# 显示器

实际上,显示面板只有两种,不能自发光需要“第三方捧哏”的CD和 电致自发光自己就角能唱台戏的LED。其他的所有“D",都是这两种材质的生产物,例如LCD和QLED本是一家,OLED禾和 Micro-LED圆則原理相通。而三星现在的目标,是一个名字看起来熟悉又陌生的产物:QD-OLED。这是个什么东西呢?要搞清楚的话,还是先人“元老"LD说起。

# CRT的终结者:LCD

LCD的基本原理是通过两块ITO导电玻璃对液晶分子施加电压,控制液晶分子的排列形成图像。LCD屏幕表面有一层不透明的薄片叫做偏光片,具 有光的作用。它们两两配合,分别过滤掉X和Y方向上的光。然后人扰俞看到液晶分子组成的图像了。至于显示颜色,目前大部分LCD都是通过使用红、绿、蓝三色滤色片实现的。

LCD已经是非常成熟的技术,它亲手给CRT钉上了棺材盖。当LCD的背光源从傻大黑粗的CCFL荧光管进化到小巧玲珑的LED之后,被某些厂商玩了文字游戏,从"LCD"变成了“LED",但它的本质水远是液晶。

由于不能自发光需要背光,就决定了LCD有些胎里带的缺陷至今无法完美解決。一是黑场问题,LCD无法显示纯黑,因为背光光源的干涉作用,使得LCD显示黑色总会有一些灰蒙蕠的。分区控光也只是一种曲线救 国的技术,并不能完全屏蔽纯黑场 景的背光。二是色域问题,随着. 艺和材质的提升,滤色片对色彩的 还原度已经基本准确。但提升色域需要依靠背光,由于LED的白光并不像太阳光那样由赤橙黄绿青蓝紫组成而是蓝色LED混合黄色荧光粉实现的效果,色彩较为单一,色域也就成了痛点。止外,LCD还有一些冋题,例如不能做成曲面,可视角度差、蓝光危害等。不社,LCD有着寿命长、价格便宜两大优势,对手那边 个能打的都没有,因此依然是市 场的绝对主流。

# 我要革命:OLED

总有眼睛挑剔的人看LCD不顺眼,也有可能是希望新能技术垄断市场,于是有了LED( Organic Light- mitting Diode,有机发光二极管)。利 用有机半导体材米料和发光材米料在电 场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的二极管。通电自发光这个特性非常重要,意味着三原色OLED发出的光能最原汁原味地呈现颜色。至于黑色,它不发光,即可表现出最纯正的黑。

所以OLED实际上就是一大堆有机发光二极管,作为有机分子,它可 以做出各种曲面及柔性屏幕,由于不需要背光,身材也会比LCD好得多。OLED一些物理特性的硬伤至今未有效解決。一是寿命问题,有机材料的寿命会衰减,OLED的工作特性決定了它并非所有像素都会一起工作,发光 付间长的像素就很可能提前停止工 作。当然对于手机屏幕这样的小规格 面板而言,等不了有机物寿终正寝, 用户早就换手机了。但到了电视机面 板这样的大尺寸下,由于生产工艺更 加复杂,带来的就是寿命的进一步缩 短和不稳定。

关于OLED的第二个问题是烧屏。僧单说来就是三原色LED因为有机材米料不一样导致寿命不一样,其中蓝色LED最短命。蓝色衰退后颜色变,让屏幕显示出现颜色不均匀的现 象,这块屏幕也就报废了。

OLED的第三个问题是调光方式。自然光源的亮度并非一成不变,而是明暗不同。LCD屏幕绝大部分都 是DC调光,即通过调节电压来改变 背光亮度,模拟光线强弱,称为DC调 光,比较符合人眼的习惯。而OLED由 于是自发光,就不通过电压来控制 亮度,否则会出现严重的色差,所以0LED通过高速开关让自己反复点亮 不和熄灭来欺骗人眼。例如,想让OLED屏幕有50%的亮度,就让屏幕一半时 间亮,一半时间熄灭,当这个交替速 度达到一定的频率(例如60Hz),就能 模拟出50%亮度的效果。这就是所谓的PWM调光,原因是PWM调光对人眼而言相当于闪屏,非常伤眼。

索尼、三星、LG、松下曾是OLED的“四大天王",使用了0LED屏幕的小型设备也大量出现在市场上。但是OLED当年是带着“取代LCD"的使命降世的,TV面板才是它的星辰大海。然而兼顾大尺す、寿命和成本的이ED面板,其制造难度大到让实力雄厚的日韩厂商都开始怀疑人生。为此LG弄了个替代方案就是WOLED,利用白色OLED加加上RGB三原色的滤光膜,在视觉上形成各种色彩,寿命和亮度都有了提升,但LG自己都承认这并不是真正的OLED。至于三星,小尺す上继续用已经非常成熟的AM이LED攻城略地,大尺寸上则放奔了OLED而转向了另种背光源:QD量子点。

