有機發(fā)光二極管顯示屏兩類,也就是我們說的LED屏和OLED屏。需要注意的是這里說的LED屏,并不是電視廠商弄出來的基于液晶屏優(yōu)化背光的LED屏,而是利用LED自發(fā)光特點實現(xiàn)顯示的LED屏,我們在商場戶外看到的一些大屏就屬于這一類。
LED顯示屏(發(fā)光二極管顯示屏):
目前商用的LED顯示屏按照顯色可以分為單色屏和彩色屏。單色屏我就不具體說了,這里聊它沒有太大的意義,我就主要說一下彩色屏。彩色LED顯示屏是以紅、綠、藍三色LED組成基本發(fā)光元素,并以點陣方式排布。LED顯示屏通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)構(gòu)成,通過控制系統(tǒng)控制LED的亮滅來發(fā)出不同色光,進而成像。但是由于LED直徑較大,因此同色像素之間的距離也較大,形成點間距,所以我們常稱為點間距屏。
從應(yīng)用場景來看,點間距屏可以分為室外屏和室內(nèi)屏。室外屏我們比較常見,比如一些商場的戶外廣告屏。室外屏的屏體具有密封防水能力,顯示面板的光電點采用的是純色超高亮度的發(fā)光二極管,所以顯示效果真實自然,但是室外屏的點密度較低,只適合觀看距離在十幾米以上觀看,近距離易察覺到明顯的顆粒感。
而室內(nèi)屏的顯示面板采用的是柱狀平頭發(fā)光二極管,可視角度相對大一些,理論可以達到150°,更適合下圖這種室內(nèi)觀看角度大的應(yīng)用場景。室內(nèi)屏的點密度相對較高,像素直徑一般為1mm到3mm,間距在5mm以內(nèi),但是觀看距離依然需要幾米之外才能消除顆粒感,而且有害藍光對人眼的傷害遠(yuǎn)高于電視。
目前來看點間距屏還不具備應(yīng)用在toC的消費級產(chǎn)品上,但是可以預(yù)見LED自發(fā)光特性帶來的高亮、色彩優(yōu)勢讓它進入toC消費產(chǎn)品是大勢所趨,這也就引出了Micro LED屏,這是普遍認(rèn)為的LED屏的未來。Micro LED屏,即LED微縮化和矩陣化屏,相對于前面的點間距屏,最大的好處是采用的1-10μm的LED晶體,實現(xiàn)了0.05㎜或更小直徑的像素顆粒,近距離觀看也可以獲得細(xì)膩的視覺觀感。同時繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應(yīng)時間快等特點,又具有自發(fā)光無需背光源的特性,體積小、輕薄,還能輕易實現(xiàn)節(jié)能的效果。
但是消費級顯示屏必須達到零像素缺陷,而Micro LED屏制作工藝復(fù)雜,需要先以類似硅芯片的制造工藝進行生產(chǎn),然后再轉(zhuǎn)移到布滿針柵的底板,連接其超小型LED的電極。如果要打造一塊4K的Micro LED屏,就必須安裝2,500萬個超小型LED的電極,每個電機的大小接近一個花粉粒那么小,其定位精確度更要達到1μm,每次操作都可能出現(xiàn)差錯,導(dǎo)致Micro LED顯示屏良品率極低。
OLED顯示屏(有機發(fā)光二極管顯示屏):
聊完發(fā)光二極管顯示屏,再來聊聊大家相對更熟悉的OLED屏,OLED屏如今被廣泛應(yīng)用于手機上,我們熟悉的華為mate20 Pro、小米9、iPhone XS Max、三星S10的屏幕都屬于OLED屏。OLED屏本質(zhì)上屬于電致發(fā)光屏,它是在半導(dǎo)體、熒光粉為主體的材料上施加電而光的。網(wǎng)上關(guān)于OLED的詳細(xì)介紹已經(jīng)很多了,我就不聊那么詳細(xì)介紹了,直接進入正題,有機發(fā)光二極管顯示屏未來又可以做到怎樣的程度呢?
