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本系列内容主要分为五大部分：
一、影响用户体验的显示屏关键参数
二、MINI LED显示屏技术优势
三、MINI LED 技术原理
四、车载MINI LED屏相关技术设计
五、车载MINI LED屏应用趋势
1、影响用户体验的显示屏关键参数
① 高动态HDR至关重要
相信在目前很多都堆砌硬件参数的年代，很多时候画面显示质量不再是摄像头像素越高就越好
了，而且需要综合的平衡，特别是讲究图像的真实感觉和协调感，看看谷歌pixel 3手机摄像头
只有1200W像素，目前很多手机都是1亿像素了，这个时候谷歌手机拍照呈现质量依旧不落下
风，就是在于它独特的软件算法，硬件参数不够，软件来凑，其中非常重要的一台点就是
HDR，再讲解这个之前，我们先看看两张图片。
暗处看不清–前景处的广告牌和树影太暗看不清
亮处看不清–远处背景的白云变成了一团白色，完全看不清细节。
有上面两幅图像以后，我们再来解释HDR会比较容易一些，可以看到这两个图片都有点不太
好，一台是整体图像偏暗，虽然白云能看清楚轮廓和细节，但是近处的广告牌的内容基本看不
清楚内容，一台是亮处看不清–远处背景的白云变成了一团白色，完全看不清细节。
为啥HDR在成像领域是个大问题？在自然界的真实情况，有些场景的动态范围要大于
100dB。人眼的动态范围可以达到100dB。
Sensor 的动态范围： 高端的 >78 dB; 消费级的 60 dB 上下；
所以当sensor的动态范围小于图像场景动态范围的时候就会出现HDR问题—-不是暗处看不
清，就是亮处看不清，有的甚至两头都看不清。
什么是sensor的动态范围（dynamic range）？
sensor的动态范围就是sensor在一幅图像里能够同时体现高光和阴影部分内容的能力。 用公式表达这种能力就是：
DR = 20log10（i_max / i_min);db
i_max 是sensor的最大不饱和电流—-也可以说是sensor刚刚饱和时候的电流 i_min是sensor的底电流（blacklevel） ；
解决HDR问题的数学分析，根据前边动态范围公式
从数学本质上说要提高DR，就是提高i_max，减小 i_min；
对于10bit输出的sensor, i_max =1023，i_min =1, 动态范围DR = 60；
对于12bit输出的sensor， DR = 72；
所以从数学上来看，提高sensor 输出的bit width就可以提高动态范围，从而解决HDR问题。
可是现实上却没有这么简单。提高sensor的bit width导致不仅sensor的成本提高，整个图像
处理器的带宽都得相应提高，消耗的内存也都相应提高，这样导致整个系统的成本会大幅提
高。所以大家想出许多办法，既能解决HDR问题，又可以不增加太多成本。
从sensor的角度完整的DR 公式：
Qsat ：Well Capacity idc: 底电流，tint：曝光时间，σ:噪声。
方法1：提高Qsat –Well capacity 。
就是提高感光井的能力，这就涉及到sensor的构造，简单说，sensor的每个像素就像一口
井，光子射到井里产生光电转换效应，井的容量如果比较大，容纳的电荷就比较多，这样
i_max的值就更大。普通的sensor well只reset一次，但是为了提高动态范围，就产生了多次
reset的方法。 通过多次reset，imax增加到i‘max，上图就是current to charge的转换曲
线。 但这种方法的缺点是增加FPN，而且sensor的响应变成非线性，后边的处理会增加难
度。
方法2：多曝光合成
本质上这种方法就是用短曝光获取高光处的图像，用长曝光获取阴暗处的图像。有的厂家用前
后两帧长短曝光图像，或者前后三针长、中、短曝光图像进行融合
If (Intensity > a) intensity = short_exposure_frame; If (Intensity < b) intensity = long_exposure_frame; If (b<Intensity <a) intensity = long_exposure_frame x p + short_exposure_frame x q;
当该像素值大于一台门限时，这个像素的数值就是来自于短曝光，小于一台数值，该像素值就