# 换了个捧眼:QLED

量子点QD( Quantum Dot))是一种纳 米材米料,是由锌、镉、硒、硫等元素合 成的半导体材米斗制成的、直径2~10nm 的纳米粒子,这个直径只能容纳几十 个原子。物质在纳米尺度上大都会有 些神奇的特性,量子点表现在量子 限域效应非常明显,它会将半导体中 的载流子限定在一个非常微小的三 往空间内。当受到光或电的刺激时,载流子会被激发跳跃到更高的能级, 等到这些载流子回到原来较低的能 级的时侯就会发出固定波长的可见光。所以影视行业和说里,“遇事 不决,量子力学"的口诀,似平也有那么ー丁点道理。

QD是一种非常优秀的无机材米斗,它性质稳定,颜色可以通过改变QD的尺寸来调控。那么QLED就是用QD组成像素的自发光面板吗?理论应该是,但现在技术并不成熟。所以QLED实际上是用QD作为背光,主要有两种方案:一是将红绿二色的QD固定到树脂上,然后放入蓝光LED和导光板之间,以形成白色背光;另 种是将涂有红绿量子点的薄膜置于导光板上,吸收蓝色LED的蓝光,发射红绿光,以形成白色背光。两种方 案殊途同归,将背光光线精确转换 到理想的色温,形成纯度更高的肖光源,但前面的舞台还是LCD的。QD背光带来了画质的飞跃,主要表现在比LCD和のLED的亮度都更高,颜色更纯,甚至能达到100%色域空间,在高亮度的HDR画面之下依然可以呈现到饱和丰富的色彩,也能满足超高清 联盟电视的标准。

2013年,索尼首先开始在自家电视里使用QD;2015年,三星将QD引入其 SUHD TV系列中。2017年,三星为它的旗舰电视创造了一个全新的营销术语:QLED。当然本质上它们仍然是LCD,但換了个捧哏之后,实防上提升了LCD的竞争力。尽管OLED暂时无法撼动自己的市场地位,但LCD毕竟有太多硬伤,也越来越逼近物理极限。QD作为无机材料,比有机小分子和聚合物的LED好伺候得多。它的器件封装要求更低,亮度秒杀所有面板,能显示比普通LED面板更好的色域和黑场(当然还是黑不过OLED)。最关键的是,QLED的价格只比普通LED电视高一点,完全不会像0LED那么高不可攀,因此QD电视在市场已经颇受欢迎。

# 潜伏的黑马:Micro-LED

很多户外显示屏都是以LED作为像素来组成图像,每个LD能够定址、单独驱动发光。如果把户外显示屏缩 小,小到可收桌子上,就成了 MicroD显示屏。实际上工艺是将微缩的D做成阵列,然后批量转移到电路基板上,最后加上保护层和电极,封 装好之后制作成显示屏。 Micro-LED同样是无机材米料,比OLED更容易调试也更稳定,并且继承了LED在固态照明方面的诸多优点,例如低功耗、高亮度 与色彩饱和度、反应速度快、寿命较 长等。实际上, Micro-LED的构造是各种面板里最简单的,但이LED大尺寸化치难重重, Micro-LED则是在小型化 举步维艰,归根到底还是因为技术的 不成熟,成本高、良品率低、批量生 产难,目前仍是一种前瞻性的显示技 术。但 Micro-LED-日成熟,将成OLED 最大的成胁。

# 融合:QLED+OLED

在高端显示面板领域,OLED具 有无与伶比的地位,而LED色彩表现力又着实很香。把这两种技术合二为,就是三星当前的目标:QD-이LED。 理解了本文前面介绍的各种“D"技 术,也就不难理解QD-0LED的原理。 简单说来,QD-OLED=蓝色이LED+红绿 QD。用蓝色OLED作为光源辅以QD薄 膜,因为QD薄膜上的蓝色像素能直接 透过蓝光,而红绿二色的QD接收到蓝光之后,会激发出红光和绿光,从而 混合出全彩色。

从理论上讲,QD-OLED真的是集成了两者之所长。首先,它只需要蓝色OLED,成本上就会比 RGB OLED更低,但QD接近100%的发光效率使得色域和亮度都非常出色,却又保留了OLED自发光的特性。其次,由于所有的光源都是蓝色LED,就不会有损耗不一致的情况,也就杜绝了烧屏的隐 患,寿命更长。那为什么不用更便宜的蓝色LED呢?那样的话就没有OLED么事旦研发人员并不是图这个名分,根本原因是发光材料需要被蒸镀到QD薄膜上紧密结合形成自发 光面板,而无机材米料的LED没法被蒸镀上去。

