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    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?

      [  中关村在线 原创  ]   作者:墨添碁

    在2021款的iPad Pro发布之前,就有很多消息在称,苹果本次将在iPad上采用mini-LED。在原定计划一个月后,我们终于看到了这款产品。一句话总结,除了地表最强移动端处理器外,从发布会给出的参数来看,iPad Pro 2021 12.9搭载的的mini-LED也许就是你能买到的,最便宜的顶级显示屏。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?

    这里就产生了一个问题,什么是mini-LED,它到底厉害在哪里?

    要想讲清楚这一点我们需要从LCD说起。我们以LCD显示器的一种简单结构来举例说明,不同的屏幕可能对这种结构做出了各种改进,我们了解基本的原理即可。

    01 什么是LCD

    LCD是Liquid Crystal Display的缩写,即液晶显示器。LCD是目前大多数显示设备所采用的材料,如果你「有幸」搞坏了一块LCD显示器的话,那么恭喜你,你可以把它拆开看看内部结构了。你会发现,这块屏幕是由很多层薄膜叠加在一起而成的,这些膜各司其职,一同构成了一块LCD显示面板。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    LCD 面板的一般组成方式  图源TechTerms

    首先,膜本身是不能发光的,那么在这些乱七八糟的薄膜下面,需要一个很关键东西,那就是光源——LED,发光二极管。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    一种 LED 灯珠

    目前LCD的光源一般直接放在屏幕下面,或者放在屏幕的边缘,出于量产成本考虑,光源一般本身比较分散,并不均匀,这就需要一片导光的膜,让屏幕的亮度尽量均匀,在这之上是一个控制液晶的电路板,还有两个偏光片,在偏光片中间夹着的就是液晶了。

    液晶是很常见的显示材料,最简单的就是计算器那块屏幕。我们现在一般使用TFT面板(TFT简单但来说就是给液晶供电的电路板)来对液晶进行控制。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    一种液晶排列方式

    液晶可以通过通电以进行不同程度的偏转,和滤光片结合起来,就可以实现透光与不透光,以及不同程度的亮度。根据不同的液晶排列方式,又衍生出TN、VA、IPS等不同的技术流派,各有各的优缺点,不过这都是小改进了。

    因为LED本身是单色的,还不能实现不同颜色的显示,因此在这些薄膜之上,还需要一个彩色滤光片,通过不同RGB组合,最终呈现在你的屏幕上。最后,盖一层玻璃或者塑料用于加固,大功告成。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    LCD 显示器放大之后的样子

    是不是有点难理解?没关系,我们可以把液晶显示屏想象成一块板子,上打了很多孔,孔上面镶嵌着很多可以转的挡片,如果在后面放一些光源的话,瞧,这就是液晶屏。

    02 LCD最大的一个缺点

    光通过一个东西会产生衰减的,我们想象一下,这么多层的「膜」叠加在一起,势必会对发光效率产生影响,要想亮度高,那就得非常费电,发热也会很很高。而且,由于「开了孔的东西」你安上一个可以活动的挡板,其实是没办法完全挡住背光光源的,计算器的那块屏幕是不是不亮的时候还是能看到一些痕迹?

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    LCD 屏幕在显示纯黑色的画面时仍然是发光的

    因此在显示纯黑色画面的时候,你会发现屏幕依然是微微发亮的。也就是说不管显示怎样的画面,背光的光源就要一直开启,这就导致LCD所显示的黑色不够黑,画面中亮的地方亮起来的同时,暗的地方也会跟着亮起来,也就是我们一般说的「对比度」上不去,屏幕发灰。

    03 mini-LED又是什么?

