影音百科 | 搞懂新世代电视显示技术:LED、OLED、QLED、MiniLED、MicroLED、QD-OLED
每一种显示技术都有优点缺点,所以各厂家都会选择不同的显示技术,不过,早期多半只有一两种,例如液晶与等离子,例如LED与OLED,大家都还好理解。不过今年CES展览期间,各电视厂家纷纷再带入新一代显示技术,一时间市场上充斥各种电视技术专有名词,而且看起来都很像,主流的就有LED、OLED、QLED、MiniLED、MicroLED、QD-OLED一大堆,统统都是什么什么LED,不少消费者越看越迷糊,越看越头大。
面对这么多显示技术,它们的原理、优点、缺点,你都能理解吗?它们可是会关系到你接下来的电视采购喔。希望你看过本篇之后,在面对新世代的各种电视广宣不会再一头雾水。
LCD电视
今日很多的显示技术仍然是在“液晶”这个体系之下,而最早的液晶电视就叫Liquid-Crystal Display,也就是LCD。LCD出现时,它的最大优势就是“薄”(和传统CRT电视相比),而它的运作原理,就是在面板的后方配置背光系统,这就是LCD电视可以显示亮度的来源。早期液晶电视的背光多半是采用灯管(或运用导光板来反射灯管的发光)。接着,在背光的前方有一层液晶层,靠着液晶分子的偏转来控制光线通过的量。然后在液晶层的前方还有一层彩色滤光片,为白色的光线赋予色彩。
然而也因为这样的设计,导致了LCD电视有一些先天上的弱点。例如:当液晶层无法达成百分百遮光时,就会有所谓漏光的问题。又例如:色彩是透过“光线通过彩色滤光片”来取得的,所以在色彩表现能力上会有一些限制。又例如:背光是采用灯光(或搭配导光板),不容易进行明暗对比的控制。针对这些问题业界开发了许多新的背光或发光方式来进行改善。
直下式LED电视
LED电视基本上就是液晶电视,而它和传统LCD电视最大的不同,就是采用LED晶粒来作为背光源,我们先以最容易理解的“直下式LED电视”来作说明。所谓直下式的LED电视,就是在面板后方铺满LED晶粒来做光源,它有一个好处,就是能进行所谓的“区域控光”,也就是区域性的发光控制。例如以2000颗LED铺满,然后可以分成50个区域来进行发光控制,这就能大幅提升“对比度”的表现弹性。
举例来说,要显示一个黑夜里有月亮的画面,传统的液晶电视如果对比度不佳,有漏光的情形,很可能夜景的背景就黑不下去,看起来像是灰黑,而不是纯黑。如果是有区域控光能力的直下式LED电视,就可以把月亮以外其它区域的LED背光调暗或是关闭,等于从源头就能降低光输出,也就能让月亮的部分显得更亮,其它该暗沉的地方显得更暗沉,大幅提升对比度表现。
侧照式LED电视
前面说明了直下式LED电视,大家应该很容易理解,接下来讲”侧照式”,就是将LED晶粒布分在电视面板的两侧或上下缘,而不是全部铺满。这样做的目的,有可能是为了将面板做的更薄,而更常见的理由就是节省成本,让电视的售价可以更便宜。
侧照式LED电视也能做区域控光,但是自然就无法和直下式相比,无法做到相同的精确度,用前面”黑夜里的月亮”为例子,侧照式只能依据LED晶粒的所在位置,进行较大面积的明暗控制,所以控制的效果差强人意,但是和传统液晶电视相比已经好很多了。
OLED电视
无论直下式或侧照式的LED电视,虽然都能进行背光的区域控制,但是都还无法达到完美,因为它所能控制的都只是“区域”,以“黑夜里的月亮”的例子,消费者仍然可能会在月亮周围看到分区过大、背光穿透所形成的光晕,只是有些直下式LED的分区较细密(单区面积较小),光晕就比较轻微或小一些,画质表现就比较高些。而分区较少者,或侧照式的电视,效果就会比较差一些。
就是因为这样的原因,在LED电视盛行的几年间,出现另一种更高画质的技术,就是OLED电视,所谓OLED就是“有机发光二极体”(Organic Light Emitting Diode),它与前述技术最大的不同,在于OLED是一种“自体发光”的技术,所以它不需要像液晶电视有背光模组,OLED自己就能提供亮光。再者,它可以达成“以画素为单位”的超精细明暗控制,这点就大幅超越LED电视,就算直下式设计也望尘莫及。
