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三星The Wall 7月上市!显示技术大盘点:LCD,OLED,QLED,QD OLED, Micro LED究竟该买哪台?


来源 :ZOL、 EDN电子设计技术、cnBeta、瘾科技


随着LCD液晶显示器逐渐取代传统CRT、等离子和采用投影技术的设备而逐渐占主导地位。当时OLED也已经兴起,却因一些技术上的不足而受到限制,通常用于可穿戴设备、智能手机和其他小型和(或)“一次性”电子设备中。


接下来的十年,从某种意义上来说技术的发展是完全可以预见的。屏幕越做越大,像素密度(即给定屏幕尺寸的分辨率)也越做越高,LCD仍是主流。传统的色彩平衡发生了变化(特别是蓝色光谱),随着技术的发展,强环境光下的可见性及其他历史遗留问题逐步得到解决,LG继续努力推进OLED进入电视、零售展示和其他大屏幕应用。


在美国佛罗里达州奥兰多举办的 InfoComm 2019 展会上,三星隆重推出了 The Wall Luxury 巨幕电视新品,大小从 73 英寸(2K 分辨率)到 292英寸(8K 分辨率)不等。为了更好地融入周围环境,其无边框显示屏的深度仅为 3 厘米,并且可以定制装饰框架。在你欣赏完节目之后,还可以将 The Wall Luxury 切换到显示各种艺术作品的环境模式。



三星在今年CES 2019展前活动上揭晓尺寸更小、拼接面积可以更大,同时单位显示密度更高的新一代Micro LED面板,并且宣布可让The Wall系列电视可拼接尺寸扩大到219吋之后,稍早更在新加坡举办Infocomm 2019活动宣布推出名为The Wall Luxury的拼接电视产品,让最大拼接面积增加到292吋,并且对应8K分辨率显示规格。


The Wall Luxury系列更可对应120Hz画面更新率,并且支援HDR与2000nits亮度表现,甚至最大拼接面积可达292吋的设计,几乎可让电视成为成为随时变换显示内容的装饰用「墙壁」。


而The Wall Luxury最小拼接尺寸则为73吋,对应分辨率则仅为1080P。



在先前想法中,三星认为除了可藉由Mirco LED可模块化特性,让使用者能依照装潢需求拼接符合需求的「壁挂电视」荧幕,或是配合可拼接特性应用在连网家电设备显示需求,甚至直接将Micro LED拼接成的荧幕当做室内装潢的一部分,让居家生活可以有更多数位化互动体验。


三星表示,The Wall Luxury 巨幕电视将于7月起在全球发售,但价格暂未公布。显然,其主要客户还是那些注重奢侈豪华的高端场所。



但是正如在2019年消费电子展(CES)的报道中所指出的,LG在OLED产品上的老竞争对手三星似乎正将其大屏幕的开发重新定位于QLED和microLED这两种替代技术,这有些令人惊讶。这两种技术虽然听起来很像,实际上却完全不同。了解这两种技术及其相对于LCD和OLED的一些实现细节,以及三星想用高利润率的专利技术赌一把的打算,就明白为什么要采用这两种技术了。我们来分析一下当前显示技术市场的领导者与后来者的王位之争。


LCD


LCD技术的基本优势在于它长寿,或者说在于它成熟,因为它已经蓬勃发展了几十年(也可以说超过一个世纪,看从什么时候开始算)。我从2010年的文章中拷了几张图和一些文字来简单回顾一下LCD技术。



传统的LCD像素结构很容易理解,但是这种结构发生极小的变化都会使结果产生很大的差异。向眼睛提供色彩最常见的方法是RGB子像素三元组,也有许多其他方法,例如左图中的PenTile排列。


通常,两个平行偏振片的偏振方向垂直,这阻挡了光的传输,从而产生可感知的黑色像素阵列。但ITO(氧化铟锡)可提供足够强的电场来改变中间液晶的调制特性,并转化为不同强度的透光率。


