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引众厂商追捧 Mini LED的前世今生

2020-04-15曹碘

微型计算机 2020年5期
关键词:背光模组显示器

曹碘

苹果公司从来都不缺乏热点,它甚至在一定程度上被看作是行业的风向标,它的每一场发布会、每一款产品都受到廣泛的关注。前不久,有报道称苹果公司正计划推出4-6款Mini LED产品,并且预计将在今年第三季度开始量产。虽说苹果公司并非第一家采用Mini LED的厂商,但是由于其自身的影响力,所以吸引到更多人的关注。此外,像京东方、TCL控股子公司华星光电等厂商也都纷纷布局Mini LED。可能有很多人对Mini LED并不了解,它到底有什么优点能吸引众厂商的追捧,这是我们将要探索的。

从背光说起

在了解Mini LED之前,我们需要先了解一个概念:背光。背光,顾名思义就是设置在显示设备背后的光,由于以前没有自发光技术的面板,所以需要背光照亮面板,然后显示画面。背光作为“幕后功臣”,在技术的发展中也经历了不断地革新。从最初的CCFL到现在依然在使用的LED,再到新兴的量子点、MiniLED等,正是背光技术的不断革新,让我们的“视界”更加五彩斑斓。

CCFL,是Cold CathodeFluorescent Lamp的缩写,翻译过来就是冷阴极荧光灯管。具有高功率、高亮度、低能耗等优点,广泛应用于显示器、照明等领域,由于采用CCFL背光的显示设备体积太大,所以在经历了短暂的辉煌之后,很快被更加轻薄的LED所取代。

LED,也就是我们常说的发光二极管,和传统的CCFL背光源相比,LED具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点。LED目前主要分为两种类型:一种是WLED,也就是白色背光,被用在廉价的面板上,目前干元级显示器基本都是采用的WLED背光,采用WLED背光的显示器往往在色彩方面中规中矩,只能满足日常使用。另外一种是RGB LED,这种背光通常是有颜色的,更多的是应用于高端的专业显示器上。采用RGB LED背光的显示器在色彩方面更好,通常Adobe RGB色域覆盖面积能达到90%及以上,所以价格也更贵。

QD LED,也就是量子点背光,这是一种前几年兴起的背光源,本质上也是LED,只是采用了肉眼看不到极其微小的无机纳米晶体。每当受到光的刺激,量子点便会发出非常纯净的有色光线,量子点材料之所以能作为背光源,是因为它的色彩纯净。量子点背光的优点是色彩饱和度非常高,色彩表现能轻松匹敌RGB LED,并且价格也要比RGBLED更低,不过要高于普通LED背光的显示设备。

在经历了CCFL、LED、量子点背光之后,Mini LED也开始向我们走来。这一被众多厂商追捧的新型背光是否能替代前几代背光技术?

什么是MIni LED

相信很多人都知道,LED叹被称为发光二极管,是一种半导体,它的应用非常广泛,比如显示器和电视机的背光源、室内照明灯、汽车的大灯等。如果从字面意思来看,MiniLED是否可以理解为更小的发光二极管呢?这样理解也是可以的,MiniLED的确是LED的一个种类,它又被称为“亚毫米发光二极管”,单颗Mini LED所封装的芯片单元尺寸在50μm-lOOμm之间,而这是狭义上对Mini LED的定义。此外,从广义上的定义来说,在行业内为了更好地区分Mini LED,通常又将LED灯珠点距在Imm以下的显示设备也称之为MiniLED,这种点距小于Imm的Mini LED实际上是通过封装技术(正装芯片COB、表贴、N合1等封装技术)实现的,并没有采用Mini LED芯片,算不上真正的Mini LED。

Mini LED简单地说就是小型的LED灯珠,这里的“小”是相对于传统LED而言。需要注意的是,Mini LED虽然更小,但是应用在显示器或电视机中,还远达不到直接作为像素点使用的程度。也就是说Mini LED并不是屏幕面板,而是作为一种背光源存在的。不过,由于Mini LED的体积更小,它可以看作是传统LED的一种改进型背光。

Mini LED背光的优缺点

既然目前有很多厂商纷纷布局Mini LED产业,由此可见它的优点是被看好的。那么Mini LED有哪些优点呢?

