青嵐

背光改進Mini LED和Micro LED

液晶顯示技術(shù)的屏幕面板主要由兩部分組成，即光源和液晶面板，其中光源部分目前已經(jīng)從CCFL（ColdCathodeFluorescentLamp，冷陰極熒光燈）全面轉(zhuǎn)向了LED（LightEmittingDiode，發(fā)光二極管）。其中CCFL的形態(tài)其實就是一根根的熒光燈管（圖1），在目前的顯示設備中已經(jīng)非常少見，不過在一些較老的廣告欄中還能看到這種背光結(jié)構(gòu)。

這種背光肯定會造成前方的光線有明顯的條狀明暗區(qū)域，因此只能盡量增加燈光的密度，并使用勻光板。而前者肯定會造成功耗、發(fā)熱量增大，后者則類似于燈罩，能讓光線亮度更均勻，但肯定會降低亮度，其實也在一定程度上浪費了功率。

LED則不同，它沒有固定的形狀，如果愿意的話，甚至可以組成一片面積較大的均勻發(fā)光板（圖2）。當然，考慮到成本和實際需求，目前的顯示器背光還是采用一顆一顆的發(fā)光粒，我們叫它們“點光源”，可以在平面上盡量進行均勻的排布（圖3），這樣通過簡單的勻光板就可以實現(xiàn)各個角度上的光線均勻，而不用像CCFL那樣考慮方向問題。

當然，從技術(shù)上看，所謂的LED“面板”與IPS、VA這樣的液晶面板技術(shù)其實并不一樣，應該被叫做LED“背板”或LED“背光”更準確，不過因為已經(jīng)約定俗成，我們?nèi)詫⑵浞Q為“面板”。至于Mini LED和Micro LED面板，從名稱就可以看出，它們是LED背光技術(shù)的某種改進。

隨著技術(shù)的進步，LED背光點可以做得越來越密集（圖4），這樣密集的發(fā)光點讓人不禁想起了一些直接用LED燈來顯示畫面的大顯示屏。如果燈光精細到本身就足夠顯示畫面，配合液晶單元來調(diào)節(jié)色彩，會不會效果更好呢？答案是肯定的，這就是Mini LED面板。

從物理構(gòu)造上看，MiniLED似乎和一般的LED沒有太大區(qū)別，但更密集的發(fā)光點和靈活的亮度控制卻帶來了顯示能力的大幅進化。一般的Mini LED顯示器至少有數(shù)十到數(shù)百個可獨立控制亮度的區(qū)域，而華碩ROG SwiftPG32UQX（圖5）這樣較新的高端產(chǎn)品可控亮度區(qū)域達到1152個，戴爾UP3221Q甚至擁有2000個可控亮度區(qū)域。很顯然，這么多的明暗區(qū)域，本身就已經(jīng)可以顯示出粗略的黑白圖像了，前端的像素更像是在這幅圖像的基礎(chǔ)上進行精雕和上色。

區(qū)域亮度獨立控制的技術(shù)，實際上在一些游戲顯示器中早已出現(xiàn)，被冠以智能亮度、暗部平衡等名稱，但它們的效果常常并非是加強明暗對比，而是相反的，讓游戲設計中原本過于黑暗的地方略微加亮，以便玩家更清晰地分辨場景，甚至看清埋伏的敵人（圖6）。但這種設計通常只是將屏幕粗略地劃分了幾個區(qū)域，而且效果與一般用戶的需求是不同的。

一般用戶更希望看到的當然是HDR（High-DynamicRange，高動態(tài)范圍圖像）效果，也就是讓畫面中陰暗的區(qū)域黑不見底，同時明亮的地方又璀璨無比，更好地還原甚至提升畫面原本的韻味，讓畫面更具震撼感（圖7）。這對于純粹靠液晶分子阻擋光線的普通顯示來說很難做到，常常是黑的地方不夠黑（因為靠扭曲液晶分子很難完全阻擋背光光線）、亮的地方不夠亮（除了勻光板和液晶分子造成的光線損失，還要考慮到顯示器常常會為了更好地表現(xiàn)畫面中的黑暗部分而調(diào)低背光）。

而借助獨立控制背光，就可很容易地增強這方面的表現(xiàn)了，需要黑的區(qū)域可以獨立調(diào)暗甚至關(guān)閉背光，需要更亮的區(qū)域則可以獨立調(diào)高背光，顯示同一副畫面時就有可以有明顯的明暗背光差別（圖8）。這實際上也就是在同一副畫面中達到類似于目前動態(tài)對比度顯示的效果。

不過，對于玩家，特別是電競玩家來說，Mini LED帶來的畫面效果在快速移動中幾乎是可以無視的，自己更希望擁有的是更高速的畫面刷新率，甚至更喜歡提升成績的畫面增亮技術(shù)而非讓人眼暈的、可能隱藏敵蹤的HDR畫面。