来自于长曝光，在中间的话，就用长短曝光融合。这是个比较简化的方法，实际上还要考虑噪
声等的影响。
Current to charge曲线显示：imax增加a倍。
这种多帧融合的方法需要非常快的readout time，而且即使readout时间再快，多帧图像也会
有时间差，所以很难避免在图像融合时产生的鬼影问题。尤其在video HDR的时候，由于运算
时间有限，无法进行复杂的去鬼影的运算，会有比较明显的问题。于是就出现了单帧的多曝光
技术。
方法3：单帧空间域多曝光。
最开始的方法是在sensor的一些像素上加ND filter，让这些像素获得的光强度变弱，所以当其
他正常像素饱和的时候，这些像素仍然没有饱和，不过这样做生产成本比较高，同时给后边的
处理增加很多麻烦。所以下面的这种隔行多曝光方法更好些。
如上图所示,两行短曝光，再两行长曝光,然后做图像融合，这样可以较好的避免多帧融合的问
题，从而有效的在video中实现HDR。同时由于video的分辨率比still要低很多，所以这个方法
所产生的分辨率降低也不是问题。这个方法是目前video hdr sensor的主流技术。
方法4：logarithmic sensor
实际是一种数学方法，把图像从线性域压缩到log域，从而压缩了动态范围，在数字通信里也
用类似的技术使用不同的函数进行压缩，在isp端用反函数再恢复到线性，再做信号处理。缺
点一方面是信号不是线性的，另一方面会增加FPN，同时由于压缩精度要求对硬件设计要求
高。
方法5：局部适应 local adaption
这是种仿人眼的设计，人眼会针对局部的图像特点进行自适应，既能够增加局部的对比度，同
时保留大动态范围。这种算法比较复杂，有很多论文单独讨论。目前在sensor 端还没有使用
这种技术，在ISP和后处理这种方法已经得到了非常好的应用。
上图就是用方法2 + 方法5处理后的HDR图像。亮处与暗处的细节都得到了很好的展现。
②高对比度提升用户体验效果
对比度（Contrast Ratio）：对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值一般来说，人眼可以接受的对比值最小约为250:1。目前京东方OLED55寸显示屏能做到1000000:1，苹果12手机的对比度是2000000：1，都是百万级别的对比度。这个和背光的亮度控制息息相关。
液晶显示模块的背光源设计：由于LCD面板本身不发光的特性，因此必须在LCD面板加上一台发光源，才能达到显示的效果。背光模块的作用就是给LCD提供一台面光源。
上图左边的对比度比右边图片的对比度就低很多，显示的最亮的地方和最黑的地方的看起来的
效果就非常逼真，非常符合实际环境的感觉。
传统LCD无法规避的问题，黑色图像不是纯黑的也就是显示屏CR对比度指标无法提升，显示
效果不好，普通车载显示屏的对比度是800:1。好一点的能做到1000:1，做法就是提高背光的
亮度，让最亮的亮度提高，但是容易导致LED温度过高，寿命变短。
特别是车载液晶仪表显示屏，有要求表盘纯黑的画面，而其他内容需要正常显示，但是传统
LCD的背光是通过侧面的LED灯带，通过导光板到背光膜片上的，此时虽然黑色的画面液晶已
经偏转，但是液晶层无法完全关合，所以黑色界面下的白光难以被完全遮挡，呈现灰色 （白
+黑色），因此对比度无法提高，一般普通车载显示屏能做到800:1，非常影响用户体验。
③高色域是提高显示效果非常重要指标
毕竟是一台讲图像效果的内容，没有图说什么都是卵的，有图有真相，上图。
左边那个图是普通色域的图片，右边那个图是高色域图片，看到有什么区别的感觉，是不是右
边图像色彩细腻程度，丰富程度都比左边那个要好很多。
要讲色域的内容，必须先把LED灯的科普内容先弄，否则你估计要懵逼。
LED灯光学基础：
LED的发光颜色是有LED晶片决定的，LED晶圆制造过程中所添加的金属元素不同，成分比例不同，而发出不同波长的光。
上图是传统发光二极管所使用的无机半导体和它们发光的颜色，LED是窄光谱的发光源，与传
统卤素灯泡的热发光光谱相比，具有更高的色纯度，所以对于普通单色LED，我们用其主波长
λd的值来定义，纳尼，竟然没有白色的光？
由于白色是复合光，不是单独白色晶体就成产生的，所以对于白光LED，一般采用两种方式
