从LCD到OLED再到MiniLED 苹果使用的终极显示技术到底是什么

近日,AI(人工智能网站)的作者 Malcolm Owen 发布了关于 LCD、OLED、Mini LED、Micro LED 技术的文章。文中他介绍了以上四种技术,对将取代 LCD 与 OLED 的 MicroLED 表示期待,这些技术都与苹果目前或将来的产品相关。

显示屏进步缓慢,这一行业似乎需要几十年的时间才能升级。例如阴极射线管 (CRT) 屏幕在 LCD 出现前已经存在了很长时间,但直到轻薄的 LCD 屏幕足够便宜,它才逐渐被取代;上世纪 90 年代 OLED 屏幕便已经出现,但它直到最近几年才获得普遍使用。

目前,苹果公司已经为 iPad Pro 带来了 Mini LED,同时它也在研究 Micro LED 屏幕。

这两种技术很有趣,每种技术都有自己的独特优点。尤其是 Micro LED,它将对设备的设计、生产以及显示效果带来根本性变化。

要完全了解这两种技术,我们首先需要其他主流的显示技术。

一、传统、低成本屏幕方案,LCD

LCD(薄膜晶体管液晶显示器)是最早的显示技术,它已经在屏幕上使用了几十年。LCD 最常被使用于笔记本电脑,在平板电脑、智能手机和其他移动设备上也能看到它的身影。

当 LCD 屏幕通电时,液晶的性状会发生变化,这将影响光线透过液晶材料,使屏幕成像。例如给计算器通电,电流会使部分液晶材料变得透明,某些部分变得不透明,另外部分则保持半透明,最终屏幕中就会显示出数字。当一个屏幕上有更多红、黄、蓝像素,这个屏幕就能显示出不同颜色来。

LCD 为设备制造商提供了一种廉价、低成本且可靠的屏幕。多年来,它一直是苹果产品屏幕主要在使用的技术。

二、OLED:我的像素自己会发光

LCD 屏幕之后,下一代重要显示屏是 OLED,即有机电致发光显示(Organic Electroluminescence Display)。LCD 屏幕是依靠 LED 背光模组发光,而 OLED 屏幕则是利用自发光像素主动发光。

LCD 屏幕通常要求背光模组中的所有 LED 都开着,而 OLED 成像只需要亮起它所需要像素,这使得 OLED 具有巨大的节电潜力。显示方面,由于背光一直存在的缘故,LCD 屏幕无法显示通透的黑。因此对比度上,OLED 屏幕要略胜一筹。

虽然 OLED 屏幕有黑白分明、逼真生动、厚度薄、视角广等优点,但它也有生产成本相对较高,在生产过程中极易受灰尘和水的污染的缺点。OLED 技术不仅能在平板电脑和智能手机上使用,多年来一直有传言称苹果将把 OLED 搭载在 MacBook Pro 中。尽管到目前为止,这还没有实现。不过苹果自 iPhone X 开始,Apple Watch 和 iPhone 中便广泛使用 OLED 屏幕。

业内人士认为苹果将在未来的 iPad Pro 中使用 OLED 代替 LCD,这将使平板电脑更薄、具有更高的对比度。不过,平板电脑的使用年限通常较长,较长的使用时间容易让 OLED 面板老化或亮度下降。

三、运用在最新 iPadPro 上的 MiniLED

虽然 LCD 的吸引力不及 OLED,但 Mini LED 技术使 LCD 扳回一城。MiniLED 本质上是 LCD,只是它拥有更好的背光,具有类似于 OLED 的显示效果。

显然,Mini LED 比 LCD 生产成本更高,但相较于 OLED,它还是更为便宜的。技术上,MiniLED 相对成熟,因此它会是苹果设备的理想选择。

目前,苹果公司已经将手伸向 Mini LED。2021 款 12.9 英寸 iPad Pro,它使用 10000 个小型 LED 作为背光。在整个背光区域,它拥有超过 2500 个调光区,这使得整个屏幕的亮度和对比度非常精细。

随着 Mini LED 在 iPad Pro 上的成功应用,苹果极有可能将 Mini LED 技术应用到其他产品中,例如 MacBook Pro。相比于 OLED,利用 Mini LED 升级显示器会降低生产成本,获得更长的屏幕使用时间以及不俗的显示效果。

由于这一技术才刚刚开始商业化,Mini LED 在技术上并不成熟,模具成本相当高。郭台铭认为,通过引入三安光电、欧司朗(Osram)和首尔半导体(Seoul Semiconductor)等生产商,可以大幅降低生产成本。

郭台铭估计,2021 年,苹果 Mini LED 的成本将降低至最初的 50%,然后在 2022 年降低至 35%。

四、比 OLED 亮 30 倍的 Micro LED

Mini LED 技术更上一层楼,那就是 Micro LED 了。与 Mini LED 非常相似,Micro LED 使用更小的微米级 LED。由于不使用背光,Micro LED 与 LCD 、OLED 有很大不同。

每个 Micro LED 都可以发出红、绿、蓝光,将足够多的 Micro LED 平铺开来,就能得到一个显示屏。这就像体育场里的巨型屏幕一样,巨型屏幕的每一部分都是由一组 LED 组成。Micro LED 显示器原理和它相同,只是体积要小得多。与 OLED 相比,Micro LED 在用更少电的同时,还可以显示比 OLED 亮 30 倍的图像。

Micro LED 具有众多 OLED 没有的优点。由于它生产过程不易受水和空气的污染,因此良品率更高,寿命也更长。在柔性屏或是折叠屏上使用时,Micro LED 面板比 OLED 面板更不易破裂或损坏。美中不足的是,Micro LED 的技术在成熟之前,生产成本十分高昂。

五、苹果的终极野心,Micro LED

目前苹果已投入大量资金开发 Micro LED。苹果于 2014 年 5 月收购 LuxVue,该公司主营 Micro LED 业务,拥有多项可用于苹果设备的 Micro LED 专利。

2018 年 3 月有报道称,苹果公司正运营着专门用于 Micro LED 研究的部门。据称,这个占地 62000 平方英尺的部门距离苹果总部仅 15 分钟路程,有 300 名工程师在其中从事 Micro LED 研究。

2020 年 5 月,苹果向台湾北部的一家工厂投资了 3.34 亿美元,这笔投资将用于生产 Mini LED 和 Micro LED 显示面板。此外,苹果公司还获得过一项有关 Micro LED 生产的专利,这项专利可以提高显示器的可靠性和质量。

结语:Micro LED 前的漫漫长路

在使用 LCD、OLED、MiniLED 屏幕的苹果设备取得巨大成功后,苹果继续着自己的屏幕升级之路。未来,苹果很可能在 MicroLED 上取得巨大突破,这会让消费者获得更优质的消费电子产品。

与 LCD、OLED 或 Mini LED 不同,苹果设备距离完美使用 Micro LED 还有很长的路要走。

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