蘋(píng)果將從Mini LED過(guò)渡到OLED？Micro LED才是終極目標

去年，蘋(píng)果已開(kāi)始將其iPad和MacBook產(chǎn)品線(xiàn)從LED過(guò)渡到Mini LED顯示器。在首批采用Mini LED面板的設備中，12.9英寸的iPad Pro和MacBook Pro都收獲了不少用戶(hù)的好評。按照計劃來(lái)說(shuō)，下一步則是開(kāi)始逐漸轉向OLED面板。

相比起Mini LED，全新的OLED面板擁有更高的對比度與更低的功耗，為蘋(píng)果下一代設備在顯示效果和續航時(shí)間上提供更多的可能性。

據透露，第一款用上新面板的產(chǎn)品應該會(huì )是在2024年初發(fā)布的新款iPad Pro。三星和LG將共同為蘋(píng)果首代OLED面板iPad供貨，使用更適合中型尺寸的第六代OLED技術(shù)。

而第二代OLED iPad將轉向使用第8.5代OLED面板，有報道稱(chēng)蘋(píng)果供應商已經(jīng)在為iPad第二代OLED機型開(kāi)發(fā)顯示面板。目前，三星顯示部門(mén)和Ulvac正在就全新8.5代OLED沉積設備的價(jià)格進(jìn)行談判，三星顯示器和Ulvac一直在合作開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為8.5代（2200x2500毫米）基板沉積設備。沉積設備是半導體工藝三大核心步驟之一（其他包括蝕刻、光刻），是制備薄膜材料的重要方法之一。

據稱(chēng)，iPad首批OLED型號計劃于2024年推出，因此用于第二代型號的顯示器在2024年末量產(chǎn)日期可能會(huì )在2025年某個(gè)時(shí)候推出。

Mini LED技術(shù)的優(yōu)勢

傳統LCD屏幕配備的LED背光往往只支持統一調節，無(wú)法對某一區域明暗進(jìn)行單獨調節，但借助局部調光（Local Dimming）便可實(shí)現單獨的亮度調節，但受限于燈泡尺寸，分區數量仍有局限。

Mini LED技術(shù)是傳統LCD屏幕尋求新突破的產(chǎn)物，它并不是全新的屏幕材質(zhì)，而是針對液晶層背光進(jìn)行升級的一種屏幕背光技術(shù)，即將背光中的LED燈Mini化。將原本LED背光板改為由成數千個(gè)單獨的LED燈珠組成，其中多個(gè)LED燈珠組成LED背光矩陣，每個(gè)背光矩陣都可以化成單獨的控光區域。

2021款12.9英寸iPad Pro，它使用10000個(gè)小型LED作為背光。在整個(gè)背光區域，它擁有超過(guò)2500個(gè)調光區，這使得整個(gè)屏幕的亮度和對比度非常精細。

Mini LED其獨立的區域燈珠可以在短時(shí)間內激發(fā)出較大的亮度，在一些優(yōu)秀的Mini LED可實(shí)現局域2000尼特的最高亮度，常見(jiàn)的Mini LED也基本都能通過(guò)HDR1000的認證，這就讓Mini LED對HDR內容非常友好。

Mini LED的出現，縮小了LCD和OLED兩種屏幕材質(zhì)之間的差距，讓LCD屏幕實(shí)現了媲美OLED的色彩質(zhì)量和對比度，同時(shí)還不存在OLED使用壽命短的問(wèn)題。

值得注意的是，由于iPhone等設備的屏幕面板目前主要產(chǎn)能由三星提供，若其他產(chǎn)品線(xiàn)也繼續采用三星的面板，則會(huì )加深對三星的依賴(lài)，議價(jià)權被削弱。同時(shí)，借助Mini LED技術(shù)對iPad、MacBook系列進(jìn)行屏幕升級，以此來(lái)更好地與其他系列的產(chǎn)品進(jìn)行區分。