這幾年OLED在真空蒸鍍、旋涂、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印上都有許多的突破,也讓OLED屏在產(chǎn)品的應(yīng)用上越來越廣泛,而OLED屏的亮度、色彩、壽命也都有大幅的提升。當(dāng)然如果說到應(yīng)用上,柔性O(shè)LED和微顯示OLED毫無疑問是OLED的熱點方向,尤其是柔性O(shè)LED,近日MWC2019上,三星、華為接連發(fā)布了折疊屏手機引起了大家的廣泛關(guān)注,所以我就重點聊聊柔性O(shè)LED。
柔性O(shè)LED和普通OLED最大的不同在于基片,柔性O(shè)LED采用的是塑料基片,相比于玻璃基片,平整度較差,基片表面的突起會給膜層結(jié)構(gòu)帶來損傷。而折疊屏手機也存在類似的問題,折疊屏手機不僅需要解決屏幕展開后平整度的問題,同時還要考慮長時間反復(fù)折疊,基片對膜層結(jié)構(gòu)造成的損害,是否會導(dǎo)致屏幕顯示出現(xiàn)問題,影響產(chǎn)品可靠性。
除此之外,由于塑料基片的水、氧透過率低于玻璃基片,容易加快元器件的老化,所以這幾年各家在柔性O(shè)LED的基片材質(zhì)上的改進還是付出了不少努力的,這也是我們能在今天看到折疊屏手機的基礎(chǔ)保障。柔性O(shè)LED給手機帶來了突破性的ID設(shè)計。而說到未來,我認(rèn)為微顯示OLED其實也會大放異彩,如OLEDOS顯示技術(shù)(硅片上的有機發(fā)光二極管)。
OLEDOS能集成控制電子線路,使得顯示器成本降低、體積大幅縮小,還可以用于微型投影設(shè)備。它和我們熟悉的Google眼鏡上采用的LCOS技術(shù)(硅片上的液晶)類似,但是由于OLEDOS是主動發(fā)光,不需要背光源,所以在功耗上會有很大的優(yōu)勢,除此之外OLEDOS還具備視角廣、響應(yīng)速度快、低成本及低壓驅(qū)動的特點。所以我認(rèn)為未來OLEDOS的成熟和廣泛應(yīng)用,也許真的可以給我們帶來長續(xù)航、功能更豐富智能眼鏡,而且沒準(zhǔn)有一天手機ID設(shè)計、交互也會因為OLEDOS顯示技術(shù)而出現(xiàn)巨大的變化哦。(可查看:oled拼接屏與液晶拼接屏的區(qū)別對比)
既然說到了OLEDOS用于微型投影,那么自然要再來聊一聊我們的主場LED光源投影?!禝DC2018年第三季度中國投影市場跟蹤報告》顯示,LED光源產(chǎn)品銷量累積已經(jīng)超過143萬臺,同比翻番,根據(jù)IDC的分析預(yù)測來看,未來五年,LED光源投影依然會有很大的增量。
LED全彩屏和OLED屏有一個很重要的共同點,那就是它們的像素是由RGB三原色構(gòu)成的,它的好處是可以帶來色彩上的大幅提升,讓顯示顏色更純。下圖是一個簡化的光學(xué)模塊,可以看到,LED光源投影的顏色是通過紅、綠、藍三種顏色的LED陣列混色實現(xiàn)的,所以相對于依靠熒光粉激發(fā)三原色的傳統(tǒng)投影來說,LED光源投影的色彩上其實是有較大優(yōu)勢的。(LCD液晶拼接屏、OLED柔性屏、透明屏、LED顯示屏如何選擇)
近幾年光學(xué)實驗室在LED投影的亮度提升上付出了許多努力。LED投影亮度提升的難點主要在紅光LED陣列亮度的限制,R光相對于G光、B光的亮度要低,而且十分嬌貴,溫度一高亮度就會下降,所以在投影散熱上投入了很大的精力。H1到H2雖然ID沒有明顯的變化,但是為了提升亮度,內(nèi)部結(jié)構(gòu)上做了許多的調(diào)整,讓R光的溫度穩(wěn)定在亮度的最佳甜點。同時,光學(xué)實驗室在H2上還嘗試了采用了四光路設(shè)計,增加了一條BP光路,再利用不同顏色的LED陣列點亮?xí)r間以及能量特點,在不影響色彩表現(xiàn)的情況下,將LED光源投影的亮度提升到了新的高度。未來LED投影還會存在很大的增量,光學(xué)實驗室也正在通過對光學(xué)的持續(xù)研究以及技術(shù)上的創(chuàng)新,不斷提升LED投影的體驗。