详解新一代显示技术的应用及LED背光侧入式和直下式的对比

LED与OLED、Micro LED之间的对比

首先来对比一下LED和新技术之间的不同。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,其通常是有多个红色的发光二极管组成,靠灯的明灭来主导显示,从而实现文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏的主要优势在其拥有超高亮度及大屏幕显示,可满足室外全天候、全色显示的需要,用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋,实现三维动画。

OLED则是通过电流驱动有机薄膜本身来发光的,发的光可分为红、绿、蓝、白等单色,进而达到全彩的效果,属于一种全新的发光原理。OLED可以称之为有机发光二极管或有机发光显示屏,它作为显示领域内的新兴应用技术,同时具备自发光,不需要背光板、对比度高、画质均匀、视角广、反应速度快等特点,符合情报短小的原则,非常适合应用于中小尺寸面板中,目前在手机、可穿戴产品、VR等领域内已被广泛认可。目前3000美元以上的高端电视市场的OLED电视约占72%左右,自从OLED电视上市以来,全球销售额不断提升。2015年OLED电视仅占全球电视市场的1.1%,而到了2017年就提高了4倍,达到4.5%,并且占据了主要的高端电视市场。

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而Micro LED是新一代显示技术,比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、但功耗更低。相比于OLED,Micro LED的最大优势在于使用寿命。Micro LED采用无机材料制作,寿命和稳定性都要比OLED屏幕的有机分子要强得多,也不容易发生烧屏老化等现象——对于过去经常因为烧屏问题被投诉的三星手机,如此稳定的特性相信是梦寐以求的。当然性能如此优越的Micro LED没能得到普及,意味着它的局限性也非常明显,其中技术工艺是目前最亟待解决的问题。
Micro LED应用商机无限,除了可取代LCD、OLED作为面板显示器,其省电特质,除了适合AR/VR头盔及智慧表等穿戴式装置荧幕外,也适合做户外显示看板、头戴式显示器(HMD)、抬头显示器(HUD)所用。另外,车尾灯、无线光通讯Li-Fi、投影机同样是可期的运用领域。2017年5月,苹果已经开始新一代显示技术的开发。2018年2月,三星在CES 2018上推出了Micro LED电视。

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Micro LED目前面临的技术难点包括,大批量快速转移的良率仍难以兼顾、焊接精准程度要求极高、产业链需重新整合、成本高出一般显示技术3倍以上。

Micro LED因为牵涉到不同应用所采用的LED晶片大小、巨量转移的方式、驱动方案的选择,目前仍难以估算具体产值。但是LEDinsie从Micro LED技术崛起后,将可能会取代现有显示器的零组件的规模来做测算,包括背光模组、液晶、偏光板等现有液晶面板零组件,未来的潜在市场规模约可达300至400亿美元左右。

背光源的作用与分类

目前来说,LED显示依然是主流技术。以液晶电视(又称LED背光电视,俗称LED电视)举例,从发光原理上讲,由一个光源和一个带有画面的透明面板组成。透明面板本身不会发光,成像需要另一至关重要的组成部分——背光源。当透明面板的画面发生变化,同时光源为其提供光线时,我们就可以看到动态的亮丽画面了。LED液晶电视正是用LED光作为电视的背光源,提供了稳定的亮度和色彩表现。

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LED背光通常有两种分法。第一,按照LED发出的光源色彩,分成白光LED背光源和RGB-LED背光源两种,一般市面上的电视采用的是造价更便宜的白光LED。第二,按入射位置划分可分为:直下式和侧入式两大类,这也是目前区别背光源被广泛使用的方式。

直下式和侧入式优劣势对比

刚弄清楚电视的LED是指背光而不是屏幕时,却突然发现电视的背光并不简单,原来电视的背光还有侧入式和直下式之分。而且厂家还往往语焉不详的,同一品牌的电视,使用直下式的厂家说画质好,使用侧入式的厂家说科技先进很轻薄,这不是自相矛盾吗?侧入式、直下式究竟有什么区别,哪一种更好呢?

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实际上,所谓侧入式和直下式,指的是平板电视LED背光源由于安放在不同位置而引起的区别,对于直下式而言,是把LED做成密集的点阵,放置在屏幕的背后,直接照射屏幕,因此也叫直射式。而侧入式指的是把LED背光放置在屏幕的侧面(其实,屏幕的四个边缘都有安放),这一光源照射导光板后,点亮整个屏幕的背面,从而让整个屏幕都亮起来。

背光安放位置的不同,当然对电视的显示效果也有一定的影响,这也就是侧入式和直下式引发争议的根本原因。这些争议有道理吗,谁说得对呢?

