大数跨境
0
0

Mini LED背光技术掀波澜,助力LCD面板冲击中高端

Mini LED背光技术掀波澜,助力LCD面板冲击中高端 MicroLEDDisplay
2022-04-14
0
导读:1.MiniLED 巨幅提升显示效果,政策加码推动应用发展显示技术是我们表达和获取信息的重要手段之一,在我们


1.MiniLED 巨幅提升显示效果,政策加码推动应用发展


显示技术是我们表达和获取信息的重要手段之一,在我们的日常生活中无 处不在。


近几年,液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器之间 的竞争日益激烈。


OLED 显示屏提供了前所未有的对比度、更快的响应时间、更 薄的外形和卓越的灵活性,但亮度和寿命之间的权衡仍有待克服。


为了与 OLED 显示屏和其他新兴显示屏如量子点技术、MicroLED 显示屏竞争,MiniLED 背光 技术近年来得到了迅速发展,通过分区控光(Local Dimming)技术,MiniLED 背光可以大大提高对比度、位深和功耗。


1.1 MiniLED 背光技术带来巨变,显示效果直逼 OLED


美国三大光学中心之一的中佛罗里达大学光学院系统地测量并比较了 Nichia 公司的 15.6 寸的 MiniLED 背光面板与 15.6 寸商用 OLED 笔记本电脑 (Dell XPS 15 7590)的显示性能,包含两者的亮度、伽马曲线、颜色体积、颜色偏移、功耗、环境对比度和光晕,两种显示器均表现出优异的性能。


结果表明,MiniLED 背光面板具有更高的峰值亮度、更精确的伽马曲线、更均匀的低 灰度亮度、更大的色量、更低的功耗和更高的环境对比度。MiniLED 背光面板的亮度均匀性优于 OLED 面板。研究人员通过测量 0~255 灰度范围内的亮度,得到了 MiniLED 背光和 OLED 显示屏的伽玛曲线,MiniLED 背光和 OLED 显示器的伽玛值分别为 2.6 和 2.2。


另外,研究人员还使用了 LMK 标准测量亮度分布,从下图可以明显看出 MiniLED 背光面板的亮度均匀性更佳, 这主要是因为 OLED 显示屏低灰度电流控制是位置相关的,导致亮度波动较大。


而这点正反应出了 OLED 材质的缺陷,为了保持 OLED 像素中有机物的活性,不 能将电压加的过高,所以亮度很难和 LCD 相比较,从而影响了画质表现。



色域和色移是评价显示面板颜色性能的两个重要指标。


优秀的显示器应该展现出宽广的色域、微弱的色移。


实验将基准白色亮度设置为 MiniLED 背光的 白色亮度,以反映亮度对色域体积的影响很大,最终测得的MiniLED背光和OLED显示屏的色域大小下图所示,MiniLED 背光面板和 OLED 面板的 CIELAB 色域体积 分别为1191300 3和650680 3。


以 Rec.2020 颜色空间分布为参考,MiniLED 背光面板和OLED面板的覆盖率分别为64.3%和35.0%。MiniLED背光面板比OLED 面板拥有更大的色域体积,正是得益于其更高的峰值亮度。



Mini LED 背光面板功耗更低。


笔记本电脑、智能手机等移动显示设备的运行时间取决于电池,因此低功耗是最理想的选择。图表 3 展示了在平均亮度为 200nit的情况下,15.6 寸 MiniLED 背光面板和 OLED 面板各自的功耗大小。(当 像素关闭时,功耗主要来自于驱动像素的电源电路和外围电路。)


在 APL = 0% 和 APL = 100%时,MiniLED 背光面板和 OLED 面板的功耗分别约为[1.10W,2.53W] 和[3.45W,8.83W]。这意味着与 OLED 显示器相比,MiniLED 背光面板的功耗更 低,相关 IT 设备的运行时间也将更长。



分区控光(Local Dimming)技术显著提升 LCD 面板黑位表现。


传统的 LCD 技术使用背光全局调光,即一个调光部分覆盖整个显示屏,因此每个像素不能 完全切断透射光,这使得传统 LCD 的对比度普遍较低,在黑位问题上广受诟病。


而采用 MiniLED 作为背光光源的局部调光是一种被广泛认可和应用的理想解决 方案,其使用的是尺寸在 100-300 微米之间的 LED 芯片,尺寸上远小于传统背 光使得其能提供更好的调光方案。


如图表 4 所示,局部调光(Local Dimming) 将背光区域划分为多个独立的调光段,实现每个局部调光区域的独立亮度和消 光,该方法可以更好地匹配各个区域显示图像所需的亮度,从而实现 HDR 显示, 降低功耗和成本。



众多厂商布局 Mini LED 技术赛道,产业链前景有望爆发。


MiniLED 背光技 术于 2019 年首次实现商业应用,应用于苹果和华硕的 32 英寸专业显示屏以及 TCL 的电视产品。


在第九届中国信息技术博览会(CITE)上,TCL、康佳和创维都 展示了他们最新的 MiniLED 背光电视,而 IVO 和天马也推出了使用 MiniLED 背 光技术的汽车显示器。其中,TCL X12 8K MiniLED 星光智能屏性能最好,其实 现了超薄屏幕厚度,最大亮度可达 3000 nits,对比度更是高达 1000 万:1。