其實從Mini LED產(chǎn)品的實際效果和定位來看，電競顯示器同樣是它非常擅長的領(lǐng)域，代表產(chǎn)品有宏碁的Predator X32（圖9）等。因為準確、快速的畫面變化要依賴響應時間，也就是色彩的變化速度，之前它只能靠液晶分子的排列變化來改變透光率，進而改變每個點的色彩亮度。如果背光本身就能變化，那么背光層與液晶層的共同動作，能夠讓畫面的變化比純粹靠液晶分子快得多，也準確得多，因此刷新率和響應速度都可以更出色，色彩也會變得更準確鮮艷。至于畫面增亮技術(shù)，只要廠商在控制單元中加入相應的功能，限制過亮、過暗的顯示區(qū)域，那么更多的獨立亮度單元可以實現(xiàn)的增亮、限亮效果應該遠遠超過之前簡單的智能亮度功能，更精細的明暗區(qū)域甚至可以做出給場景中的移動圖像區(qū)域（敵人）專門突出顯示的效果。當然這樣可能涉及作弊，應該不會出現(xiàn)在電競游戲或?qū)I(yè)電競顯示器上。

至于輔助液晶層加快像素級別的畫面變化，恐怕就要考慮MiniLED的終極形態(tài)——MicroLED了。這里我們必須提一下液晶顯示器自身的顯示方法，在獲得背部光源提供的光線后，每個像素內(nèi)的紅綠藍三個（也有一些其他的色彩選擇）色彩點會通過液晶的排列方式來調(diào)節(jié)其投光量，形成不同的紅綠藍光亮度，實際上就賦予了每個像素點紅綠藍三色的不同比例，組合成大量的色彩（圖10）。

MicroLED實際上就是在每個像素的RGB色彩點下放都安裝一個可獨立控制亮度的光源（圖11），讓背光的亮度控制也達到像素級別，如果說MiniLED提供的是粗略黑白圖像，那么MicroLED自身就能提供超過彩色分辨率的精細黑白圖像，這種顯示能力也接近了每個像素（色彩點）都自發(fā)光的OLED屏幕。因為每個色彩點有了獨立的光源，那么不僅大范圍的圖像刷新可以借助背光的區(qū)域變化，即使是幾個像素甚至是一個像素的色彩、亮度變化，都可以借助獨立的背光輔助來快速調(diào)節(jié)，讓畫面的亮度與色彩精準度、刷新速度等都大幅提升。

至于MiniLED和MicroLED的缺陷，那就是貴，因為它不光需要更多更小的LED燈粒，成本大幅上升，而且成百上千個亮度變化的控制區(qū)對顯示器處理能力的要求肯定更高，需要采用高性能處理器。好在隨著制造技術(shù)的提升，其成本肯定也會逐漸下降，畢竟這兩種需求其實都是基于半導體設計和制造的，這方面的技術(shù)進步速度之快有目共睹。相信其價格很快就能從動輒萬元以上降至如今高端電競、半專業(yè)顯示器的數(shù)千元價位。

初試鋒芒QLED

在最近的顯示器中，很多用戶會會發(fā)現(xiàn)一個新的技術(shù)——QLED（量子點LED），相應的顯示器既可能和沒有這一技術(shù)的類似顯示器價格差不多，但也可能賣出天價;此外有些人總拿它和OLED比，但也有人說它就是普通的液晶，這又是怎么回事呢？

QLED的全稱是“QuantumdotLightEmittingDiode”量子點發(fā)光二極管，從基本原理上說，確實和OLED（OrganicLight-EmittingDiode，有機發(fā)光二極管）差不多。其終極形態(tài)是利用電流刺激一些無機物涂層，激發(fā)它們產(chǎn)生不同顏色的光，也就可以構(gòu)成自發(fā)光像素點顯示器，因此可以做得超薄甚至可以彎折。它和OLED的主要差別只是使用了無機涂料而非有機涂料（圖12），據(jù)稱其無極涂料的發(fā)光壽命更長，長時間使用也不容易因為涂料損耗而產(chǎn)生“燒穿”問題。

不過，大家要注意，前面說的是QLED的“終極形態(tài)”，因為這種技術(shù)的成熟度還遠不如OLED，仍在一步步地探索中，并沒有消費級的“真正”QLED產(chǎn)品出現(xiàn)。不過因為無機物涂層也可以被一般的LED光源激發(fā)，產(chǎn)生一定的發(fā)光和色彩，所以很多次廠商會在面板上增加這些涂層，靠LED光源激發(fā)，同樣可以提升顯示器的色彩表現(xiàn)能力（圖13）。

正因為QLED有這樣的終極和發(fā)展型的不同“形態(tài)”，所以不管拿它和OLED相比還是和普通液晶相比，其實都沒錯。價格當然也是和形態(tài)有關(guān)的，目前來看，QLED至少有三個形態(tài)階段，即圖像增強（PhotoEnhanced）階段，使用量子點強化膜;圖像激發(fā)（PhotoEmissive）階段，使用量子點彩色濾光片;電子激發(fā)（ElectroEmissive）階段，采用主動矩陣發(fā)光二極管、細分更有6個甚至更多的技術(shù)發(fā)展階段（圖14），它們不僅成本有差異，實際顯示效果也有明顯的不同，所以不同技術(shù)的QLED產(chǎn)品價格也就有了巨大的差別。

由于目前第二種形態(tài)的量子點彩色濾光片面板生產(chǎn)線剛剛投產(chǎn)，所以相關(guān)產(chǎn)品的價格當然也就極為高昂。而量子點強化膜只是改良普通液晶顯示器的技術(shù)，它曾經(jīng)也因為出色的顯示效果而成為高端電視、顯示器的專屬技術(shù)，價格不菲，但目前已經(jīng)不算是成本很高的技術(shù)，加上與各種新的顯示技術(shù)相比，效果已經(jīng)沒有那么驚艷了，所以價格也就不應該再高高在上了。