但目前Mini LED還沒(méi)有擺脫不了LCD屏幕天生的可視角度差和色域窄的問(wèn)題，如果想要解決色域窄的問(wèn)題，就要在Mini LED顯示器中再增加一層量子點(diǎn)膜（QLED技術(shù)）來(lái)拉高色域，但這樣做又會(huì )讓成本大大增加。

蘋(píng)果為何選擇過(guò)渡到OLED？

OLED（Organic Light-Emitting Diode）是一種有機材料發(fā)光技術(shù)，最早于1950年代由法國人研制，其后由美國柯達及英國劍橋大學(xué)加以演進(jìn)，日本SONY及韓國三星和LG等公司于21世紀開(kāi)始量產(chǎn)。

OLED最典型的結構就是“類(lèi)三明治”型，由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物（ITO），與電力之正極相連，再加上另一個(gè)金屬陰極組成，來(lái)構建成電洞傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EL）與電子傳輸層（ETL）三個(gè)結構。當給到一定電壓的時(shí)候，陽(yáng)極與陰極的電子就會(huì )在發(fā)光層中相遇、結合，產(chǎn)生光子。發(fā)光層中帶有特殊的有機材料（OLED中的O），來(lái)與光子一起變成紅綠藍三原色。

用一個(gè)通俗易懂的比喻來(lái)說(shuō)，OLED的原理就好像給有機材料做“電刑”，陰極陽(yáng)極一通電，有機材料就被“電得發(fā)光”。由于每個(gè)像素中的紅綠藍三原色點(diǎn)都可以被單獨的電壓所控制來(lái)發(fā)光，不需要大面積的背光作為屏幕的“亮源”，故這種技術(shù)也被稱(chēng)為自發(fā)光技術(shù)。

LCD屏幕通常要求背光模組中的所有LED都開(kāi)著(zhù)，而OLED成像只需要亮起它所需要像素，這使得OLED具有巨大的節電潛力。

顯示方面，由于背光一直存在的緣故，LCD屏幕無(wú)法顯示通透的黑。因此對比度上，OLED屏幕要略勝一籌，有黑白分明、逼真生動(dòng)、厚度薄、視角廣等優(yōu)點(diǎn)。

OLED存在有低光下偏色和弱光下PWM調光造成眼睛不適的問(wèn)題，還有被人詬病最多的一點(diǎn)就是自發(fā)光老化所引起的燒屏問(wèn)題。但現在的OLED技術(shù)已經(jīng)相當成熟了，燒屏現象基本不需要關(guān)注，大多數電子產(chǎn)品在常規使用周期內不會(huì )用到燒屏。

即便經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和技術(shù)的迭代，OLED屏幕在產(chǎn)能和成本上已有很大改善，但隨著(zhù)技術(shù)成熟而成本逐步下降的Mini LED技術(shù)，OLED屏幕長(cháng)期成本依然較高。目前高階的Mini LED的顯示器已經(jīng)可以做到高階OLED的水準，同時(shí)在成本控制上還有15%左右的優(yōu)勢。

OLED的制造成本同樣受尺寸的影響，越大的顯示面板成本越高，但到達某一個(gè)尺寸時(shí)，OLED的成本跟Mini LED其實(shí)相差無(wú)幾。

如果以平板設備為一個(gè)大類(lèi)來(lái)做考量，則后續幾年OLED、Mini LED面板在高端平板產(chǎn)品中所占比重將如下圖所示（統計僅包含采用Mini LED和OLED面板的平板和筆記本產(chǎn)品）。

隨OLED技術(shù)優(yōu)化、成本不斷降低以及市場(chǎng)的相關(guān)變化，預計OLED在平板與筆記本應用中的市場(chǎng)份額將逐步提升，未來(lái)OLED在高端平板、筆記本產(chǎn)品中的份額將反超Mini LED。

