OLED QLED MiniLED MicroLED是什麼?簡單看懂螢幕規格術語

21

3C產品螢幕規格常見如LCD、LED、IPS、OLED、AMOLED、QLED、Mini LED、Micro LED等英文縮寫,這些名詞代表不同的顯示技術,跟螢幕畫質、輕薄度、反應速度都有關。了解之後才能明白哪些是新技術、哪些是舊技術、各有什麼優缺點,當然也都會影響價格。

目前常見的螢幕規格術語不外乎:LCD、LED、IPS、OLED、AMOLED、QLED、Mini LED、Micro LED這幾種。介紹之前先簡單說明一下,手機電腦電視都有螢幕,但在產品規格中會見到用「顯示器」來稱呼。另外,由於目前的電視大都能上網,從網路觀看內容漸漸成主流,許多電視已經不提供接收類比訊號的調諧器(tuner),因此各大品牌也不將產品稱為電視而稱「智慧顯示器」。

近年越來越多電視不再內建接收類比訊號的調諧器,因而被稱為「智慧顯示器」。(圖・Sony)
近年越來越多電視不再內建接收類比訊號的調諧器,因而被稱為「智慧顯示器」。(圖・Sony)

LCD(Liquid-Crystal Display)

LCD就是常見的「液晶顯示器」,由於取代了早期厚重的映像管顯示器而在市面普及,其他顯示技術均與LCD原理有所關聯,因此要搞懂後續顯示技術的差異,首先就要理解LCD。

LCD由液晶面板與背光模組兩個部分組成,液晶面板由兩片玻璃基板將液晶分子封裝於其中。組成畫面的像素由下層基板上的電極結構產生,每個像素通常由紅、綠、藍三個子像素組成。藉由加上電壓控制液晶分子的方向,就可以讓面板上的每個像素有不同亮度變化,再透過上層基板的濾光片控制顯示紅綠藍三原色,從而組合出各式各樣的畫面。

LCD構造圖。(圖・I, Wasami007, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)
LCD構造圖。(圖・I, Wasami007, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

對液晶分子供電的方式分為「被動式矩陣」與「主動式矩陣」兩種,被動式沒有單獨的開關控制每個像素,主動式每個像素都有專屬電晶體控制,因此在成像品質、響應時間等方面較為優異,成為目前講求畫質的電腦螢幕、電視等採用的方式。將主動式矩陣的電晶體做成薄膜鑲嵌在基板上的LCD,就稱為「薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)」,也就是常見的TFT-LCD這個稱呼。

在顯示器規格中會看到如IPS面板、VA面板、TN面板這樣的說法,這些都是TFT-LCD不同的面板技術,差別在採用不同的液晶分子排列和控制方式,進而有不同的特性。

  • IPS(In-Plane Switching):液晶分子平行於面板表面,有最佳可視角度、優秀色彩表現、良好對比度、較慢的響應時間、較高的製造成本。
  • VA(Vertical Alignment):液晶分子垂直於面板表面,視角略遜IPS、色彩好,有最高對比度,響應時間中等,製造成本中等。
  • TN(Twisted Nematic):液晶分子在上下基板間扭轉90度,視角、色彩、對比度均是三者中最差,但有最快的響應時間、最低的製造成本,非常適合顯示高速變換的畫面,例如電競遊戲。

因此市面上各式各樣的顯示器就是因應不同需求採用不同面板,而有電競螢幕、創作者螢幕、多媒體廣視角螢幕這樣的定位出現。

華碩ROG Swift OLED PG27AQDP為全球首款1440P 480Hz的OLED螢幕,搭載抗反射鏡面面板,配備DisplayPort 1.4與HDMI 2.1連接埠以及ROG AI助理。(圖・華碩)
華碩ROG Swift OLED PG27AQDP為全球首款1440P 480Hz的OLED螢幕,搭載抗反射鏡面面板,配備DisplayPort 1.4與HDMI 2.1連接埠以及ROG AI助理。(圖・華碩)

LED(Light-Emitting Diode)