有源矩阵LCD使用TFT(薄膜晶体管)矩阵技术,每个像素至少分配有一个晶体管,以实现精确的列线到像素的相关性。显示控制器激活行线之后,将驱动列线上相关像素的电压。利用目前使用较多的扭曲向列型(TN)LCD,随着所施加的电压不断变化,液晶元件发生不同程度的扭曲,与偏光镜相互作用后可通过不同量的光。精确的电场控制与刷新模式调制技术相结合,可以生成任意值的每像素灰度。平面转换(IPS)LCD的出现满足了显示器用户对改善视角、更深的黑色及其他增强功能的要求。IPS LCD水平对齐液晶单元,并通过晶体端部对每个像素施加电场,每像素需要两个晶体管,这使得IPS技术比TN技术更加昂贵。


不断变化的扭曲和刷新调制技术使LCD能够动态校准每个像素的亮度,从而在范围极值之间产生纯黑、纯白和灰色阴影。子像素是LCD从白色背光源中产生颜色的关键。例如,传统VGA(视频图形阵列)分辨率面板307,200个像素中的每一个都包含三个近距离子像素,每个子像素具有相关联的红色、蓝色或绿色滤光镜,只有可见光谱部分才能通过。对子像素的选择性控制产生了纯色像素的错觉,抖动进一步欺骗眼睛和大脑,从而扩大了感知色调。


在之前的文章中我还提到,穿过液晶元件的光可能源于“周围环境产生的光通过镜面背板反射,通过背光自发光,或两者兼有。”如今,几乎所有LCD显示器都利用了背光,其最初由一排CCFL(冷阴极荧光灯)组成,但近年来被LED(发光二极管)阵列取代,实际上“LED电视”是一个误导的营销术语(基于LED的是背光,而不是它本身的显示元件)。更先进的LED背光采用了各种高尖技术,包括替代全光谱“白光”LED的RGB LED三元组群,以及在LED阵列内选择特定区域“局部调光”照明控制等,进一步扩展了显示器的色域、对比度范围和其他特性。


OLED


三星是“LED电视”这一营销用语滥用的“罪魁祸首”,恕我直言,我猜这可能是因为三星想要模糊其LCD和OLED显示器的区别。彼时其主要竞争对手LG刚开始加大OLED的促销力度(三星在2010年推出Galaxy S系列,成为首批采用OLED的智能手机制造商之一)。实际上,这两种技术是完全不同的,OLED具有自发光特性(用一个更文雅的术语就是“发射性电致发光”),显示屏根本不需要单独的背光。因此,OLED显示器非常薄并具有高度的柔软性,在今年的消费电子展上,LG甚至展示了一款可以“卷起”的OLED电视。


LG在CES上展示了一系列弧形OLED显示屏。(图片来源:David Benjamin)


您可能认为OLED没有背光所以功耗会比LCD同类产品更低,嗯,您是对的……只不过是有时候。再次引用我2010年关于OLED报道,“当以黑色显示为主时它们提供了极佳的功耗;但当以浅色显示为主时,例如常见的在浅色或白色背景上显示深色文本,它们的电池消耗可能会显著高于LCD/背光组合。”这也解释了为什么Android、Chrome OS、iOS及相关应用程序多采用“暗”显示模式。


QLED


几年前,三星在CES上展示了基于QLED的原型,现在它已有多种型号投入生产。由于相似的命名,你可能很自然地认为“QLED”是“OLED”的变体,事实上这两种技术是完全不同的。首先,QLED不会自发光,它像LCD一样,需要补充背光(因此名称中包含“LED”)。但是,它用称之为“量子点”的结构代替了LCD的液晶矩阵(因此名称中有表示量子点的“Q”)。引用维基百科的解释:


量子点(QD)是尺寸只有几纳米的微小半导体粒子,具有与较大的LED粒子不同的光学和电子特性,是纳米技术的核心主题。很多类型的量子点在被电或光激发时会发光,其频率可以通过改变量子点的大小、形状和材料来精确调整,从而实现多种应用。



量子点的特性介于体半导体(bulk semiconductor)和离散原子或分子之间。它们的光电特性随尺寸和形状而变化。直径为5~6nm的较大QD发射较长波长的光,产生橙色或红色等颜色;较小的QD(2~3nm)发射较短波长的光,产生蓝色和绿色等颜色,具体的颜色和尺寸根据QD的不同组成而变化。


