蘋果將從Mini LED過渡到OLED？Micro LED才是終極目標(biāo)

去年，蘋果已開始將其iPad和MacBook產(chǎn)品線從LED過渡到Mini LED顯示器。在首批采用Mini LED面板的設(shè)備中，12.9英寸的iPad Pro和MacBook Pro都收獲了不少用戶的好評(píng)。按照計(jì)劃來說，下一步則是開始逐漸轉(zhuǎn)向OLED面板。

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

據(jù)透露，第一款用上新面板的產(chǎn)品應(yīng)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(zhuǎn)向使用第8.5代OLED面板，有報(bào)道稱蘋果供應(yīng)商已經(jīng)在為iPad第二代OLED機(jī)型開發(fā)顯示面板。目前，三星顯示部門和Ulvac正在就全新8.5代OLED沉積設(shè)備的價(jià)格進(jìn)行談判，三星顯示器和Ulvac一直在合作開發(fā)被稱為8.5代（2200x2500毫米）基板沉積設(shè)備。沉積設(shè)備是半導(dǎo)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(jù)稱，iPad首批OLED型號(hào)計(jì)劃于2024年推出，因此用于第二代型號(hào)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(shì)

傳統(tǒng)LCD屏幕配備的LED背光往往只支持統(tǒng)一調(diào)節(jié)，無法對(duì)某一區(qū)域明暗進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，但借助局部調(diào)光（Local Dimming）便可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的亮度調(diào)節(jié)，但受限于燈泡尺寸，分區(qū)數(shù)量仍有局限。

Mini LED技術(shù)是傳統(tǒng)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(duì)液晶層背光進(jìn)行升級(jí)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(shù)千個(gè)單獨(dú)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(dú)的控光區(qū)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(qū)域，它擁有超過2500個(gè)調(diào)光區(qū)，這使得整個(gè)屏幕的亮度和對(duì)比度非常精細(xì)。

Mini LED其獨(dú)立的區(qū)域燈珠可以在短時(shí)間內(nèi)激發(fā)出較大的亮度，在一些優(yōu)秀的Mini LED可實(shí)現(xiàn)局域2000尼特的最高亮度，常見的Mini LED也基本都能通過HDR1000的認(rèn)證，這就讓Mini LED對(duì)HDR內(nèi)容非常友好。

Mini LED的出現(xiàn)，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(xiàn)了媲美OLED的色彩質(zhì)量和對(duì)比度，同時(shí)還不存在OLED使用壽命短的問題。

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

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

蘋果為何選擇過渡到OLED？

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

OLED最典型的結(jié)構(gòu)就是“類三明治”型，由一薄而透明具半導(dǎo)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，來構(gòu)建成電洞傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EL）與電子傳輸層（ETL）三個(gè)結(jié)構(gòu)。當(dāng)給到一定電壓的時(shí)候，陽極與陰極的電子就會(huì)在發(fā)光層中相遇、結(jié)合，產(chǎn)生光子。發(fā)光層中帶有特殊的有機(jī)材料（OLED中的O），來與光子一起變成紅綠藍(lán)三原色。

用一個(gè)通俗易懂的比喻來說，OLED的原理就好像給有機(jī)材料做“電刑”，陰極陽極一通電，有機(jī)材料就被“電得發(fā)光”。由于每個(gè)像素中的紅綠藍(lán)三原色點(diǎn)都可以被單獨(dú)的電壓所控制來發(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都開著，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(jié)電潛力。

顯示方面，由于背光一直存在的緣故，LCD屏幕無法顯示通透的黑。因此對(duì)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(diào)光造成眼睛不適的問題，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題。但現(xiàn)在的OLED技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，燒屏現(xiàn)象基本不需要關(guān)注，大多數(shù)電子產(chǎn)品在常規(guī)使用周期內(nèi)不會(huì)用到燒屏。

即便經(jīng)過多年的發(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，但隨著技術(shù)成熟而成本逐步下降的Mini LED技術(shù)，OLED屏幕長(zhǎng)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(zhǔn)，同時(shí)在成本控制上還有15%左右的優(yōu)勢(shì)。

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(dá)某一個(gè)尺寸時(shí)，OLED的成本跟Mini LED其實(shí)相差無幾。

如果以平板設(shè)備為一個(gè)大類來做考量，則后續(xù)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(tǒng)計(jì)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(yù)計(jì)OLED在平板與筆記本應(yīng)用中的市場(chǎng)份額將逐步提升，未來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(yīng)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(shè)備屏幕的真正未來，業(yè)內(nèi)普遍都認(rèn)為會(huì)是Micro LED屏幕技術(shù)，并稱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，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)光無需背光源的特性，采用無機(jī)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(dú)的微米級(jí)LED，與當(dāng)下頂級(jí)的OLED顯示器所能提供的色域幾乎是一致的。同時(shí)由于LED無機(jī)物的穩(wěn)定性，讓色彩無論在使用多少時(shí)間后都可以保持一致性與穩(wěn)定性，這一點(diǎn)是OLED所無法比擬的。Micro LED也兼顧顯示純黑色的特性，而且是像素級(jí)別的純黑色，這一點(diǎn)要比Mini LED的分區(qū)背光控制要來得更加直接和純粹。

同時(shí)Micro LED由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗較小、擁有更高的光電轉(zhuǎn)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(shì)，也很早就讓海外巨頭 Apple、三星、SONY、LG 等紛紛投入研發(fā)。當(dāng)下主要有兩種發(fā)展趨勢(shì)，分別是小間距大尺寸高分辨率的室外/室內(nèi)公共顯示，以及包含手機(jī)、電腦、電視、頭戴式設(shè)備等的消費(fèi)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(duì)比度，又能做到長(zhǎng)壽命、省電、柔性屏?？梢哉f是未來屏幕的集大成者，那為什么Micro LED擁有這么多優(yōu)點(diǎn)還沒有普及呢？

那是因?yàn)镸icro LED優(yōu)勢(shì)來自于它多達(dá)百萬級(jí)的微米LED，而難度也出現(xiàn)在這上面。目前，Micro LED主要有三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)和問題，量子效率Droop效應(yīng)（有效發(fā)光面有限、紅光LED效率低）、驅(qū)動(dòng)能力匹配問題（需要高電流、低功耗的驅(qū)動(dòng)材料）、巨量轉(zhuǎn)移問題（工藝要求高、精度要求高、成本高）。而最重要的問題就出現(xiàn)在巨量轉(zhuǎn)移問題上。

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(jí)為單位的二極管，需要在硅晶圓上來制造，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)出來的微米LED移植到屏幕的基板上。

這其中的轉(zhuǎn)移技術(shù)就叫做巨量移植。由于待轉(zhuǎn)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(xì)化操作；一次轉(zhuǎn)移需要移動(dòng)幾萬乃至幾十萬顆以上的LED，數(shù)量十分巨大，要求有極高的轉(zhuǎn)移速率，這就讓該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度有了較高的挑戰(zhàn)。

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1105萬顆微米LED才能實(shí)現(xiàn)，在當(dāng)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(zhàn)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(fèi)市場(chǎng)的商用化進(jìn)程還很漫長(zhǎng)，但是它的種種優(yōu)勢(shì)表明，它確實(shí)代表著電子設(shè)備屏幕的未來方向。