众多的 MiniLED 背光产品的推出,表明了该技术的发展前景是非常光明的。根据最新的调查显示,鉴于苹果公司最新一代 MacBook Pro 采用 MiniLED 背光技术来进军高端笔记本电脑市场,2022 年配备 MiniLED 背光的笔记本电脑 年出货量可能达到 500 万台,同比增长 213%。


两款 MacBook Pro 的屏幕分别配 备了约 8000-11000 个 MiniLED 芯片分布在 2000-2600 个局部调光区域,对比 度达到了 100 万:1。相信在不久的将来,MiniLED 背光的分区数量有望增加到 3000 个甚至更高。


1.2 超高清、HDR 标准推进 MiniLED 背光产品持续渗透


随着消费者不断追求更高的显示质量,高动态范围(HDR)概念出现了。HDR 是 High-Dynamic Range 的缩写,最初是一个应用于摄影的概念,HDR 图像的原理是将不同曝光的图像组合在一起,以覆盖比单次曝光所允许的更广泛的颜色 和亮度级别,该技术可以让观众看到比正常情况更详细的明亮元素和黑暗部分。



亮度会极大影响屏幕色彩的表现。


与较低亮度下的相同颜色相比,高亮屏 幕的色彩表现会更全面,这种控制颜色亮度的需求意味着充分控制光输出的能 力是 HDR 的一个重要因素。而 OLED 显示器的亮度很少超过 1,000 尼特,部分 显示器即使超过了 1,000 尼特,也难以维持该亮度,这是因为 OLED 面板为保 护其有机物材料的活性,无法施加太高的电压,因此亮度很难与采用无机材料 的 LCD 面板相比较。


例如,根据 Rtings 的测试,LG 的 C9 OLED 电视无法维持 1000 尼特以上的峰值亮度。作为对比,Apple 的 Liquid Retina XDR、三星的 Odyssey Neo G9 和三星的 QN90A 电视等 MiniLED 背光显示器可以达到远高于 1,000 尼特的峰值亮度并维持至少 600 尼特。


百位级尼特亮度的标准下只能显 示典型的标准动态范围内容(SDR),而 HDR 内容则需要具有更大范围的潜在亮 度级别来表示其颜色(超过 1,000 尼特),并且对于画面明暗细节要求更高的 使用场景,需要光源达到更高亮的级别。



同时,HDR 视频扩展了调色板(允许使用更多颜色来显示图像),结合亮度、 更高的对比度和更好的图像保真度,HDR 视频可以提供比普通标准视频格式更 好的图像。


更具体地说,普通高清视频将使用 8bit 规范,国际电信联盟将其 称为 Rec.709 或 BT.709,而 HDR 内容的 10bit 和 12bit 图片遵循 Rec.2020 或 BT.2020,色域更广。


标准动态范围图像只有大约 1600 万种颜色可用于创建图 片,而任何 10bit 或更高位的 HDR 视频格式都有超过 10 亿种颜色可供播放。



实现高动态范围图像显示通常需要较高的峰值亮度、极好的暗状态、精确 的灰度、宽色域和大的位深。虽然 OLED 显示屏在面板灵活性、黑态、响应时 间等方面具有优势,但在全球节能减排的趋势下,寿命更长、成本更低的 MiniLED 背光 LCD 面板有望在超高清视频发展道路上率先提供更理想的 HDR 显 示解决方案,在众多高端显示技术中崭露头角。


超高清视频的定义为 4K、8K 超高清分辨率的视频内容。超高清 4K、8K 相 对于高清 2K 标准,在高分辨率、高帧率、高色深、高色域、高动态范围上均 实现了突破。消费者对感官更极致体验的追求不会止步,从标清-高清-超高清, 分辨率一直是视频及显示行业发展的一条脉络,不断向更优质的画质发展。技 术标准上的全面提升将革新观众的视听体验,呈现真实的临场视听场景。



政策扶持超高清视频行业快速发展。


近年来,在中国超高清视频行业受到 各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策, 鼓励超高清视频行业发展与创新,《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022 年)》、《超高清视频标准体系建设指南(2020 版)》、《“双千兆”网络协同发展 行动计划(2021-2023 年)》、《广州市超高清视频产业发展行动计划(2021-2023 年)》等产业政策为超高清视频行业的发展提供了明确、广阔的市场前景,为 企业提供了良好的生产经营环境。


1.3 中尺寸面板成本差距小,大尺寸成 MiniLED 技术切入点


随着新的 MacBook Pro 14 英寸和 16 英寸机型的推出,MiniLED 背光液晶 显示屏终于被用于 Apple 的大多数高端 IT 产品。MiniLED 背光 LCD 能够进行 HDR(高动态范围)动态图像操作,可靠性较 OLED 更好,且大尺寸 OLED 面板 的制造产能不如 LCD 面板的产能充分。