正如您所了解的,QLED由于采用了成熟的LED背光技术,因此从技术上来说是某种程度的改进,而不是革命性的创新。虽然量子点的屏幕材料是一个突破,但它从概念上退回(至少在我看来)到了CRT中使用的红-绿-蓝磷光点屏幕。


QD-OLED


随着LED激发QLED材料发光的技术不断成熟,同时成本不断降低的情况下,三星开始研发利用蓝色光线激发QLED材料发光,从而形成显示效果的面板。


而这里面的蓝色光线,三星不用蓝色LED了,采用OLED其中的蓝色材料来激发红色和绿色的QLED发光。这就是QD-OLED的电视的基本原理。



QD-OLED电视为什么不利用蓝色LED呢?


这是因为OLED其中的蓝色OLED材料可以和红色以及绿色的QLED材料紧密的结合在一起,这样只要给予蓝色OLED材料以电能,就能形成一种自发光面板。而LED不能和红色以及绿色QLED材料紧密贴合,因此无法做成一种自发光面板。


其实蓝色OLED材料的寿命是不如蓝色LED的,因此三星准备利用两个蓝色OLED发射器来激发QLED材料,这样难度就更大一些。


不过相比于单纯的OLED,这种QD-OLED寿命更长,同时显示效果也更出色,成本上也不至于太高。


2019年三星主推 QD-OLED技术解析


所以我们理解QD-OLED电视,要明白这是一种将OLED和QLED结合起来的自发光面板技术,只不过它的电能只给与蓝色OLED,而红色和绿色的QLED材料则利用“光致发光”的原理来发光。


而OLED电视是把电能直接给予蓝、红、绿三种OLED材料来实现完全的“电致发光”。


因此不能单纯说两种技术谁先进,要从原理上来说,OLED完全的电致发光更先进,但是QD-OLED电视电致发光和光致发光混合着用,目前来看也有独特优势。


microLED


“microLED”听起来不像“QLED”,更不像“OLED”,但从概念上讲它实际上更接近三星的这两种技术。三星曾推出一款146英寸的microLED大显示屏,这绝对可以称之为“The Wall(墙显示屏)”,今年又新推出了更合消费者胃口(虽然很勉强)的75英寸型号(当然,随后还会有更大的219英寸型号)。下面是我在三星新闻稿中发现的最有趣的叙述:


由于Micro LED具有模块化特性,该技术可提供屏幕尺寸的灵活性,使用户可以定制屏幕尺寸以适应任何房间或空间。通过添加Micro LED模块,用户可以将显示屏扩展到他们想要的任何尺寸。Micro LED的模块化功能未来还允许用户创建9×3、1×7或5×1等不规则尺寸的终极显示屏,以满足其空间、美学和功能需求。



无论屏幕的大小和形状如何,三星的Micro LED技术还可以优化内容。即使多添加几个模块,三星的Micro LED显示屏也可以进行缩放以提高分辨率,同时保持像素密度不变。此外,Micro LED可以支持从标准的16:9到21:9的宽屏幕电影,甚至支持非常规长宽比(如32:9,甚至1:1)的所有内容,而图像质量不打任何折扣。


最后,Micro LED显示屏不带挡板,即使添加更多的模块,模块之间也没有边框。这种无缝技术可以实现令人惊叹的无边泳池的效果,使Micro LED显示屏可以优雅地融入任何生活环境。


具有消费者定制灵活性的确很不错,但我对microLED模块化没什么兴趣,主要原因是从制造的角度来看,三星可以提供同样的灵活性。想想看……撇开子像素和其他的影响因素不谈,这些最新的“8K”分辨率电视包含3320万个像素(7680×4320)。相信我,我认为他们的工厂生产不出完全没有像素缺陷的显示屏,尤其是现在还处于其生命周期的早期。良率降低,成本(因而价格)必将比现在高出许多。


值得庆幸的是,由于像素密度高,普通消费者几乎察觉不到随机散布在显示屏上的缺陷(或很少),当然,对于超近距离检视屏幕的电视迷则要另当别论了。然而,太多的缺陷,特别是紧密聚集在一起的缺陷,是不可接受的。同样要考虑的是,显示器还会受到半导体器件良率动态的影响。显示屏(芯片裸片)较大时,每片的显示器数就会减少(每个晶圆的裸片),出现缺陷的概率也会呈指数增加。因此,如果三星确实可以用多个较小的模块组装microLED大显示器,那么这将为他们带来巨大的收益(成本更低,价格更低)。