通过RGB三种LED晶片混合得到白光（三基色原理），这种方式必须遵循亮度R:G:B=3:6:1配
光比率，才能制备出高显指的白光。此种方法发光效率不高，而且不容易做小封装，所以一般
是用在户外或者室内看板，要求不高的背光。
目前大部分白色LED都是通过在蓝光LED，波长在450nm至470nm，上面覆盖一层淡黄色荧
光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过掺了Ce3+YAG晶体磨成粉末后混和在一种稠密
的黏合剂而制成的。
当LED芯片发出蓝光， 部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一台光谱较宽(光谱中心约为
580nm)的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光
会刺激肉眼中的红光和绿光受体， 再混合LED本身的蓝光， 使它看起来就像白色光， 而其的
色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光LED的方法是由Nichia Corporation所开发并从
1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜色,可用其它稀土金属铽或钆取代
Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce),甚至可以取代YAG中的部份,或全部铝的方式做到。而基于其光谱
的特性,红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来一、会不及阔谱光源照射时那么鲜明。另外
由于生产条件的变异,这种LED的成品的色温并不统一,从暖黄色的到冷的蓝色都有,所以在生产
过程中会进行分BIN处理。
what，又来一台新名称，什么是色温？
我来解释一下，以前小时候家里的白炽灯发出来的光是偏黄色的，更暖一些，晚上看书的时候
更有感觉，目前家里的节能LED灯，那个光就偏冷一些，纯白一些，这样看书就没有那个感
觉，很多时候家里都会去买一台台灯，台灯发出来的光就偏暖一些，上图。
灯光色温，色温越大，颜色越冷
色温：表示光的颜色的尺度，单位为K（开尔文）。
通过色坐标可以算出色温。通常对于低色温光源，红辐射相对多些的，称为“暖光”；色温提
高后，蓝辐射比较较大，称为“冷光”。
温度升高到一定程度时颜色开始由深红-浅红-橙黄-白-蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相
同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色
成份越多，红色成份也就相对的越少。以发出光色为暖白色之普通白热灯泡为例，其色温为
2700K，而昼光色日灯之色温为6000K。
看到了吧，虽然都是白色的光，但是色温不同，发光出来的效果是千差万别的，所以背光灯的
一致性非常重要，而LED生产出来的色温无法保证做到一致性，只能通过选择的方式，此时就
需要找到一台选择的指标。
为了准确的标示白光的颜色，以前照明行业使用色温来表述白光颜色，但是进入LED照明行业
后，很多人仍沿用热光源时代的色温来表达白光的颜色，最准确的表达是使用色坐标值。
纳尼，你确定不要出现新名词了，什么又是色坐标呢？
以不同位置的点表示各种色品的平面图，1931年由国际照明委员会（CIE）制定，故称CIE 1931色度图。描述颜色品质的综合指标称为色品，色品用3个属性来描述：
色调，色光中占优势光的波长称为主波长，由主波长的光决定的主观色称色调。
亮度，由色光的能量所决定的主观明亮程度。
饱和度，描述某颜色的组分中纯光谱色所占比例，即颜色的纯度，由单色光引起的光谱色认为
是很纯的颜色，在视觉上称为高饱和度颜色，单色光中混有白光时纯度降低，相应低饱和度减
少。
我们在来看看这个色坐标的图片。
x表示红色分量，y表示绿色分量。E点代表白光，它的坐标为(0.33，0.33)；我们中午太阳光的白色的色坐标基本上是在（0.3101,0。3162）
环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色，边界代表光谱色的最大饱和度，边界上的数字表示光谱色的波长，其轮廓包含所有的感知色调。
