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苹果推出的 Mini LED屏到底好在哪

发表时间: 2021-04-22 10:57:07

作者: 液晶屏资讯网

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Mini LED 好在哪?它能给你带来怎样的体验?

2021 年 4 月 21 日凌晨,苹果公司举办了 2021 年度的春季发布会,发布了包括新款 iMac、iPad Pro、Airtag 在内的多款新品。

此次发布会压轴出场的重磅产品,是新一代的 iPad Pro。其关键的性能升级主要在于 M1 芯片、5G 网络,和一块 Mini LED 材质、据称能匹敌苹果最高端专业级显示器 Pro Display XDR 的屏幕。

据介绍,这块 12.9 英寸的屏幕内置了上万颗 LED 发光二极管,它们被划分成 2500 余个调光区,对比度甚至能达到 1000000:1。

苹果正式推出 Mini LED 屏幕,业界已传闻多时。这项技术的优势究竟何在?回答这个问题,或许要从最基本的当代显示器原理说起。

这是一块普通的电脑屏幕。你在生活中最常见到的就是这种液晶显示器(LCD)。

光是电磁波,自身具有振荡方向,使用偏振片可以拦截不同振荡方向的光。液晶本身透明,但其特殊的排列可以偏转光的振荡方向,将它放置在两片垂直的偏振片中,使用TFT(薄膜晶体管)调整液晶排列状态,即可控制明暗。

但液晶并不发光,要点亮屏幕则需要背光模组。

常见的背光结构为侧入式,灯珠排列在屏幕侧边发光,需使用导光板让光在平面上均匀扩散。这样终于点亮像素了,但仅能显示单色。要想呈现出缤纷的色彩,还需要使用红、绿、蓝三种基色的薄膜过滤光线。大量这样的单元格组合在一起,就构成了一块液晶屏。

不过,LCD 的背光在穿透多层结构后,最终的有效光线仅为 5% 左右。且背光只能整体控制,即使画面中存在纯黑区域,这部分的背光也只能打开。由于滤光效率不能做到100%,这使得黑色只能显示为深灰色,画面的明暗比值(对比度)约为 1000:1,远不能再现真实的世界。

因此,高端产品常使用 OLED。LED 是光电二极管,O 代表使用有机物。

二极管的正负极级分别有大量空穴和电子,复合后产生能量,有机物作为发光层与其连接,吸收能量并以光的形式释放。不同的有机物能发出不同颜色的光,且光色纯,能显示的色彩范围广,并可独立控制,对比度可视为无限大。

它结构轻薄又省电,更适合使用在随身设备上。

TFT LCD,OLED 和 Micro LED 的基本对比

不过,OLED 使用的有机物容易老化,寿命较短。每颗像素独立显示,老化程度也各不相同,屏幕很可能会变得青一块紫一块的,俗称「烧屏」。

发红光和蓝光的 OLED 寿命较绿色更短,更易衰减,厂商生产时常将他们做得更大或更多。如三星专利的 PenTile 排列,红绿蓝比例为 1:2:1,相邻像素共用红蓝子像素,横向上的次级像素减少了 1/3,显示效果可能会发虚,边缘偏色,画面清晰度也会下降。

此外,OLED 在低电压下不稳定,降低电压调暗屏幕会使显色失常,因此常使用 PWM 调节亮度——即让屏幕快速闪烁,通过控制明灭比值来调节亮度。

而这样的频闪,超过常人可感极限(约 80 Hz),但仍会使部分人感到头晕目眩,尤其是低频的闪烁,甚至会危害健康。

看起来 OLED 是个挺别扭的技术。但既然问题出在有机物上,为什么不换成无机物呢?

因为太难了。普通的 LED 正是使用的无机物。常见的 LED 显示器常作广告展示或背景墙,面积巨大,供远距离观看,靠近后很容易看出一颗一颗的灯珠。要想手机、电脑都能用上,就必须得做小。

得多小呢?

业内一般将尺寸 100 μm 以下称作 Micro LED(Micro 代表微型)。iPhone 8 Plus 有一块 5.5 英寸的 1080p 液晶显示屏,拥有约 207 万颗像素,每整颗像素的尺寸约为 63 μm,相当于头发的直径。

需要注意的是,为了能显示色彩,每颗像素还需细分为红绿蓝 3 颗子像素。即使不考虑像素间间距,生产同款屏幕,需要使用 622 万颗 63 μm*21 μm 的 LED。

要实现快速准确的排布,还必须掌握成熟的巨量转移技术。OLED 能实现商用正得益于有机物熔点低,可使用蒸镀技术生产,回避了 Micro LED 的一个个转移的难题。

Micro LED 性能优异,还可制作透明屏幕和柔性屏幕,是最适合制作显示器的材料,十分诱人,但迟迟不能量产。

Mikro Mesa Technology 使用 Micro LED 技术制造的透明显示器

在这尴尬的技术过渡期只能干等着吗?Mini LED 来了!

相比 Micro LED,它对尺寸的要求更宽松,一般为 100~300 μm,直接制作小型显示器,清晰度还不能满足,但可以将其作为 LCD 的背光。

我们可以将众多 Mini LED 排布在背板上,并划分出上百甚至上万个区域,独立控制。根据画面的明暗,分别调节各个区域的背光强度,使 LCD 也能拥有极高的的对比度。并且没有导光板等结构,更轻薄且能制造柔性屏。还可将灯珠由单色换成红绿蓝三色,使光色更纯净,显色范围更广。

Apple Pro Display XDR 分区背光示意,背光使用 576 颗蓝光 LED

这种背光方式被称作直下式,虽部分高端显示设备早有使用,但碍于灯珠大,分区数量并不多,还会使屏幕变厚,不适用于随身设备。缩小制成 Mini LED 后问题迎刃而解,用它作背光,能使 LCD 显示效果媲美 OLED 的同时,拥有更长的寿命,造价也更低廉。

不过,也不要太激动,作为刚刚试水的过渡技术,Mini LED 还有较大的提升空间,也可能会存在部分问题。如画面存在高对比的细节时,明亮物体周围可能会出现朦胧的光晕。

胡伟频, 等. (2020). 微米级 LED 显示应用浅析

新的技术投入使用是个好的开始,Mini LED 拥有光明的未来。


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