那么,microLED到底是什么?这次我可以说它与OLED一样,具有一个自发光结构(无背光)。然而,它本质上是无机的(还没有想到吗?“OLED”中的“O”表示“有机”)。下面是来自维基百科的解释:


microLED显示器由形成各个像素元件的微缩LED阵列组成。与广泛使用的LCD技术相比,microLED显示器具有更好的对比度、响应时间和能效……与传统LCD系统相比,OLED和microLED都能大大降低能耗。与OLED不同,microLED基于传统的GaN LED技术,提供比OLED产品高达30倍的总亮度,以及更高效的效率(以lux/W衡量)。


说了这么多,这些技术在运用到我们生活中电视的时候。我们该如何去选择呢?


转眼间又到了一年一度的618促销狂欢季,可能有些人已经收获满满,不过更多人却是犯起了选择困难症,不知到底怎么选。


近期无论是国产品牌还是合资品牌,都不约而同的推出了全新产品。而OLED作为近两年极具革命性的全新电视品类,取得了不错的反响,但是不少人的第一反应还是这个产品究竟靠不靠得住,技术过不过硬。在售价方面,虽然近两年OLED电视价格日趋亲民,但对比普通液晶电视(LCD电视)仍然高出不少。



OLED电视到底好在哪儿,我到底有没有必要多花钱在这个新技术上?


鉴于目前很多人在该选传统液晶电视(LCD)还是OLED电视上犯迷糊,今天我们就从外观、黑场表现、亮度、响应时间、可视角度、价格等多个技术维度逐一分析,目的就是让大家真正明白自己的需求是什么,选购时作出最适合自己的决策。


01、LCD和OLED究竟有什么区别?


LCD和OLED是两种完全不同的显示技术。两者在发光原理上存在着本质上的区别,先天上的不同,导致了两种电视在显示以及形态上产生了差异。


LCD(Liquid Crystal Display)即“液态晶体显示”技术,LCD电视也就是我们常说的液晶电视,是一种采用了LED(发光二极管)为背光光源的液晶显示技术电视。


OLED与LCD发光原理对比   (图片来源:ZOL)


OLED(Organic Light-Emitting Diode),翻译为“有机发光二极管”,它和LCD最大的区别就是具有“自发光”的属性,有机发光半导体的元件可以“自行发光”,并不需要“背光源”的支持。


02、形态:OLED代表未来电视趋势


发光原理上的不同,导致OLED与LCD电视结构厂产生了巨大差异。


LCD电视结构相对复杂。相比之下,OLED显示技术由于不需要背光的支持,省去了液晶和背光模组,结构非常简单,机身自然也可以达到极致超薄,大概可以做到传统LCD电视的1/3 厚度。目前全球最薄的壁纸电视,可以实现2.57mm的夸张厚度。


全球最薄的壁纸电视来自LG W7 OLED电视,厚度仅为2.57mm   (图片来源:ZOL)


OLED面板还具有柔性可弯曲的特点。此前,LG在今年的CES展会中就曾展示过OLED可卷曲电视,它的屏幕变得可以卷曲收纳在一个盒子里,在你不需要它的时候,它会完全隐藏起来。或者,只露出屏幕的一部分,用作显示时间和家庭内所有智能设备的状态。在我看来,这是未来电视形态发展的一个趋势。


所以论形态,OLED可以说是大胜。


03、黑场表现:OLED可以做到全黑


在对比色彩表现之前,我们需要关注OLED与LCD电视在黑场表现上的差距。黑场表现也可以称为黑位水平。它指的是画面指电视在开机状态下究竟能黑到什么程度。因为黑场表现的好坏能够决定对比度的高低,黑色越“黑”,对比度就越高,所以对于色彩表现的影响起着重要作用。


液晶电视的漏光现象无法完全避免,只是漏多漏少的问题   (图片来源:ZOL)


