各家媒体的报道陆续指出,Apple 将在新款 iPad Pro新款 MacBook Pro上采用 mini-LED 技术,并将其作为产品的主要升级点。

那什么是 mini-LED?相比于目前的屏幕优势又是什么?为什么 Apple 没有选择手机市场主流的 OLED?本文将围绕这几个问题展开,如果你有兴趣了解,不妨跟本文来一探究竟吧。

什么是 mini-LED?优劣势何在

目前市面上的屏幕若以材质区分,主要以 LCD、OLED 两类为主。在近几年的手机市场中,OLED 逐渐取代了 LCD,即便在价格更实惠的机型中也是如此。

LCD 即液晶显示器,它的发光原理主要依靠背光层(背光、彩色滤光片、液晶三者缺一不可);而 OLED 则依靠有机化合物涂层发光,只需通电就会亮,并且由于没有液晶层、背光层的存在,相比 LCD,OLED 不仅拥有高对比度和高饱和度,还有着轻薄、可弯曲、省电的优势,市场发展空间十分巨大。

OLED 的可弯曲特性,开启了 iPhone 的全面屏时代

在这样的竞争背景下,传统 LCD 屏幕也在寻求新的突破,除了 Local Dimming(简称LD,局部调光)出现外,mini-LED 技术也应运而生:它并不是全新的屏幕材质,而是针对液晶层背光进行升级的一种屏幕背光技术,即将背光中的 LED 灯 Mini 化。

一般情况下,传统 LCD 屏幕配备的 LED 背光往往只支持统一调节,无法对某一区域明暗进行单独调节,但借助 LD 便可实现屏幕分区,实现单独的亮度调节(受限于灯泡尺寸,分区数量仍有局限)。

而 mini-LED 技术不同的地方在于,它的背光灯泡尺寸更小,可以让一块屏幕集成更多的背光灯泡,不仅实现了轻薄、可弯曲的特性,而且还让局部调光实现了比以前更精细的屏幕背光分区,达到更接近像素化的动态背光效果(更好地控制背光并带来更好的图像显示质量)。

不过需要注意的是,mini-LED 技术本身并非涵盖局部调光(Local Dimming 局部调光、Full Array Local Dimming 全阵列局部调光),采用 mini-LED 技术也可以是统一亮灭且无分区的背光,但 mini-LED 技术在显示色彩上的进步,一定无法脱离与局部调光的结合。

mini-LED结构,图/ TCL

基于上述的特性,mini-LED 技术的优势便十分明显:

  • 相比 LCD,拥有更高的屏幕亮度和对比度:结合局部调光,支持单独控制更多的屏幕区域,明暗控制更灵活。在纯黑背景下,可以把分区调暗甚至关闭,获得接近 OLED 屏幕的对比度;
  • 相比 OLED,不存在低频频闪,拥有更长寿命:由于采用传统背光层发光,mini-LED 并不会存在 OLED 屏幕的低频频闪问题,也不会因为有机材料寿命短,而引起的亮度不均匀和烧屏等问题。

采用类似技术(但并非 mini-LED1)、背光由 576 个蓝光 LED 组成的 Pro Display XDR 就是对优势一最好的证明:全屏持续亮度 1000 尼特,峰值亮度可达 1600 尼特,对比度达到 1000000:1。

Pro Display XDR,图/Apple

Apple 为什么会选择 mini-LED?

尽管目前 iPad、MacBook 的屏幕观感都属于市场上的第一梯队,但传统 LCD 屏幕先天条件的限制,提升空间十分有限,并不能拥有 OLED 屏幕诸如无需背光源、可自发光、可视角度更大、色彩丰富、节能显著、可柔性弯曲等优点。

不过若直接采用 OLED 屏幕,缺点也十分显著:

  • 寿命短,容易老化,不适合用在使用年限长的平板和电脑:OLED 屏幕子像素自发光,若屏幕长时间显示同一画面,则该画面的子像素便都处于工作状态,长时间则寿命便降低,甚至会在该屏幕区域留下残影(烧屏);
  • 加深对三星的依赖,议价权被削弱:iPhone 等设备的屏幕面板目前主要产能由三星提供。若 Apple 其他产品线也继续采用三星的面板,则更会长期受制于三星。可参考近期 iPhone 12 mini 屏幕因采购低于预期,Apple 向三星支付赔偿。(类似赔偿 2019 年2020 年都发生过);
  • 长期角度看成本始终偏高:即便经过多年的发展和技术的迭代,OLED 屏幕在产能和成本上已有很大改善,但相对于成本更低的 LCD 屏幕、以及随着技术成熟而成本逐步下降的 mini-LED 技术,OLED 屏幕长期成本依然较高。