    既然从根本上来说,LED是发光源,为什么不直接用LED涂上RGB的颜色做成显示屏呢?LCD这样做也太麻烦了吧。

    理论上我们可以,事实上很多大型的LED电子显示屏就是这么干的,比如你在机场和火车站看到的列车时刻表。但是,放在移动端,诸如桌面显示器、笔记本、手机这样的体积较小,分辨率高的设备,目前技术达不到——因为把这么多LED放在如此小的面积之中很难。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    户外大型 LED 显示器

    首先你要考虑怎么把LED做小,这本身在技术上已经没什么大问题了,关键在于如何能够做的足够薄,成本怎样才能压得更低,以及最关键的——大规模量产。然后是怎么把LED放到那么小的面积上,从技术上来说,如何把数以百万计的微小的LED等挪到TFT基板之上,这在业界是个难题,瓶颈就在这。想象一下,你需要在一块屏幕大小的地方,把几百万粒细菌整整齐齐地排列,并且不能有任何失误。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    micro-LED 需要把LED灯珠做的非常小

    理想状态下,屏幕上所显示的每个像素对应一组LED发光单元才是最合理的选择,这就叫micro-LED。不过鉴于此前提到的一些问题,还无法实现量产,因此,一种折衷的方式产生了——mini-LED。

    传统的LCD屏背光光源比较少,LED灯珠也比较大。这个时候为了提高对比度和亮度,分区背光应运而生。分区背光顾名思义,就是使用数量更多的LED灯珠做为背光源,并且把整块屏幕分成若干个区域,每个区域都可以独立进行光源的开关和控制。分区越多,意味着显示黑色时刚好覆盖一个区域的几率就越大,这样使LCD也能实现比较高的对比度和亮度,同时在一定程度上更省电。

    分区少的分区背光其实用处不大,只有足够多,才可以获得比较好的显示效果。当分区背光做到极致的时候,我们就称之为mini-LED背光。所以实际上,mini-LED是一种背光技术,mini-LED屏幕本质上还是基于IPS技术的LCD屏。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    iPad Pro 2021 的 mini-LED 背光

    iPad Pro 2021上所搭载的mini-LED背光屏幕,将一块12.9英寸4:3 的屏幕分为2596个区域,每个区域有4颗灯珠用于背光,控制500多个像素点的明暗。这样的做法使这块LCD屏幕拥有十分出色的对比度、亮度、和色彩表现。

    这种工艺想要实现量产对于一般厂商简直就是不可能的,即便如苹果强大的供应链管控能力,在全球芯片短缺的情况下,还是将原本预计3月的发布会往后延迟了一个月,发布后还要等一个月的时间才能正式出货。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    Pro Display XDR

    苹果之前推出的一款名为Pro Display XDR的显示器,仅使用了576个分区(苹果称之为:全阵列局部调光分区),而这些分区是放在一块32英寸的屏幕上的,所以显示效果其实并没有很理想。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    Pro Display XDR 的分区背光

    我们可以看图片中的例子。你会发现纯黑的屏幕上有集中的光源的时候,周围有一块都是亮的。

    iPad Pro 上的 mini-LED 究竟是个啥?
    Pro Display XDR 分区背光效果  图源 HDTVTest 评测 Apple Pro Display XDR

    不过,既然苹果可以实现iPad Pro的量产,就说明供应链已经拥有了成熟的技术,距离mini-LED真正大批量到来已经并不遥远了。在micro-LED技术成熟之前,mini-LED背光技术的LCD或许能让LCD党们在面临OLED的蚕食时,真正地永不为奴!

    04 那么这一切,与我们有什么关系呢?

    屏幕现如今已经成为我们与外界沟通的一块窗口了,那么当然是越真实越好。一切的技术进步,都是为了改善人类的生活,而科技的最高境界,便是让我们感受不到科技的存在,一切都是那么自然而然。

    科技产品本该如此,作为一个普通消费者,我告诉你这是最好的,它就是最好的,你拿过去用,不会有任何负担,能够给你的生活工作带来极大的帮助,这就够了。

    对于现阶段的mini-LED,这就是最优秀的屏幕,所以有了iPad Pro不管是看风景还是看自己的老婆(们),都能获得更加真实的效果。

    而在探索极致显示技术的方向上,OLED——有机发光二极管则另辟蹊径,更早地实现了一个目前看来十分优秀的显示效果,当然这条道路相对曲折,OLED也有自身的劣势,这个我们有机会另说。

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