举”黑夜里的月亮”的例子,OLED电视就可以做到:仅月亮部分发出亮光,其余部分OLED可以直接调暗,甚至直接关闭,因此可以达成极暗的浓黑,而且月亮和黑夜间的交接处不会有光晕或漏光的情形,让OLED电视有极强的“显暗”能力,可以灵活的控制对比度。无形间,也能让黑暗中的物体显得更为耀眼。就是因为有这样优异的特性,让OLED成为今日高阶电视的代名词,包含Sony、LG、Panasonic等品牌的顶级制品几乎都是OLED电视。
但是OLED电视也并非全无缺点,它有几个可能的弱项:一、发光亮度有可能比不上传统的LED电视。二、OLED电视的价格较为高昂。三、OLED电视理论上存在烙印的问题(所以不少OLED电视有专门的除烙印功能)。四、OLED电视是改善了背光模组的问题,但是在色彩表现能力未必比得上下面要讲的QLED电视。讲到色彩,这里要补充说明一下,现阶段以LGDisplay为主的OLED技术称之为WOLED,也就是以微型的“白光”OLED晶粒组成背光,每个画素(组成画面的最小单位)有4个次画素,白光OLED在发光之后其中3个分别通过R、G、B“彩色滤光片”来形成色彩(所以也称WRGB OLED),从这里你就能看得出来,现阶段OLED电视的发色能力仍然有很大部分是取决于彩色滤光片的设计。
那剩下的1个次画素呢?它就是直接发出白光(不通过彩色滤光片),目的是可以提高面板的发光效率,降低OLED电视亮度较低的弱点。然而这样的作法,也可能让OLED电视在显示高亮度时,色彩饱和度不如中低亮度时的效果,所以有些厂商会为面板作特殊的驱动控制处理,来平衡整个画面的亮度和色彩饱和度。
QLED电视
再谈QLED电视,它基本上也是一种LED液晶电视,主要为三星在采用,而所谓QLED,就是指Quantumdot LED,也就是“量子点LED液晶电视”。它与传统LED电视的差别,在于LED背光的前方多了一层量子点薄膜,这是一种奈米等级的材料,在受到LED等光源照射时,能随着尺寸不同而发出不同的色彩。三星就是运用这种材料,大幅提高QLED电视的色彩显示范围。记得2017年时三星举办发表会,就指出三星当时的量子点电视已经获得了德国VDE(欧洲规模最大的技术科学协会)认证,达成100%色域空间(能100% 满足DCI-P3数位电影院色彩标准),而当时主流的OLED电视,色彩表现范围大概只有它的七成左右。
QLED电视和OLED电视相比还有两个好处,其一是能提供非常高的亮度(毕竟它是以LED背光为基础),很早就突破1000nits,这点也让QLED电视在显示HDR这类的高动态对比效果时,有特别优异的“显亮”能力。其二是价格比OLED便宜,而画质又比传统LED电视更好,所以三星押宝QLED作为近年的电视主力。
MiniLED电视
这样一路看下来,你会发现“泛”LED电视和OLED电视相比,劣势在于分区控光无法做的很精细,难以跟OLED匹敌。而这样的差距正因为LED技术的进步而缩小中,这就要讲到新一代的背光技术:MiniLED。
MiniLED电视一样是LED液晶电视,采用LED晶粒作为背光,所不同的是:MiniLED的尺寸比传统LED小非常多,所以在相同面积下,背光系统能塞入更多的MiniLED晶粒,所以能让显示起来的亮度提高。而且也因为尺寸的缩小,可以支援更精确的区域控光,降低LED电视的光晕问题。虽然MiniLED区域控光的能力不可能和“以画素为单位”的OLED一样,但是能缩小两者之间的差距,再挟着价格优势,是相当有竞争力的一种新作法。
除此之外,MiniLED还有许多优势,例如理论上它的寿命比OLED更长、耗电量比OLED更省,峰值亮度是OLED的好几倍,让它拥有超高的对比度等等。正因为优势多,许多大厂拥抱MiniLED技术企图扩大市场版图,例如中国品牌TCL很早就投入MiniLED电视的开发,今年推出的产品已经是第二代,称为OD Zero,其中的OD指的是“光学距离”的意思。 TCL指出,因为MiniLED的尺寸能比传统LED小很多,而且不需要封装的散光透镜,因此能大幅缩小LED背光模组与液晶层的距离,一般的LED电视的OD大约为12mm,而OD Zero的OD能趋近于零。 OD大幅缩小的状况下,能减少光的发散(控光更精准),而且能让电视的厚度大幅缩减。再来,韩国大厂LG和三星今年也都开始推出MiniLED电视,三星称为Neo QLED电视,也就是以MiniLED背光技术结合三星先前采用的QLED技术。就三星释出的资料,其所采用的MiniLED大小是传统LED的1/40,同时舍弃透镜散光与封装的形式,采用超薄微形层结构,所以能配置更多LED晶粒,控光更精准。而LG也在今年推出MiniLED电视,LG是将之称为QNED电视,可谓高阶的LED电视。