由于结构限制,LCD电视在显示黑色是也无法完全屏蔽背光,所以说,LCD电视并不能带来真正的黑色,漏光现象是无法避免的。


而OLED具有自发光的特性,每个像素点自身都能独立发光,在显示黑色时,黑色区域的像素点可以做到独立关闭,也就是不发光。因此,OLED电视可以做到纯粹的黑。


所以论黑场表现,OLED胜。(不过需要说明的是,一些高端液晶电视比如海信,配备了高阶的分区背光技术,在黑场上表现上也能达到非常理想的水平。)


04、亮度:LCD具有较大的优势


在亮度方面,LCD电视具有较大的优势。简单来说LCD电视的背光其实就是可调节亮度的灯泡,所以LCD电视亮度可以做到非常高。加上量子点的加盟,使它们的亮度可以做到更高。而OLED电视,它亮度其实也可以做到更高,但是其黑色表现已经足够优秀,对比度可以达到无限大,所以调高亮度的意义不大。另外如果长时间将OLED像素亮度提升至最高水平,可能会影响寿命。


高端液晶电视亮度能够达到上千nits   (图片来源:ZOL)


在这里需要说明的是,目前市面上不管是OLED、QLED还是LCD电视,它们的亮度都已经足够高,可以满足我们的日常使用需求。而且如果电视亮度过亮还会对眼部健康不利。


总结来看,在黑暗的房间里,OLED电视表现优秀,而LCD电视在光线更明亮的环境中的表现更胜一筹。


05、响应时间:LCD先天就很弱


关于响应时间,可能对于游戏玩家来说更为了解。屏幕的响应时间通常是指电视各个像素点对输入信号反应的速度,也就是像素由暗转亮或者由亮转暗所需要的时间。响应时间越快,运动模糊越少,伪像也就越少,越不容易造成拖影。


还是由于LCD与OLED电视在先天构造上的差别,导致两者的响应时间有一定的差距。


LCD电视在明暗转变时,必须要对液晶分子进行偏转;而液晶分子从接受驱动芯片指令到改变状态这一过程需要一定的响应时间。所以,LCD电视发展到现在无论怎样进步,都无法从根本上解决画面残影现象。


OLED电视由于组发光属性,像素点可以直接进行明暗变化,也就无需像LCD电视那样进行偏转。所以OLED电视的响应速度上远远优于LCD电视。我们的肉眼几乎察觉不到残影现象,高速的运动画面也就相对流畅。


06、可视角度:OLED更具优势


我们与家人看电视时,每个人的观看角度是不同的,所以电视在不同角度展现出来的画面能否一致也非常值得关注。


对于LCD电视而言,最佳可视角度位于正中间,而在其他角度图像质量会出现一定的下降。由于提供LCD显示的光源经折射和反射后输出时已有一定的方向性,在超出这一范围观看就会产生色彩失真现象。虽然IPS等技术可以改善LCD技术的视角问题,但仍不能完全解决这一问题。


OLED电视在不同角度展现出的画面基本一致   (图片来源:ZOL)


相比之下,OLED显示屏在大角度下亮度也不会退化,OLED电视的色度视角和水平、垂直对比视角表现都比较不错,基本上可以保持画面的原本的水平。


07、价格:LCD优势明显


所有不提价格的对比都是耍流氓。毫无疑问LCD电视在价格方面具有明显的优势,LCD电视产业发展多年,产品的价格区间横跨几百元到数十万元,结构更为完善。进入618促销季,我们甚至可以看到大量的65英寸LCD电视,已经处于3000元以下的水平。


而OLED电视由于面板供应量不足,OLED在发展初期定价偏高,用户群体还处于比较高阶的“玩家”。虽然OLED电视相比数年前刚刚推出时的价格下降了10倍,但浏览电商网站,我们可以到看,55、65英寸主流OLED电视售价仍然处于万元以上,而同尺寸主流液晶电视则处于5000元左右的价位。


经过上述对比,可以看出OLED电视在画质综合表现上要强于主流液晶电视,但是迫于价格差距,我认为:如果你是追求高端画质体验的游戏达人、影音爱好者(而且不差钱),强烈推荐OLED电视。


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