电子产品世界

2021年4月21日凌晨，苹果公司举办了春季发布会，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，在这块屏幕内置了上万颗LED发光二极管，对比度甚至能达到1000000:1，Mini LED屏幕这项技术的优势究竟何在？

不过，近日有消息称iPad Pro Mini LED出现良率不佳的问题，可能导致初期供应短缺。据了解，苹果Mini LED iPad Pro生产过程中的主要问题出在SMT制程。本次iPad Pro的SMT固晶打件的供应商是台表科和晶电子公司元丰新科技。知情人士表示台表科的生产良率较低，因此，苹果正在寻求与另一家SMT厂商合作。

尽管当前生产出现了良率欠佳的问题，但作为苹果首款搭载Mini LED背光技术的产品，iPad Pro的销量同样受市场看好。TrendForce集邦咨询表示，12.9英寸iPad Pro原本就在利基市场有稳定的需求表现，因此，在规格全面升级，以及与前一代产品价差仅100美元的背景下，预期2021年新款12.9英寸iPad Pro出货量将可达500万台。同时，新一代iPad Pro今年在全球平板计算机市场的渗透率将为3.1%。

另外，除了iPad Pro，预估下半年苹果14英寸、16英寸笔电有可能也将采用Mini LED背光技术。从一定程度上来讲，更多产品导入Mini LED技术有助于推动Mini LED产业各环节厂商不断突破技术瓶颈问题。

作为全球最知名的消费电子品牌，苹果公司在市场上具有风向标作用。随着该公司的加入，Mini LED的热度可以说是直线升高，也引起了众多投资者的关注。

Mini LED

如果说用M1是意料之中的升级，那么再次刷新平板屏幕素质上限的Liquid视网膜XDR屏幕才是最大的惊喜。事实上，苹果19年发布的Pro Display XDR就采用了576个蓝光LED区域作为背光层，虽然苹果没有将这套的背光系统称为Mini LED技术，但业内人士认为，已经是类Mini LED的技术应用的试水。

相比上一代上代iPad Pro的ProMotion自适应刷新率技术，峰值亮度600nit，这次的Liquid视网膜XDR屏幕全屏亮度高达1000nit，峰值亮度高达1600nit，对比度更是达到了惊人的1000000:1 。而之所能够达到如此水准，正是因为12.9英寸的iPad pro的使用了全新的Mini LED的背光技术，使用了超过10000个Mini LED灯珠，超过2500个局部调光区域，这才能达到如此效果。

很多人可能不知道什么是Mini LED技术，Mini LED的全称是“次毫米发光二极体”，传统LCD的背光层通常由几十到数百颗尺寸大于200μm的LED灯珠组成，因为LED灯珠之间存在空隙，限制了画质表现，所以传统LCD屏幕想要进一步提高最大亮度、背光均匀性和对比度，就必须提高背光层的LED灯珠密度。

而Mini LED的晶粒尺寸约在50-200μm之间，同样的区域内，可以密集分布几百到几千个LED灯珠芯片，大幅度改善背光效果，实现轻薄化与更好的对比度；而且LED背光灯珠一般采用GaN等无机材料，比OLED的有机灯珠耐久度更好，采用和传统LCD一样的单色背光也不用担心OLED的烧屏偏色问题。

Mini LED兼顾了LCD和OLED的优势，也正因为此，向来眼光甚高的苹果才选择了押注在Mini LED上。其实，目光长远，大力发展Mini LED上的，并不只有苹果一家，除了苹果，此前三星/TCL等公司也陆续发布了搭载Mini LED背光的高端电视。

除了Mini LED以外，相信大家平时或多或少听说过LCD、OLED、Micro LED等名词。但具体是什么估计许多人还是模糊不清的，其实上述这些都是显示技术的一种，各有优劣。

我们都知道，现如今的手机屏幕市场，已经是OLED 的天下，但是LCD的身影也时常能见到，比如iPhone 11。生活中也经常能听到“LCD永不为奴”的绝不妥协，但也总掺杂着“OLED烧屏、瞎眼”的抱怨。

LCD

液晶显示技术LCD基本上是目前人类最主流的人机交流界面，尽管新兴技术频出，但其实如最新的Mini-LED等技术其实都还是属于LCD范畴，实务上又要怎么区别，与旧有技术又有何不同？