背光更加均匀,调光更加精准。

正是由于Mini LED背光灯的体积相对更小,所以它能在背光模组中安装更多的LED芯片,从而实现更加精准化的动态背光调节,并且能够有效提高显示设备的亮度和对比度,可让黑色画面更深邃,亮部画面更明亮。此外,Mini LED还能抑制传统大LED背光模组动态背光在屏幕亮暗区域之间造成的眩光现象。

更好的色彩表现

Mini LED能直接采用基于RGB的LED背光模组,从而实现RGB三原色无缺失的显示效果。同时,它的色彩也很出色,能够覆盖100%的BT.2020超广色域,色彩的鲜艳度媲美OLED。

能让产品“瘦身”

Mini LED的体积更小,不仅能在背光模组中安装更多的LED单元,加上目前很多显示设备都是采用的直下式(设置在面板背后,侧入式则将背光设置在四周)背光,这也能让背光模组更薄。在背光模组变得更薄之后,这也就让整个显示器或者电视得到了“瘦身”,有利于制造更轻薄的大尺寸显示设备。同样的,Mini LED也还能在一些轻薄的便携式消费电子产品中“大展拳脚”,比如MR/AR/VR头戴显示设备、手机、笔记本电脑等。

技术已经趋于成熟,良品率较高。

Mini LED其实已经不是新鲜产物了,由于技术的革新,目前MiniLED作为一种介于传统LED和MicroLED之间过渡方案,在技术方面已经趋于成熟,并且技术难度更低,实现量产也更加容易,良品率相对来说也就更高。

任何事物都是两面性的,既然Mini LED有很多优点,那么它也必然有缺点。

高能耗、高发热

体积小不完全是好事,因为Mini LED在体积缩小后就会导致背光模组中的LED单元在密度方面上升。当背光模组中分布了大量密集的LED之后,就会导致更高的能耗,并且发光也会产生更多的热量。而这就对厂商在产品的设计上提出了更高的要求,必须保证产品的散热设计,否则过多的热量堆积会导致LED的老化,从而影响使用寿命。

使用成本会有所增加

虽然现在Mini LED的技术成熟,这不代表终端用户的使用成本就变低了。同样的道理,OLED现在也开始全面推广,但是产品的价格还是高高在上。Mini LED的产品由于实际上在背光模组中增加了更多的LED单元,这必然会增加成本,这些成本厂商自然不会承担,最后还是分摊到终端用户的头上。当然,这里的成本是相对于传统LED显示设备而言的。如果相比Micro LED来说,价格还是要便宜很多。

从Mini LED的优缺点的分析来看,Mini LED的优点还是要多于缺点的,否则也不会有Mini LED的普及了。我们认为,Mini LED目前来说更适合于打造高端产品,比如专业设计类显示器、高端电竞显示器等。这主要是因为Mini LED背光能够实现更加均匀的混光,并且也不必借助透镜进行二次光学设计,加上MiniLED芯片结构更小,有利于将调光分区数( Local Dimming Zones)设计得更加精细化。这对于显示设备可轻松实现更高的动态范围(HDR),达到更高的对比度。此外,同样是得益于Mini LEO的体积更小,能降低显示设备的整体厚度,从而达到超薄化的目的。就目前来看,专业显示器和电竞显示器缺乏的就是超薄化,相信在借助Mini LED背光的优势以后,超薄的专业显示器和电竞显示器将会陆续上市。

Mini LEO与MicroLED有何区别?

虽然目前很多厂商开始布局Mini LED的研发和生产,但是有人却认为Mini LED始终只是作为一种过渡方案,认为Micro LED才是未来的发展方向。那么Micro LED是“何方神圣”?它跟Mini LED相比又有什么不同呢?

或许有人对Micro LED并不熟悉,百科词条上的解释是“Micro LED比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、功耗更低。”不管是MiniLED还是Micro LED,它们最终也只是LED背光。从本质上来说,MicroLED、Mini LED-样,都是基于微小的LED晶体颗粒作为像素发光點。二者的区别在于Micro LED采用的1-lOμm的LED晶体,理论上可实现0.05mm或者更小尺寸像素颗粒的显示屏。而Mini LED则是采用数十μm的LED晶体,能实现0.5mm-1.2mm像素颗粒的显示屏。

简单地说,Micro LED与Mini LED在技术原理上一样,不同的是MiniLED的体积更大,点距更大一些。从前面介绍的Mini LED优点,理论上Micro LED都具备,并且比Mini LED更好。最重要的是,Micro LED与OLED一样能够实现每个像素单独定址、单独发光。并且在性能上也不输OLED,同时寿命更长、功耗更低。Micro LED耗电量仅为LCD的10%,OLED的50%左右。另外,与同样属于自发光显示器的OLED相比,在同样的电能下,亮度比OLED高出三倍,并具有更好的稳定性和无残影效果。