所有单色光都位于舌形曲线上，这条曲线就是单色轨迹，曲线旁标注的数字是单色(或称光谱色)光的波长值；自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内； RGB系统中选用的物理三基色在色度图的舌形曲线上。
某款车载显示屏的色坐标
上图是某款车载显示屏的规格书中的色坐标，这个时候可以看到白色的色坐标基本是是在±0.3之间进行管控的。
NTSC 色域指标来源
NTSC是National Television Standards Committee （美国）国家电视机标准委员会。其负责
开发一套美国标准电视机广播传输和接收协议。NTSC标准从他们产生以来除了增加了色彩信号
的新参数之外没有太大的变化。它定义帧速为30/S或60扫描场，并且在电视机上以隔行扫描。
每秒29.97帧（简化为30帧），电视机扫描线为525线，偶场在前，奇场在后，标准的数字化
NTSC电视机标准分辨率为720*486，24比特的色彩位深（24位深能够表现约1670万种不同的
颜色。由于普通人的眼睛仅能区分约1200~1400万种不同的颜色浓淡和色调，所以24位颜色
也叫作“相片”彩色或真彩色。通常，24位彩色通道都分配了8位数据，也就是说：红，绿，
蓝，这三种原色每一种都可以有256种变化。)
NTSC色域指的是NTSC标准下颜色的总和，色域是对一种颜色进行编码的方法，也指一台技
术系统能够产生的颜色的总和，在计算机图形处理中，色域是颜色的某个完全的子集。
sRGB（standard Red Green Blue）是由微软联合惠普、三菱、爱普生等厂商共同开发的一种彩色语言协议，它提供了一种标准方法来定义色彩，让显示、打印和扫描等各种计算机外部设备与应用软件对于色彩有一台共通的语言。
sRGB代表了标准的红、绿、蓝，即CRT显示器、LCD面板、家用投影机、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的三个基本色素。sRGB的色彩空间基于独立的色彩坐标，可以使色彩在不同的设备使用传输中对应于同一的色彩坐标体系，而不受这些设备各自具有的不同色彩坐标的影响。
红色三角形就是NTSC，蓝色三角形就是sRGB
NTSC和sRGB所包含的色彩范围是不太一样的，NTSC所表现的色彩要更多丰富一些，而sRGB所表现的色彩几乎被NTSC所包含，上图图中蓝框为sRGB，绿框为NTSC，可以看到sRGB的色彩范围只有一小部分超出了绿框，而绝大部分色彩都在绿框的范围内。
可以看到三角形的面积越大，色域指标越大，表达的颜色内容也就越丰富，图像内容也就也丰富，要三角形面积大，也就是三个顶点要越靠边，也就是RGB纯色要更纯。
④提高色域的方法
目前能想到提高色域的方法有三种
方法一：使用OLED显示屏
OLED的显示原理是自发光，受到电激发后能够直接显示非常纯净的红绿蓝三原色，所以色域
覆盖率能够轻松实现较高水平，而普通LCD是通过背光方式，背光的那个光是复合光，所以纯
度是受到影响，从原理上就没有OLED的色域好。OLED的显示原理是自发光，受到电激发后
能够直接显示非常纯净的红绿蓝三原色，所以色域覆盖率能够轻松实现较高水平。
方法二:选择高色域的背光LED灯，成本加大。
普通车载LCD的色域受影响因素多
普通的车载LCD是通过背光的方式进行显示的，所以受到影响的因素有LED光源，导光板，扩散板，增光片，液晶、滤光片、TP和玻璃盖板等等，其中影响因素最大而且能够快速提高色域的是LED灯和彩色滤光片。
液晶最有效提升色域的方法就是从背光入手，提高背光的纯度，尤其是红绿蓝三个波段。目前
液晶最为主流的方法就是更换LED荧光粉的种类，传统的白光是蓝色芯片激发YAG成分的黄色
荧光粉，最新的架构是蓝色芯片激发红色与绿色的荧光粉，新架构能够使LED发出的白光在红
绿蓝色彩波段拥有较高纯度，并且在亮度上能够得到大幅提升。
使用新一代无机荧光粉的高色域显示屏，NTSC色域值普遍能够达到90%以上，色彩纯度和能
效均有显著提高。
方法三：mini LED搭配QD量子点薄膜
某车载显示屏色域路径规划
通从目前车载显示屏厂的规划来看，越来越多的车载显示屏会规划到大于100%NTSC的色域，而仅仅通过LED目前是无法达到这个效果，还需要匹配新的方案。