LCD的工作原理是：在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变（调制），完成电光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。  目前市场上所指的LCD，已代指主动矩阵式TFT LCD技术，其他如被动矩阵式STN LCD技术都已被淘汰。

TFT LCD全称为薄膜晶体管液晶显示器（Thin film transistor-liquid crystal Display），是指液晶显示器上的每一个液晶像素点都是由集成在后的薄膜晶体管来驱动并独立控制，不仅提高了反应速度还可精确控制色阶。这是目前消费产品的基础，其不仅技术已相当成熟且成本低廉。

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。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。

OLED

高端产品常使用OLED，其中不言而喻LED代表的是光电二极管，而O则代表使用有机物。光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。在复合物产生能量后，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。

OLED常使用PWM调节亮度，也就是通过屏幕的亮、灭交替来改变屏幕亮度。由于亮、灭交替足够快，超出人眼感知范围，所以亮度高的时候一般人眼发觉不了，只在相机镜头下才能看到频闪。但在亮度低的时候，频闪会更明显，比较敏感的人就会感受到频闪引发的眼睛不适。

所幸的是，安卓阵营从去年开始已经普及了DC调光，也就是通过软件算法，改变面板电路的功率来改变屏幕的亮度，很大程度上减轻OLED屏频闪问题，甚至像红米还推出了硬件DC调光，将自研算法集成在屏幕驱动IC当中。

如果说OLED屏幕的频闪几乎已经被克服了，那“烧屏”就是OLED难以解决的另一硬伤。“烧屏”也称“残像”，其根本原因是发光元器件的生命周期不同。OLED面板中红绿蓝子像素的寿命不一致，三个子像素间的波长、所需电流也都有差异，所以在长时间显示固定内容时，蓝色像素老化比另外两个像素更快，导致色彩偏移，就容易留下“像素残影”。就算是iPhone，也逃不过这个通病，苹果在官网也表明：烧屏或者色彩变化是OLED屏的正常变化。

可以看出，即使OLED屏已经快要取代LCD屏的今天，它也依然有很多不完美的地方，LCD屏在很多方面也稍显落后，两者注定互有好坏。所以，未来也必将有新的屏幕技术取代这两者。

Micro LED

Micro LED技术即LED微缩化和矩阵化技术，简单来说就是将LED（发光二极管）背光源进行薄膜化、微小化、阵列化，可以让LED单元小于50微米，与OLED一样能够实现每个像素单独定址，单独驱动发光（自发光）。它的优势在于既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，又具有自发光无需背光源的特性，体积小、轻薄，还能轻易实现节能的效果。

Micro LED技术是在2000年由来自于德州理工大学的Hongxing Jiang和Jingyu Lin两位教授领导的一个研究小组创造。当然，消费者第一次看到使用Micro LED技术产品的屏幕是索尼的55英寸全高清分辨率“Crystal LED Display”产品，它在2012年正式亮相。

18年和19年的CES上，三星接连展示了数款Micro LED电视“秀肌肉”。而苹果在也早在2014年就收购了一家Micro LED研发的企业。外界普遍认为，苹果将率先在Apple Watch智能手表中引入Micro LED屏幕。

从结构原理上看，Micro LED更简单，效果更好，TFT基板、超微LED晶粒、驱动IC都不是很大的问题，但是它最大的难题就是众所周知的巨量转移，如何将LED做的微小化，这需要晶圆级的工艺水平。比如4K级别的Micro LED屏幕，需要800万个以上的LED高度集成到一起，所以理论上应用到小尺寸屏幕上是极为困难的；同时成本和发热也是极为可观，三星的第一款Micro LED电视选择146英寸也是这方面的原因。

Micro LED与OLED的不同之处就在于其LED部分的材料组成。前文提到OLED中的“O”代表有机材料，它指的是在能够产生光的像素堆中使用有机材料。而Micro LED技术则使用的无机氮化镓材料，这种材料常用于普通的LED照明产品中。这种技术可以降低对极化和封装层的要求，能让显示面板更薄。因此Micro LED的组件都很小，宽度不到100μm，比人类的头发还细。