LED是發光二極體的意思,利用電流通過半導體來發光,相較傳統光源有效率高、壽命長、反應快、可靠性高等優點。現在家用照明燈泡很多都是LED省電燈泡,相信大家滿熟悉。一般市面上所稱「LED液晶顯示器」是指LCD顯示器的背光模組採用LED做為光源,只是廠商為了強調產品特色稱之為LED電視或LED顯示器,其實還是LCD。

LED背光應用在電視、顯示器上分為「直下式」與「側照式」兩種技術。直下式是把許多LED排成陣列放在液晶面板後方,依據顯示內容需求控制LED亮度,藉此提高對比度。側照式是把LED放在LCD的四個邊,利用反光片將光反射到液晶面板上。側照式LED電視因此可以做得比較薄,但色域、對比度就沒有直下式的好。許多螢幕規格中會提到「局部調光」、「區域控光」的能力,就代表直下式背光技術可以控制的精密度。

上方兩台不同背光模組的顯示器比較可看出,局部調光越精密,畫面亮部與暗部細節更容易顯示。(・Matt Kan)
上方兩台不同背光模組的顯示器比較可看出,局部調光越精密,畫面亮部與暗部細節更容易顯示。(・Matt Kan)

OLED(Organic Light-Emitting Diode)

OLED是有機發光二極體的意思,前述LED是使用無機半導體發光,OLED則是使用有機半導體,特色是依材料不同可產生紅綠藍三原色。也就是說OLED自己不但會發光還可顯示顏色,因此就不需要像LCD分成液晶面板與背光模組,可以做得更薄。而且因為沒有背光模組,將畫素關閉可顯示純黑,理論上可達無限大對比度,可視角度、反應速度也都比LCD好。還可以是軟的,因此現在市面上會有螢幕可摺疊的手機、筆電等產品問世。

但OLED因為是有機材質所以會衰退,不同顏色的OLED衰退速度也不同,時間久了螢幕顏色會變。如果長時間顯示同一個靜態畫面,還可能導致永久性影像殘留,也就是俗稱的「烙印」。另外由於沒有背光模組,OLED的亮度沒有LCD高,不利於在明亮環境下觀賞。

OLED依電流驅動方式不同也分為被動式(Passive Matrix, PMOLED)與主動式(Active Matrix, AMOLED),PMOLED與AMOLED常常在行動裝置的螢幕規格中看到。PMOLED功耗低、發光效率高但解析度低、畫面更新率低,適合講求續航力的小螢幕設備,例如智慧手錶。AMOLED色彩優秀、解析度高、反應速度快但成本高,比較適合手機、筆電、電視等講求畫質的設備。

OLED因為上述種種優勢在電視市場受到歡迎,但早期因製造成本高價格昂貴,只有少數品牌針對金字塔頂端客群推出OLED機種。但近年漸漸普及價格已和LCD達成黃金交叉,本文發布時已經有40,000元以下的55吋OLED機種上市。

三星2024 OLED智慧顯示器採用全新抗反光真星黑面板技術,透過低反射塗層與鍍膜方式,將OLED的黑表現得更加純粹。(圖・三星電子)
三星2024 OLED智慧顯示器採用全新抗反光真星黑面板技術,透過低反射塗層與鍍膜方式,將OLED的黑表現得更加純粹。(圖・三星電子)

QLED(Quantum dot LED)

QLED的Q是Quantum Dot量子點的意思,QLED代表量子點顯示器。量子點是奈米等級的半導體,可發出非常純淨的色光,且可藉由調整量子點大小控制光的顏色。量子點在顯示技術上的應用目前有「光致發光量子點」與「電致發光量子點」兩種,「電致發光量子點」原理類似OLED,直接將電流導入量子點發光,因為可改善OLED壽命不佳的缺點相當被看好,但此技術仍在實驗階段。目前市面上稱為QLED的電視、顯示器,大都是採用「光致發光量子點」。

「光致發光量子點」是將量子點做成一層薄膜置於LED背光模組前方,藉由背光模組激發量子點發光。在QLED中的背光模組與一般LCD不同,不是發出白光而是藍光,藍光照射量子點產生純淨的綠光與紅光,加上原本的藍光就有了藍綠紅三原色。這種方式相較一般白光LCD能夠顯示更純的顏色、更廣的色域、更高的亮度,而且更有能源效率。不過QLED也有成本高、藍光品質、穩定性等的問題。