直下式背光的色域更好,图像效果更自然

的确,电视的色彩与背光有很大关系,毕竟液晶屏本身不能发光,只有依靠过滤背光的光线才能显示出颜色来。这样如果背光的色域不佳的话,图像的色域自然也不会宽,色彩也就不自然了。但如果直下式和侧入式使用相同的白光LED,背光色域相同的话,其色域表现并不会有什么区别。不过,直下式背光可以使用RGB即红绿蓝三色LED来提升背光的色域,而侧入式背光由于安装等方式的限制,并不适合使用RGB三色LED,只能使用白光LED。这样,其色域表现自然不如使用RGBLED的直下式背光了。因此,正确的说法是RGB直下式背光的色域更出色,不过,RGB背光可是价格不菲,一般只有高端平板电视会使用。

直下式背光屏幕亮度更均匀,屏幕漏光小

从理论上来说,直下式背光用密集的LED阵列放置在屏幕后面,本身就是面光源,而不像侧入式背光那样,要将放置在侧面的点光源经过导光板扩散后才能形成面光源,在亮度均匀性上有天生的优势。但如今的导光板技术已经很成熟,因此,大多数侧入式平板的亮度均匀性也不错,肉眼难于看出屏幕的亮度下均匀性。而在漏光上,侧入式表现略差一些,毕竟,放置在侧面的光源处理稍有不当,高亮度背光就容易从平板的缝隙中漏出来。因此,只能说直下式背光屏幕亮度均匀性上稍有优势,漏光表现则有一定优势。

直下式强调画质表现优异

直下式LED技术在画面调控上的优势要出色于侧入式LED技术。两种方式相比,“直下式”对画质的表现更加完美。以55英寸的电视为例,直下式产品将3000多个LED灯均匀地分布在了面板的背后,使得背光可以均匀传达到整个屏幕上,画面细节更加细腻逼真。

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此外,采用了直下式的LED电视还把LED背光划分为若干单元格,在显示黑色的时候,直接关掉其对应LED区域的光,就能够表现出非常完美的黑色。

直下式背光可以提升电视对比度,实现动态智能背光

所谓动态智能背光,指的是电视可以根据显示图像的要求,调整局部背光的亮度,从而让亮的地方更亮,暗的地方更暗。这一技术的确需要直下式背光才能实现,毕竟,侧入式背光通过导光板将背光扩散开,无法实现局部亮度控制。但需要注意的是,动态智能背光需要复杂的分析、控制和背光分区控制电路才能够实现,其价格不菲,只有中高端电视才能实现,同时,现有的动态智能背光分区数量少,这样,就只能控制大片区域的亮度,使用效果只能说差强人意,因此动态智能背光的确需要直下式背光才能实现,但其效果一般,而且,大多数直下式背光都没有动态智能背光功能噢。

直下式和侧入式背光的确存在一些区别,但引发如此多的争论,主要是一些细微的区别,甚至是一些需要依靠其他电路支持才能实现的功能,被当作背光自身的优势而大肆宣传。这既有厂家为追求商业目的而强推概念的后果,也有不少爱好者将高端电视的一些功能当作背光的普遍功能而过度地宣传。可以说,至少在中低端电视上,直下式和侧入式背光并没有多大区别,也不能成为购买时选择的标准。

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侧入式强调超薄节能领先

更加纤薄的体积成为侧入式电视最大的亮点。侧入式小米电视4最薄处厚度仅为4.9mm,而直下式产品小米电视4A最薄处产品厚度为11.8mm。所以采用侧入式背光的电视格外的美观!

同时由于侧入式背光放置在屏幕四周,不像直下式背光那样,需要放置在屏幕后部,从理论上,的确可以让屏幕更薄,从而降低平板电视的厚度,不过,如今的直下式背光的厚度也只有几毫米,因此,只要不是那种追求极致轻薄的平板,直下式背光厚度对整机的影响并不大。相反,元件布局、整机设计等方面对于厚度有更大的影响。因此,别以为侧入式就薄,直下式就厚。

直下式和侧入式在整体上差异究竟有多大

究竟是直下式好,还是侧入式好,似乎一直是个没有答案的问题。两者在不同方面有不同优势。国家广播电视产品质量监督检验中心进行的一项LED技术测试,给出了一个有趣的答案。“我们对同一品牌侧入式LED电视和直下式LED电视的亮度、色度参数等技术指标进行了全面的测试对比,从结果来看,直下式与侧入式LED电视在画面色彩表现、亮度均匀性、对比度三个参数指标水平略有不同,但整体差异不大。”

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