量子点( Quantum Dot)即半导体纳米晶体,由有限数目原子组成,三维尺寸均为纳米级,一般为球形或类球形、稳定直径在2-20rm的纳米粒子。由于电子和空穴被量子限域,连续能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。依据发光方式不同,量子点材料的发光特性可以分为光致发光与电致发光,分别应用于QD-LCD与QLED。QLED利用量子点在电驱动下的自发光作为显示基础,由于溶液制程研发困难,且存在可靠性低、蓝光发光效率低、镉基量子点器件具有毒性等问题,因此业内认为电致发光的QLED技术商用化仍需10年以上。
量子点是目前提升色域最理想的材料，它的发光纯度即高于有机分子又高于无机荧光粉，而且量子点的稳定性与无机荧光粉相当，但加工性能与有机分子相同，所以量子点可以说是兼顾了有机物和无机物的优势。量子点电视机通过纯蓝光源的照射，激发薄膜上的量子点晶体，从而释放纯红光和纯绿光，并与剩余的纯蓝光投射到呈像系统上面，这样所提供的光线极为纯净，远超LED荧光粉发光原理。
QD-LCD仍然采用LCD的主体架构,仅在背光源上添加量子点薄膜,蓝光LED背光源发出的光经过量子点膜转化,实现全彩显示。QD-LCD通过改变量子点形态得到包括红光到蓝光的高峰值纯色光,实现更广色域,目前量子点智能电视机的色域可达到110%NTSC;同时,QD-LCD发光光谱半峰宽极窄,约为30nm左右,因此发光色彩纯度高。但QD-LCD与MiniLED背光LCD相比仅在色域覆盖率、色彩纯度、低压启动下高亮度等方面更具优势。 Mini LeD采用P1.0以下点间距精准调控电流实现精细化区域调光,在对比度、HDR、稳定性和可靠性、轻薄以及安全环保(无镉)等方面具有优势。同时,由于 Mini led背光在色域方面有所不足, 因此可搭配量子点簿膜( QD Film),从而实现100%NTsC以上色域,提高色彩显示效果。
资深上的名言就是有问题，就有解决的答案，我们来看看，高动态HDR、高色域、高对比度几个直接影响用户体验的指标如何解决？
OLED即有机发光二极管，典型结构以 ITO （氧化铟锡）导电薄膜为阳极、金属为阴极，中间沉淀有机发光材料为层。 OLED显示技术利用有机材料自发光，具柔性显示、透明显示、高对比度、广视角、广色域、轻薄等优点。
但另一方面，量产 OLED蓝色磷光材料寿命偏短问题仍未得到解决，目前以荧光材料为主，发光效率偏低；由于蓝光寿命低于红、绿光，部分工作时间更长的像素点加速老化导致屏幕可能出现“烧屏”现象；同时有机材料在有水汽和氧存在的调节下更容易发生光氧化反应，对有机成膜技术、器件封装技术精密要求提高，而且良率偏低，抬高了OLED成本。
OLED理论上是最适合解决HDR和对比度问题，但是寿命、烧屏以及成本成为拦路虎
2、MINI LED显示屏技术优势
但Mini LED 精准调控电流实现更为精细化的区域调光（local dimming），亮态画面可实现1000nits超高亮度，比平常亮度提高数倍，暗态画面下亮度接近于0，对比度更高，同时实现高动态HDR显示，增强明暗细节显示能力使得画面更加细腻，更好地模拟真实画面中的视觉效果，发光效率提升并且暗态下不发光进而降低能耗。
MINI LED显示屏 local dimming技术对比度明显提高，甚至接近于OLED效果
同原来的侧面发光不同，local diming的直下是背光控制，可以根据实际的图像进行实时的动态灯光控制，需要有图像显示的地方，才进行LED灯亮的控制，这样可以提高对比度，黑色不需要亮度的表盘更黑，从而实现更高对比度效果的显示，而且不亮的地方的功耗更低，节省LCD的功耗。
上图可以看到，使用local dimming技术，可以在不需要显示的地方，背光就不用打开，只需要在有图像需要显示的地方，把背光打开，功耗最大能够降低84%，在大屏上能够明显降低功耗，降低背光温度导致显示屏异常的风险，非常具有优势。
目前直下是local dimming 的背光的模组或是偏厚，使用小的mini led灯后这个厚度有明细降低，而且背光的均匀程度非常高，从上图中的右边的那个显示屏就可以看出来，黑色界面效果特别好。
3、MINI LED 技术原理
背光显示技术发展路径
随着CRT、等离子逐步遭淘汰， LCD成为显示技术主流， 但近年来在不同尺寸、不同应用领域不断受到小间距LED、OLED等新技术挑战。在产业链厂商积极推动下， Mini/Micro LED显示技术快速发展， 随着Mini LED逐步进入量产阶段， 有望对现有市场格局形成冲击。自发光显示技术在对比度、广视角、轻薄化、柔性等方面具备先天优势，随着新技术瓶颈不断突破、良率及发光效率提升， 有望成为未来显示技术主流， OLED、QLED及超小间距LED将展开竞争。