不过蓝色OLED的寿命依然不如D,能解决这个题才算功德圆满,三星的QD-OLED这个项目一直进展不怎么顺利,走走停停。到2019年第三 季度,三星下定了决心,不但停产了LCD的8代线,还宣布将投资13.1万亿韩元(约780亿元人民币)在牙山工建造8.代QD-OLED生产线。此举是为了打破LG在이LED面板市场的垄断局面,让三星未来有机会在大尺寸OLED面板上与G并驾齐驱。

目前三星仍在调试QD-OLED的制备方案,有市场调研机构认为三星在 实现量产之前仍有很多难题。由于简化QD-OLED所需的许多生产工艺尚未完善,导致QD-0LED目前可能需要更加复杂的结构,包括三个串联的蓝色OLED发光层,经历多层封装,以及带有附加彩色滤色片的厚QD层,也就导致成本较高。提升面板分辨率要新的喷墨和蓝色OLED蒸发设备,材料性能以及与组件和工艺的兼容性都是问题。同时,还要与中国制造的8KCD面板进行价格竞争,与 WOLED和RGB OLEDI电视形成差异化,面对厚QD层的良品率问题等。

业业内认为,三星对于QD-OLED的最终目标,应该是自发光QD显示器。由于QD是无机材米料,说起来也和Micro-LED殊途同归了,遗憾的是这两 种面板目前都还无法实现。

# Mini LED的前世今生

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、每一款产品都受到广 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,我们们需 要先了解一个概念:肖光。肖光,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,所以需要肖光照亮面板,然后 显示画面。肖光作为“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、Mini LED等,正是背光技术的不断革新让我们的“视界”更加五彩斑斓。

CCLF是Cold Cathode Cathode Fluorescent 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光源相比,LED具有低功耗、低发热量、亮度、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 目前干元级显示器基本都是采用的WLED肖光,采用WLED肖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RGBD,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 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 非常纯浄的有色光线,量子点材料 之所以能作为肖光源,是因为它的 色彩纯浄。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RGBD更低,不过要高于普通LED背光的显示设备。

在经历了CCLF,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肖 光是否能替代前几代背光技术?

# 什么是Mini LED

相信很多人都知知道,LED又被称为发光二极管,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,Mini LED是否可以理解为更小的发光.极管呢?这样理解也是可以的,MinD的确是LED的一个种类,它又被称为“"亚亳米发光二极管″,单颗Mini LED所封装的芯片单元尺寸在 50pm~100pm之间,而这是狭义 对 Mini LED的定义。此外,从广义的定义来说,在行业内为了更好地区 分 Mini LED,通常又将LED灯珠点距在 mm以下的显示设备也称之为MinD,这种点距小于1mm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 真正的 Mini LED。Mini LED简单地说就是小型的D灯珠,这里的“小“是相对于传统D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 LEDJ产业,由此可见它的优点是 被看好的。那么 Mini LED又有哪些优 点呢?

肖光更加均匀,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昡光 现象。

更好的色彩表现

Mini LEDE能直接来用基于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,色彩的鲜艳度烯美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,加加上目前很多显示设备都是采用的 直下式(设置在面板肖后,侧入式则 将背光设置在四周)背光,这也能 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",比女如MR/ARVR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Mini LED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。

高功耗、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.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D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 LEDE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的产品由于实防在肖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 推到终端用户的头上。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肖光能够 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MiniD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公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 LED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 和电竟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 LED与 MicroLED有何区别?

虽然目前很多厂商开始布局Mini LEDI的研发和生产,但是有人却却认为 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又是“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MiniD还是 Micro LED,它们最终也只是LED背光。从本质上来说, MicroD、 Mini LED一样,都是基于微小的LED晶体颗粒作为像素发光点。二者的区别在于 Micro LED:采用的1~10pm 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+um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MinD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 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0LED,同时寿命更长、功耗更低。Micro LEDE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背光的显示设日日y需要数百万甚至上干万个以 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 (icro 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、显乐器、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、MR/ARVR、电视机显示器等。当然,就现阶段来看, Mini LED 的工艺比 Micro LEDI成熟,在经济性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 LEDJ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 LED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 Computex2019硕就展出过一款基于 Mini LED背光的重碚产 品- ProArt Display PA32UCX (opens new window),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32英寸4K显示器,由于采用了MinED背光,能够以更密集的方式提亮度控制的精度。它能实现1152 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/mi,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 Display XDR的6K分辨率显示器,在网络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MinD。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Mini LED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 会放绶,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 内 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 Proart PA32UCX的售价达到了2699元左 右。对于想要尝鲜 Mini LED显示器 的用户,我们们建议先做一个“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

更新时间: 12/27/2021, 7:17:09 PM