虽然优点明显,但是Micro LED面临的挑战也很大。它最大的难题在于如何将众多微小的Micro LED单元进行转移,如何将LED做得微小化,而这可能需要晶圆级的工艺水平,事实上能达到这一级别的厂商凤毛麟角。倘若要生产4K、5K甚至8K分辨率Micro LED背光的显示设备,需要数百万甚至上千万个以上的Micro LED单元聚集在一个背光模组上,这也就导致应用到小尺寸显示设备上是比较难的。此外,由于需要众多的Micro LED单元,在成本.发热等方面的问题也需要解决。或许也正是基于这些原因,所以三星之前推出的首款Micro LED电视尺寸选择了146英寸。

由于LED体积大小的不同,在我们看来,Micro LED和Mini LED将应用于不同的领域。比如Mini LED主要用于节能、超薄、HDR的背光应用,例如智能手机、显示器、电视机、汽车显示器、笔记本电脑。而Micro LED的体积比Mini LED更小,并且作为全新的显示技术,Micro LED或许更多地将应用于可穿戴设备、M R/A RlVR、电视机显示器等。

当然,就现阶段来看,Mini LED的工艺比Micro LED成熟,在经济性上Mini LED更占优势,自然众多厂商会选择Mini LED。

Mini LED产业现状

既然Mini LED在技术上相对来说已经变得成熟,生产成本上也得到进一步降低,那么Mini LED产业的现状是怎样的呢?Mini LED产业目前可以分为上游、中游、下游、终端四个产业,上游厂商主要是对Mini LED芯片的研发、驱动设计,代表厂商为华灿、聚积、三安等;中游厂商则是对Mini LEO进行封装、改造设计,代表厂商为国星、瑞丰、宏齐、亿光等;下游厂商为面板生产企业,主要将Mini LED应用于面板中,代表厂商为京东方、华星光电等;终端厂商即应用了Mini LED的显示器、电视机等产品整机,代表厂商为华硕、苹果、TCL等。

看得出来,目前整个Mini LED产业链上从研发、封装、生产、整机都已经开始成熟了,并且相关终端厂商也已经推出了Mini LED相关的产品,说明Mini LED已经不是停留在实验室里的概念产品。比如在ComputeX 2019上,华硕就展出过一款基于Mini LED背光的重磅产品-ProArt PA32UCX,MC记者当时也曾在现场对这款产品进行过体验。这是一款定位于专业设计类的

传统LED、Mini LED、Micro LED应用的范围不同32英寸4K显示器,由于采用了MiniLED背光,能够以更密集的方式提高亮度控制的精度。它能实现1152个分区动态背光控制,具备更高亮度和更深暗度,加上支持HDR,能够让Mini LED的优势充分展现出来。同时,从参数上来看,它的峰值亮度高达1200cd/m2,在HDR模式下,其对比度可以达到1000000:1。此外,ProArt PA32UCX在色彩方面同样表现惊艳,99%的DCI-P3色域覆盖面积、Delta E<1的色彩精确度。

值得一提的是,苹果公司在去年第二季度还推出了一款Pro DisplayXDR的6K分辨率显示器,在网络上有声音称这是一款采用了Mini LED背光技术的产品,不过苹果公司并未将该产品的背光技术称为MiniLED。据相关人士介绍,Pro DisplayXDR所采用的超亮LED阵列设计可算作“类Mini LED”技术。

展望:今年或将成为MINILED发展元年

从2018年开始,Mini LED开始试产,2019年迎来了小规模投产,2020年Mini LED或将迎来快速发展。不过由于2020年第一季度受疫情影响,国内相关企业在投产的节奏上可能会放缓,预计在2020年下半年我们将会看到越来越多的Mini LED相关产品。当然,在未来2-3年时间,还是会以传统LED为主,Mini LED更多的主要应用在高端产品上。短时间为Mini LED想要取代传统LED还很困难,在接下来的时间我们也将看到传统LED和Mini LED共存。对于想要尝鲜Mini LED显示器或者电视机的用户来说,目前已经有相关产品,不过价格还比较高,像华硕ProArtPA32UCX的售价达到了26999元左右。对于想要尝鲜Mini LED显示器的用户,我们建议先做一个“等等党”,等到产品更加丰富的时候价格自然也会逐渐降低,那时候再入手也不迟。

总之,Mini LED作为一项新兴的背光技术,虽然普及还为时尚早,但是凭借自身优势,它的应用将会更加广阔。同时,在行业巨头的推动下,在产业链逐渐成熟后,相信现在高高在上的Mini LED产品也会进入寻常百姓家,拭目以待。

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