一塊好屏幕的最重要的定義應該就是能夠盡可能地還原出世界真實(shí)的色彩，而這一點(diǎn)上OLED肯定是能做得好的。但OLED就是最終的答案嗎？

次世代顯示技術(shù)Micro LED

電子設備屏幕的真正未來(lái)，業(yè)內普遍都認為會(huì )是Micro LED屏幕技術(shù)，并稱(chēng)之為次世代顯示技術(shù)。

Micro LED即微型發(fā)光二極管，是LED微縮化和矩陣化技術(shù)。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，既是將LED背光源進(jìn)行薄膜化、微小化、陣列化，集成度高并且具有自發(fā)光無(wú)需背光源的特性，采用無(wú)機氮化鎵作為發(fā)光材料。

由于Micro LED采用的是自發(fā)光的單獨的微米級LED，與當下頂級的OLED顯示器所能提供的色域幾乎是一致的。同時(shí)由于LED無(wú)機物的穩定性，讓色彩無(wú)論在使用多少時(shí)間后都可以保持一致性與穩定性，這一點(diǎn)是OLED所無(wú)法比擬的。Micro LED也兼顧顯示純黑色的特性，而且是像素級別的純黑色，這一點(diǎn)要比Mini LED的分區背光控制要來(lái)得更加直接和純粹。

同時(shí)Micro LED由于結構簡(jiǎn)單、能耗較小、擁有更高的光電轉換效率，功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%，在大幅度減少單位用電的同時(shí)還允許更高的能量用于直接發(fā)光，讓最高亮度可以去到近2000尼特。

Micro LED所具備的優(yōu)勢，也很早就讓海外巨頭 Apple、三星、SONY、LG 等紛紛投入研發(fā)。當下主要有兩種發(fā)展趨勢，分別是小間距大尺寸高分辨率的室外/室內公共顯示，以及包含手機、電腦、電視、頭戴式設備等的消費電子顯示。

Micro LED幾乎集合了OLED和LCD的所有優(yōu)點(diǎn)，兼顧了高亮度、高色域、高對比度，又能做到長(cháng)壽命、省電、柔性屏?？梢哉f(shuō)是未來(lái)屏幕的集大成者，那為什么Micro LED擁有這么多優(yōu)點(diǎn)還沒(méi)有普及呢？

那是因為Micro LED優(yōu)勢來(lái)自于它多達百萬(wàn)級的微米LED，而難度也出現在這上面。目前，Micro LED主要有三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，量子效率Droop效應（有效發(fā)光面有限、紅光LED效率低）、驅動(dòng)能力匹配問(wèn)題（需要高電流、低功耗的驅動(dòng)材料）、巨量轉移問(wèn)題（工藝要求高、精度要求高、成本高）。而最重要的問(wèn)題就出現在巨量轉移問(wèn)題上。

巨量移植技術(shù)是目前Micro LED的主流、理想制造技術(shù)，由于Micro LED是以微米級為單位的二極管，需要在硅晶圓上來(lái)制造，而非直接在屏幕基板上制造。所以這就需要讓在硅晶圓上生產(chǎn)出來(lái)的微米LED移植到屏幕的基板上。

這其中的轉移技術(shù)就叫做巨量移植。由于待轉移的微米LED晶片，大約為頭發(fā)絲的1/10，需要精度很高的精細化操作；一次轉移需要移動(dòng)幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)顆以上的LED，數量十分巨大，要求有極高的轉移速率，這就讓該技術(shù)的實(shí)現難度有了較高的挑戰。

同時(shí)，制造海量的微米LED的成本也比較昂貴，以一塊2K分辨率的Micro LED屏幕舉例，其就需要1105萬(wàn)顆微米LED才能實(shí)現，在當前的制造難度下，其就決定了Micro LED的成本與售價(jià)肯定是不菲的。

即便Micro LED技術(shù)不夠成熟，主要的挑戰集中在關(guān)鍵技術(shù)的突破與量產(chǎn)成本的降低。在大眾消費市場(chǎng)的商用化進(jìn)程還很漫長(cháng)，但是它的種種優(yōu)勢表明，它確實(shí)代表著(zhù)電子設備屏幕的未來(lái)方向。