总而言之,MiniLED电视将在接下来的日子成为高阶LED电视的代名词,甚至于有朝一日取代LED电视,成为电视市场上最大宗的主力,届时大家比拼的不只是采用的MiniLED数量,也看分区域发光控制的数量,以TCL来说,OD Zero系列电视就号称会以数万颗MiniLED组成阵列,采取数千区的分区控光,LG和三星还没有公开这部分的资料,但相信也是精彩可期。
MicroLED
而在MiniLED之外,现在还有一种更高级、更小的LED技术,就是MicroLED,它的第一个优势,就是MicroLED是一种微米等级的LED光源,比MiniLED小上许多,这就代表它能在相同单位面积内塞入更多颗MiniLED,能提供非常高的亮度,而且也能进行更精细的分区域控光。
第二大优势,MicroLED尺寸够小,又具备自体发光特性,让它能直接作为画面的“次像素”,也就是每一个画素采取RGB三颗MicroLED,就能直接发光,并同时显示色彩。如此一来,就代表MicroLED不需要传统液晶电视的背光系统、液晶层等结构,也不像OLED电视需要上下两层电极,MicroLED能大符简化面板结构,面板可以做的更薄。
而MicroLED可以做到以画素为单位的明暗控制,而且是自发光,所以有完全的实力和OLED一较高下。而在各厂家中,三星对于Micro LED的研发最为积极,在2018年CES展览上时就展出了以Micro LED组成的“The Wall”,尺寸为146寸,解析度达到4K等级。不过TheWall仍然是采取商用专业安装的方式,必须现场施工,进行“拼接”的动作,很难走入家庭。 2020年时三星再推出适合居家环境的模组化MicroLED,尺寸可以缩小到75、88、93及110寸等多种规格,不过仍然要采取模组化拼装方式。
而在2020年10月,三星推出了单机形态的MicroLED电视,而且尺寸缩小到110寸和99寸,并宣称会再推出更多小尺寸的选择。按三星释出资料,其MicroLED显示器解析度为4K等级,画面是以2400万颗可“单独控制”的MiniLED所组成,所以能提供精准的对比度与亮度。由于MiniLED具备自体发光特性,所以电视不需搭配背光和滤光片,能将机体做薄。同时三星还特别为它采用了萤幕占比超过99%的无边框设计(Monolith Design),让消费者能更轻易感受MicroLED显示器的画质震撼。
而现在仍然是最新技术的MicroLED显示器价格自然是非常高昂的,但可以看得出来三星积极让它走入家庭的企图心。而现阶段Micro LED的制程仍然有很高的难度,加上价格高昂,不是所有厂家都有能力投入,或打算在这个时间点投入,业界预估MicroLED电视的价格要平价到能走入大部分家庭,可能要到2027年左右。
QD-OLED电视
OLED电视近几年卖的很好,特别是Sony、LG、Panasonic等厂牌推出的高阶制品,难道三星就没有开发OLED的打算吗?其实有,而且事实上现在配备OLED面板的iPhone中有很大比例的OLED面板来自三星,所以三星并非没有开发OLED面板的能力,只是几年前三星在电视产品战略上看好QLED的价格优势与色彩表现而已。而面对未来,三星来势汹汹,不仅已经在电视面板上研究OLED技术,而且还合并三星擅长的量子点技术,这就是QD-OLED,前面的QD就是指量子点。它与现阶段的OLED有什么差别呢?
前面说过,现在阶段的OLED电视都是以白光OLED来做为背光源,仍然必须通过"彩色滤光片"来获得RGB色彩。而QD-OLED不同,它是以蓝光OLED来做为背光源,所以蓝光部分可以直接出色,至于红色绿色,就是在蓝光OLED的前方配置量子点薄膜,透过量子点来得到红色和绿色,这样的作法可以得到多种好处。
第一就是不用再透过彩色滤光片,所以它的发光效率有机会提高,而且也因此不用像WOLED必须多一组白光OLED来补强亮度,所以在显示高亮度影像时仍然能维持色彩的饱和度。再者,透过蓝光OLED和量子点技术,也有机会提高色彩表现能力,呈现更鲜艳、更宽广的色彩。
不过现在QD-OLED仍然处于研发中的阶段,亮度、良率、寿命都还没有明确的资讯,但是距离实用化应该已经不远了。