如果从另一个问题来看这个问题，Micro LED就是传统LED通过更小的方式排放在阵列中。实际上LED并不是什么新技术，但在如此小的部件面板上排序阵列才是真正的困难。与其他显示面板技术相反的是，在智能手表和智能手机等小尺寸设备上使用的Micro LED屏幕更容易制造。而事实证明，现在想要增加Micro LED显示面板的面积困难很大。当然，由于焊接精度的要求很高，将更高的分辨率压缩到智能手机屏幕大小，困难也很大。

对面板制造商来说，目前一个尚未解决的问题就是如何将大量的LED转移到控制电路板上。有一个潜在的解决方案是，将LED集中放置到一个更大的阵列中，然后通过焊接完成显示。但这种方法的问题在于，目前选择和制造的精度为±34μm，而这并不符合micro-LED所需要的±1.5μm的精度要求。

还有一种代替的方案就是蚀刻LED阵列与IC连接，或将一个单独的TFT层转移到LED阵列中。这些蚀刻方法避免了芯片焊接的精度问题，但改进了用于满足微型发光元件的小尺寸部件要求，以及对高分辨率的显示方式实现起来也昂贵而且难以实现。目前整个制造业在这个方面的进步很缓慢，因此想要提高产量，还需要继续改进。

在短期内，圆晶体成键似乎是最可行的过程。不过这款产品目前只适用于低像素的面板，比如对分辨率要求不高的智能手表，而并非QHD分辨率的智能手机。制造出高分辨率的Micro LED面板是很多厂商的目标，但这需要不断提高制造精度。

目前来看，Mini LED的已经应用在很多显示器上了，而制作工艺更复杂、体验更优越的Micro LED想要普及，还有很长一段路。

未来的显示技术市场竞争激烈

此前研调机构发表2020年十大科技产业趋势，其中Mini LED、Micro LED位居趋势之一，尤其Mini LED量产在即，并且大量应用在高端产品上，Mini LED将与OLED直接竞争。

高刷新率手机面板需求看增，平板成为Mini LED与OLED新战场；在手机面板方面，目前OLED或LCD面板的规格已经能满足各类消费者的需求。然而伴随着5G布建展开，其高传输效率与低延迟的特性，除了改善手机内容的动态表现，也开创手机在AR等其他领域的应用，带动90Hz甚或是120Hz面板的需求。

综合来看，Mini LED不论是在LCD背光应用方面亦或是在RGB直显应用方面都具有非常不错的前景。在各厂商加速布局Mini LED的趋势之下，未来几年将会是Mini LED的爆发期。

据Arizton数据，2018年全球Mini LED市场规模仅1000万美元，预计2024年将上升至23.22亿美元，6年复合年增长率达到了147.92%。

另外，尽管短期内Micro LED的成本仍居高不下，但由于Micro LED搭配巨量转移技术可以结合不同的显示背板，创造出透明、投影、弯曲、柔性等显示效果，未来将有机会在供过于求的显示器产业当中，创造出全新的蓝海市场。例如，若结合可折叠显示萤幕方案，Micro LED因为材料结构强健，不需要很多保护层，也不需要偏光处理，或许是一个适合切入的领域。

尽管面临制造障碍，但Micro LED技术仍然值得期待，因为与OLED相比Micro LED提供了更多的进步。首先究竟是最大亮度时功率的降低，也就是说，在同样低功率条件下，Micro LED能够达到更大的亮度。相比之下，功耗要比LCD低了足足90%，而比OLED也要低50%。对于像智能手机这样续航电量非常宝贵的便携式产品来说，这是一个巨大的吸引力，这意味着降低屏幕的功耗，带来更长的使用时间。与目前的OLED和LCD相比，厂商们可以增加面板的亮度，更好的在阳光直射下使用。

而更小的Micro LED尺寸也可以让高分辨率更容易实现，比如4K甚至8K分辨率智能手机或虚拟现实屏幕等。说到虚拟现实技术，OLED面板的响应时间已经降低到了微秒级别，拥有非常不错的响应时间等级。而这让它们成为了虚拟现实应用最理想的选择。而改成Micro LED之后，响应时间又进一步降低到了纳秒级别，更快了1000倍。

但是Micro LED的制造价格成本也要高很多，甚至是目前LCD或OLED面板的三到四倍。毫无疑问，这会让产品的成本上升不少，甚至还影响整个行业的投资。毕竟目前很多厂商还在不断扩大OLED屏幕的生产线。

关键词： iPad Pro Mini LED 显示技术