顯示技術發展史：Mini LED是過渡技術嗎？

電子發燒友網報道（文/吳子鵬）數字時代，作為信息顯示載體和人機交互窗口，顯示屏可以說是無處不在，包括智能家居、智慧座艙、智慧醫療和社會傳媒等場景基本都是依托屏幕為信息顯示的載體。當前，創新型顯示技術不斷涌現，屏幕不僅越多越輕薄，同時柔性顯示技術取得了巨大的進步。

實際上，顯示器到今天已經有超過一百年的發展歷史，期間經歷了很多代不同的主流顯示技術，逐漸形成了今天顯示多樣化的繁榮局面。

CRT時代

CRT（Cathode Ray Tube，陰極射線管）是第一代主流的顯示技術，1897年Braun博世發明了這種技術，后來被引入到顯示行業，成為20世紀最主流的顯示技術。CRT顯示器主要由電子槍、熒光屏和玻璃外殼三大主體組成。如果更細分去看，CRT顯示器包括屏幕玻璃、熒光粉、鋁膜、內石墨層、外石墨層、偏轉線圈、第一/二/三/四陽極、陰極、控制柵極、燈絲和高壓嘴等部分組成。

CRT的成像原理是，當燈絲發熱時，陰極發射電子束流，并且電子束流隨著柵極和陰極的圖像信息發生變化，然后這些電子束流經過陽極加速，以及場偏轉圈調整，最后高速地打在熒光屏幕上，屏幕上形成了不同的灰度，完成圖像顯示。

1907年，俄國科學家Boris Rosing第一次將幾何圖形通過CRT技術顯示在屏幕上，不過這并不是歷史上第一臺顯示器。第一臺顯示器誕生于1922年；然后在1925年貝爾德發明了第一臺電視機；1936年，第11屆柏林奧運會首次實現電視實況轉播，加速了CRT電視的普及。

在中國市場，第一臺CRT電視誕生于1958年，是一臺黑白電視，國人后來給CRT電視起了很多通俗易懂的名字，包括“背頭”和“大屁股”等。1970年，中國誕生了第一臺彩色的CRT電視，通過紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色組合產生彩色視覺效果，電子束發射槍中配備三個陰極，分別轟擊不同的熒光體完成顯示。

上世紀80年代和90年代是CRT電視在國內大規模普及的階段，不過由于這種顯示技術笨重的外形，最終還是敗給了LCD顯示技術。

流行至今的液晶顯示

實際上，LCD在1964年就誕生了，并于1968年成為液晶顯示器。不過，在技術發展的初期，由于CRT技術更為成熟，LCD在響應時間、色彩還原度、分辨率等方面均無法和CRT抗衡，只能用作電子計算器、電子表這樣簡單的數字顯示。在1968年-1971年間，主要使用動態散射技術制作液晶顯示器，也被稱為DS-LCD，不過這種方式很容易破壞液晶，因此存在時間并不久。

從1971年到1990年，產業界相繼研發出了TN-LCD（扭曲向列相液晶顯示器）和STN-LCD（超扭曲向列相液晶顯示器）。到了STN-LCD階段，液晶顯示的性能已經得到了大幅改善，在分辨率、視角和對比度等方面已經開始領先CRT顯示技術。

1988年，TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）問世，日本廠商在這方面大幅度領先，TFT-LCD讓液晶顯示生產成本大幅度下降，最終超過了CRT的市場份額。TFT-LCD后來又發展成為IPS，也被稱為“Super TFT”，是一種平面轉換屏幕技術。IPS當前已經衍生出IPS、S-IPS、AS-IPS、IPS-PRO等多個分支。

從面板類型來看，在TN-LCD和IPS發展的同時，以夏普為首的產業鏈還發明了VA液晶面板，實際上也是TFT-LCD的一個變種。和TN-LCD一樣，VA液晶也屬于軟屏，可以用于制作曲面屏。而IPS則是硬屏，不過具有優秀的全視角特性、動態清晰度、色彩還原效果。

發展至今，TN-LCD、IPS和VA都有了自己的主陣地。其中，TN-LCD憑借制造成本低、響應速度快等優勢在電競顯示器市場成為主流；IPS由于色彩鮮明且飽滿自然，同時還能展現出無拖影、拖尾的動態高清畫面，主要用于專業顯示器，面向攝影、設計、視頻剪輯等場景；VA液晶比較高的寬容度與對比度，黑色與白色更純粹，以及柔性特性，主要用于高端電視和市面上大部分曲面屏。

曇花一現的等離子技術

在LCD稱霸全球顯示市場的同時，除了需要打敗原來的霸主CRT，也面臨著同期等離子技術的競爭。

等離子顯示技術誕生于1927年，隨后在1964年被正式應用于顯示器領域。等離子技術誕生于美國，不過真正的發展卻是在日本。美國公司曾希望將等離子技術用于顯示器和電腦顯示屏，最終效果都不理想。1994年，松下電器開始跟Plasmaco共同發展彩色等離子技術，后者于1996年被松下收購。上世紀90年代，等離子技術主要的研究者是松下和富士通，隨后飛利浦、先鋒、三星、LG和長虹加入進來。