量子點技術不只能用在LCD上,也可以應用到OLED,目前市面上已經有具備量子點薄膜的OLED電視推出。

量子點是三星主打技術之一,但其他品牌也有用到此技術,名稱或許不同要從規格中看。(圖・三星電子)
量子點是三星主打技術之一,但其他品牌也有用到此技術,名稱或許不同要從規格中看。(圖・三星電子)

Mini LED(Mini Light Emitting Diode)

Mini LED指的是尺寸在100到200微米(㎛,1mm=1000㎛)之間的LED,比傳統LED小得多,但比Micro LED(通常小於100微米)大。Mini LED與LED一樣只是背光模組,並非整台顯示器。

Mini LED可視為進階版LED,傳統LED背光可能只有幾百顆,Mini LED可到數千甚至數萬顆,因此可實現更細緻的局部調光、更精準的能源控制、更高的峰值亮度。相較於OLED沒有衰退、烙印問題,也適合在明亮環境下觀賞。當然Mini LED也有缺點,除了比一般LED昂貴,由於局部調光區域變細緻了,畫面上明暗差異顯著的鄰近部位會在亮部周圍出現光暈。

Mini LED被視為未來Micro LED的過渡技術,可利用現有LED技術大規模生產,提供了介於LCD與OLED間的另一種選擇。

小米在2024年也推出了Mini LED機種「Xiaomi智慧顯示器S Mini LED 2025」(圖・Xiaomi)
小米在2024年也推出了Mini LED機種「Xiaomi智慧顯示器S Mini LED 2025」。(圖・Xiaomi)

Micro LED(Micro Light Emitting Diode)

由於LCD無法自發光,背光模組穿過面板的能源效率低,亮度有限,而且白光LED的色彩飽和度不夠,因此技術人員開始研究直接使用有顏色的LED來顯示像素,Micro LED於是在這個背景下誕生。Micro LED的每個LED對應一個子顏色像素,尺寸極小,如前所述通常小於100微米(0.1mm),來到了微米等級因此稱之為Micro LED。

Micro LED使用不同的無機半導體直接產生紅綠藍三原色光,每個像素或子像素都是獨立的發光單位,接近於OLED的運作方式。但具有高亮度、高對比、廣色域、低功耗、快速響應、壽命長種種優勢,也可以做成軟性、透明顯示器,某些性能優於OLED,被視為下一代顯示技術。

不過現階段仍有相當的技術挑戰,需要將大量微小晶片轉移到顯示基板上,生產工藝複雜、量產難度高,有良率、成本的問題待克服,僅有少數品牌針對高價市場推出。

TFT-LCD、OLED、Mini LED顯示原理比較圖。(圖・Brianchang2k, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)
TFT-LCD、OLED、Mini LED顯示原理比較圖。(圖・Brianchang2k, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)

以上便是目前顯示器、電視市場主流的幾種顯示技術,當然越先進的價格越貴,不過隨著新技術逐漸成熟,舊機種也會越來越容易入手。每年1月的CES消費電子展是各大電視品牌發表當年新機的場合,不妨關注一下當年主打特色。例如各大品牌今年均推出Mini LED新機,甚至也有搭載量子點技術的Mini LED機種上市,就知道Mini LED為目前的明星商品。此時不妨回過頭看看前幾年的旗艦LCD機種,或許會有較為親民的價格。

顯示技術固然是影響螢幕、電視品質的關鍵要素,但其他如處理器效能、音效、連接埠、網路速度、作業系統等也都有影響。比如有的人比較講求智慧功能、有的人主要接電視遊樂器玩遊戲、有的比較重視螢幕抗反光、有的需要串連家庭劇院等等,尤其現在都會利用AI改善畫質、使用體驗,處理器效能也越來越重要。建議採購時先思考自己最在意的是什麼,主要用途是什麼,釐清自己的需求,才能在有限預算內買到適合的產品。

延伸閱讀