在这样的背景下,mini-LED 技术的优势(结合局部调光技术的前提下),对 Apple 而言便十分明显:即在拥有可视角度更大、色彩丰富、节能显著、可柔性弯曲等优点的同时,不存在寿命问题以及不会加深对三星的依赖。即便目前 mini-LED 技术成本较高,但根据 LEDinside 的调查显示,预计 2022 年,mini-LED 技术的成本将有机会低于 OLED,形成更强的市场竞争力。

而 Apple 也能借助 mini-LED 技术,对 iPad、MacBook 更高端更专业的 Pro 系列进行屏幕升级,以此来更好地与其他系列的产品进行区分。

mini-LED 是电子设备屏幕的未来吗?

先说结论,mini-LED 技术并非是电子设备屏幕的未来。

mini-LED 技术的劣势同样明显:首先是依然集成背光区,屏幕面板在厚度、重量上与 OLED 仍有差距;其二并非是像素级的控光,目前还无法做到与 OLED 一样的单像素发光;其三是初期阶段的 mini-LED 制造成本高于传统的 LCD 和 OLED。

在最普遍的电子设备手机(小型且高像素密度的屏幕)中,mini-LED 技术受限于像素密度、厚度功耗等问题,始终无法取代 OLED 的地位(由于手机换新周期短,OLED 寿命短也并非是问题)。未来几年,手机的屏幕应该会继续以高刷新率的 OLED 为主,但会在能耗控制上取得新的突破。

根据 The Elec 的报道,三星在 2021 年上半年开始为 Apple 生产拥有 LTPO 技术的 OLED 屏幕,相比于传统 OLED 拥有更低的功耗,新款 iPhone 将有望搭载该屏幕,并实现 120Hz 刷新率。

Apple Watch Series 5 使用 LTPO 技术:实现全天候显示的同时,续航未减弱

不过在未来几年里,mini-LED 技术会在更换周期和使用年限长的中大型尺寸的显示器、液晶电视普遍使用。因为它的出现,缩小了 LCD 和 OLED 两种屏幕材质之间的差距,让 LCD 屏幕实现了媲美 OLED 的色彩质量和对比度,同时还不存在 OLED 使用寿命短的问题。但 mini-LED 技术必须尽快降低成本,才能真正取代传统 LCD,并在和 OLED 的竞争中取得价格优势。

至于电子设备屏幕的真正未来,业内普遍都认为会是 micro-LED 屏幕技术,并称之为次世代显示技术

micro-LED 即微型发光二极管,是 LED 微缩化和矩阵化技术。简单点说,既是将 LED 背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,集成度高并且具有自发光无需背光源的特性(采用无机氮化镓作为发光材料,相比 OLED 的有机材料使用寿命更长)。而 mini-LED 是介于传统 LED 与 micro-LED 之间,简单来说是在传统 LED 背光基础上改良的一种背光技术。而与 LCD、OLED 相比, micro-LED 在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面都具有明显的优势。

micro-LED 所具备的优势,也很早让海外巨头 Apple、三星、SONY、LG 等纷纷投入研发。当下主要有两种发展趋势,分别是小间距大尺寸高分辨率的室外/室内公共显示,以及包含手机、电脑、电视、头戴式设备等的消费电子显示。

但截止到 2021 年,使用 Micro LED 技术的产品大多停留在原型展示机阶段,进展到商品化的产品十分少见且价格高昂,比如三星发布的 110 英寸 Micro LED 电视,售价 1.7亿 韩元,约 102.5 万元人民币。

Samsung brings 'The Wall' microLED display to India: What is microLED  technology? | Technology News,The Indian Express
图/ 三星

根据 LEDinside 的报道,micro-LED 技术依然不够成熟,主要的挑战集中在关键技术的突破与量产成本的降低,在大众消费市场的商用化进程还很漫长。

即便如此,它的种种优势表明,它确实代表着电子设备屏幕的未来方向。