2006年的統計數據顯示，當時全球液晶電視和等離子電視的出貨量相當。隨后，等離子技術開始陷入技術流派的爭端，市場端的表現逐漸被液晶壓制，最終2013年末松下宣布停產等離子面板。

未來主流的OLED

OLED的誕生是一個偶然的發現。1979年，就職于美國柯達公司的鄧青云博士由于忘記帶東西，再返回實驗室時意外發現有機蓄電池在發光，于是OLED的研究便開始了。全球首個商用OLED正是來自柯達，發布于1987年。一經發布，OLED便展現出了更薄、更黑、響應更快的特點。

2005年之前，OLED的技術發展由柯達、先鋒和UDC主導，這期間業界發現了OLED的柔性特性，并在汽車、相機和顯示器等設備上先后實現了OLED的商用。同時，柯達在1998年和三洋公司聯手，實現了全彩OLED。

2005年，三星投資8.5億美元建設AMOLED產線，從此OELD進入產業成熟期，三星也成為OELD主要的供應商之一。

OLED有兩條技術路線，一個是PMOLED，另一個是AMOLED。PMOLED制程相對簡單，結構單純，但是不能做成大尺寸且顏色顯示豐富度不夠，于是曾經用于手機的外屏；AMOLED結構復雜，成本較高，但是色彩更加豐富，可以制備各種尺寸，因此目前AMOLED是產業主流。

在智能手機市場，率先商用AMOLED的是西門子，不過真正讓其成為高端機標配的是三星。從第一代Galaxy S系列開始，三星將高端旗艦和AMOLED深度綁定，并且每一代三星旗艦手機的屏幕都領先業界至少一代。2017年，蘋果在iPhone X上首次使用了AMOLED。

在電視市場，索尼在2007年推出了一款OLED電視，但市場反饋一般。隨后LG于2013年進入OLED電視市場，使得OELD電視成為高端電視的主流。當前，LG和索尼是主要的OELD電視品牌。其中LG幾乎壟斷了全球OLED電視面板供應，并將82%的產能給了LG和索尼，剩余份額由海信、創維、小米等品牌瓜分。

充滿想象的Micro LED

Micro LED即LED微縮化和矩陣化技術。LED的技術史可以追溯到1907年，不過紅光LED商用已經到了1962年。然而，此后的三十多年里，產業界都沒有攻克藍光LED技術，直到1994年日本科學家中村秀二利用GaN基底研制出藍光LED，這才讓全彩LED得到了發展，并為白光LED奠定了技術基礎。

傳統LED主要有兩大應用方向，一個是作為背光源，在手機、數碼相機、電視、顯示器等領域應用廣泛；還有一個直顯，主要用于商用拼接大屏。

從LED到Micro LED，中間還有一個跨度，那就是Mini LED，這種新型顯示技術目前是各大廠商布局的重點。不過，有分析人士認為，Mini LED是過渡產品。Mini LED和Micro LED在芯片尺寸上有所不同，其中Mini LED芯片尺寸介于 50-200μm 之間，Micro LED則是小于100μm；在芯片制備上兩者有著巨大的差異，Mini LED還需要藍寶石襯底，Micro LED則完全不需要了。

如果從直顯方面來看，Mini LED確實就是從LED到Micro LED的過渡產品。在此過程中，產業界將陸續驗證巨量轉移和先進LED封裝等技術，為了Micro LED商用做準備。不過，目前大放異彩的是Mini LED背光，在這方面Mini LED是獨一無二的，因為Micro LED并不會用于背光。因此，可以說Mini LED背光是傳統LCD未來發展的大趨勢，繼續延伸LCD的技術壽命。

講回Micro LED。自2001年日本Satoshi Takano團隊發布一組Micro LED陣列后，至今這項技術也已經發展了超過二十年，不過由于從傳統藍寶石襯底到硅襯底，巨量轉移等技術依然在困擾著Micro LED的發展，離規模性商用還有很遠的距離。但Micro LED的潛力是不容忽視的，通過對LED薄膜化、微縮化和陣列化，Micro LED繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等，并且Micro LED帶來顯示解析度方面的巨大提升，再加上節能、結構簡易、體積小、薄型等優勢，產業界將持續對Micro LED進行投入。

預計2024年，Micro LED將迎來商用元年，首批產品將是手表、VR等便攜設備，以及高端電視。

寫在最后

顯示屏作為人機交互的窗口，在數字化和智能化的推動下，必將持續更新相關技術，不斷有新型的顯示技術面世。如今，LCD憑借成熟的產業鏈優勢，加上Mini LED背光的加持，仍將在顯示市場占據很長時間的主流。不過，OLED接棒是遲早的事情。除了顯示技術不斷更新，顯示器視頻接口等配套技術也在高速發展。這些技術疊加在一起，不僅給人們帶來了更好的視覺享受，同時也讓人們的生活越來越富有科技感。