但在小尺寸面板的制造成本上,日趋成 熟的 OLED仍具有一定的优势,下图显示了咨询机构 Omdia 对 12.9英寸 iPad Pro 平板电脑的普通(传统)LCD、OLED 和 MiniLED 背光 LCD 之间的成本研究比较。当下,MiniLED 背光 LCD 在小尺寸上的制造成本相较普通 LCD 和 OLED 高出不少 ——约是 LCD 的三倍,OLED 的两倍。



中尺寸 IT 面板 MiniLED 背光技术与 OLED 成本差距显著缩小。


以苹果最新 的 16.2 英寸 MacBook 显示面板成本估算为例,其背光 LCD 的制造成本虽然也 比普通 LCD 高出约 3 倍的价格。然而,与同等 OLED 面板的成本差距则缩小至 1.2 倍,比小尺寸显示面板的成本差距小得多。


这是因为 OLED 面板的制造成本 基本上取决于其尺寸,虽然 16.2 英寸面板的面积比 12.9 英寸面板大 50%,但 其制造成本增加的比例将大幅超过 50%。反观 MiniLED 背光 LCD 面板,虽然模 组材料在 MiniLED 背光 LCD 面板总制造成本中占比最大,但它与面板尺寸不成 正比。



MiniLED 背光成本取决于 LED 芯片用量,制程良率提升带动产品快速降本。


进一步拆解模组材料占比,LED 芯片是其中最主要的组成部分,LED 芯片的用 量在 MiniLED 背光 LCD 面板制造的成本估算中起着关键作用。16.2 英寸的MiniLED 背光使用了 10,240 颗 LED 芯片,这与 12.9 英寸的 MiniLED 背光灯珠 数量几乎相同,后者有 10,384 颗芯片。


因此,16.2 英寸 MiniLED 背光 LCD 面 板的制造成本与 12.9 英寸的差异不大,这也解释了中尺寸面板上 OLED 和 MiniLED 背光 LCD 面板之间的成本差距将比小尺寸应用上更小。


另外,根据研究中心推测,随着技术成熟及制程良率提升,预估每年 MiniLED 背光显示器成本将以 15~20%的幅度下降,并在 2022 年将有机会显著低于 OLED 显示器,届时 MiniLED 背光技术除了有望逐渐导入至苹果的其他产品线,也将 吸引其他一线品牌跟进采用。



MiniLED 背光技术在大尺寸 TV 产品上具有成本优势。


根据数据测算,现阶段 MiniLED 背光在大尺寸电视应用端的成本存在较强竞争力, 与白光 OLED 或入门直下式 LCD 背光模块间存在 2~3 倍的成本差异,此价格区 间即是 MiniLED 背光电视切入的契机。在高端 MiniLED 背光 TV 产品上,采用 约 16,000 颗 MiniLED 芯片,并搭配 2,000 个以上的分区控制,但仍比市场上 高阶 OLED 电视面板低 15%左右,具有成本优势;


若以中端产品作比较,通过将 MiniLED 的灯珠数量减少至 10,000~12,000 颗,并搭配 500 区的分区控制,则 其成本与入门直下式 LCD 背光模块成本的差距能控制在 50%以内,这将是 MiniLED 背光 LCD 电视在价格与画质间取得平衡的另一个切入契机。

因此,各品牌厂纷纷展开 MiniLED 背光电视冲击高端市场的布局,此风潮目前已带动品 牌厂商如三星(SAMSUNG)、TCL、海信(Hisense)、小米(Xiaomi)等品牌厂 商的跟进。


  

【延期通知】关于 ”第五届中国(国际)Micro LED显示高峰论坛(2021-2022)”延期举办的通知

【企业动态】Mini LED市场前景可期:PCB将迎来哪些生产机会与挑战


【专业讲解封装厂商是如何推动Mini LED商业化进程的?


【专业分享Mini LED技术深度报告


【热点链接】元宇宙火了,Micro LED机会来了

【技术盘点家用的MicroLED显示,吸引力到底在哪里


【新品发布】比发丝还细!芯映光电发布Micro LED芯片




扫码关注我们

查看更多精彩内容

 

加入MicroLED交流群

与上万+业内朋友在一起



商业投稿、合作热线:021-33361030


【声明】内容源于网络
0
0
MicroLEDDisplay
横跨LCD、LED和半导体三大领域,覆盖Mini/Micro LED显示终端应用、面板、封装、芯片/驱动IC、材料、装备等上中下游。提供显示行业新闻与技术趋势、分析报告、企业数据等,快速呈现显示行业动态与趋势!
内容 3790
粉丝 0
MicroLEDDisplay 横跨LCD、LED和半导体三大领域,覆盖Mini/Micro LED显示终端应用、面板、封装、芯片/驱动IC、材料、装备等上中下游。提供显示行业新闻与技术趋势、分析报告、企业数据等,快速呈现显示行业动态与趋势!
总阅读949
粉丝0
内容3.8k