小间距LED、Mini LED和Micro LED在芯片尺寸及点间距方面存在差异。小间距LED意指点间距在2.5mm以下的LED产品； Mini LED芯片尺寸约为50-200um； Micro LED芯片尺寸在50um以下，一般为1-10um级别。目前Mini LED适合在电视机和车载上使用。
Micro LED将LED薄膜化、微小化、阵列化形成高密度集成微型LED阵列， 其尺寸一般仅在1-10微米级别。由于Micro LED当前仍然面临徽缩制程、巨量转移及全彩化等技术难题以及成本过高等产业化问题， 故众多厂商布局技术难度更低的Mini LED技术， 并为MicroLED做铺垫。
随着显示技术发展， LCD背光源了实现从CCFL向LED过渡。CCFL即冷阴极荧光灯， 在玻璃管内涂布荧光体，并放入惰性气体Ne+Ar混合气体，其中含汞，在电极间加高压高频电场，激发水银蒸汽释能发光，放出紫外线光，荧光体原子因紫外线激发导致能阶提升，当原子返回原低能阶时放射出可见光。LED背光具备绿色环保(不含汞) 、广色域、高亮度对比度及寿命等方面优势， 随着LED成本降低， LED逐步替代CCFL成为液晶显示的主要背光源， LED背光市场快速发展，目前的家里的电灯，很多都是CCFL工作模式下的灯。
MINI LED灯定义：
Mini led,又名“次毫米发光二极管”,是指晶粒尺寸约在50-200μm的LED,其晶粒尺寸和点间距介于传统小间距LED和 Micro LED之间。
Mini led作为 Micro LED的前哨站,在 Micro LED之后被提出。由于 Micro LED存在微缩制程、巨量转移及全彩化等关键技术瓶颈以及高成本问题,故先发展晶粒尺寸更大、仍可使用传统制程技术、技术实现难度更低的 Mini led作为过渡。结合倒装COB或MD技术,Mini LED可实现1mm以下点间距显示,像素密度高于小间距LED且可实现低亮度下高灰度显示。同时, Mini led作为背光源应用于液晶显示屏,可通过区域调光提高对比度,实现HDR等精细化显示效果。能够让LCD面对OLED挑战时能够在显示性能方面恢复竞争力,加上成熟的工艺和更长的寿命,LCD+ Mini LED背光在近几年中大尺寸显示领域有非常巨大的发展空间。
MINI LED灯生产过程：
LED芯片生产包括外延片制作、电极制作、芯片制作、测试等流程。 Mini led需要将LED晶粒尺寸缩小至50-200μm范围。随着芯片尺寸的缩小,正负电极覆盖芯片表面大部分面积,发光区域受限,对芯片生产工艺精确性、良率等提出更高要求。芯片中Ag金属具有较高活性,频繁开启易使得离子发生迁移进而导致芯片漏电问题。且 Mini led需要适应车用面板等复杂使用环境,且随着封装集成度提高,维修难度大大提高,因此要求 Mini led芯片具备更高可靠性。
Mini led为实现更优视觉效果,对光色一致性和墨色一致性要求更高,因而对外延片的均致性提出更高要求,尤其是在尺寸进一步微缩的情况下,工艺难度大大提高;同时,为提高一致性及可靠性,需要对高密度、高精度的 Mini led芯片进行进一步精细化的测试分选,目前行业采用全测全分模式,作业效率低下。同时, Mini led仍旧面临良率偏低问题,导致成本相对较高,需要一定的时间。
mini led 的芯片转移技术受到挑战
在芯片转移方面, Micro LED目前主要技术包括范德华力、静电吸附、相变化转移及镭射激光烧蚀等巨量转移技术,基本都是采用吸附、贴合的方式。上述技术实现难度巨大,且成本高,是目前最大的挑战。
Mini led与 Micro led相比,芯片尺寸更大、数量更少且含硬质衬底,因此精度容忍度更高,技术实现难度更低。据华灿光电,目前 Mini led批量转移主要包括(结构图示分别见上图):
1、转移设备增加 pick up heads提高拾取、放置效率,该方案技术难度较低,但效率未实现数量级提升;
2、临时基板和最终背板相对放置,利用针顶顶岀芯片实现转移,该方案数量级提高转移效率;
3、UV膜上放置芯片,芯片和背板控制电极相对放置,利用UV光实现芯片转移,该方案能够实现巨量转移,但对芯片UV膜摆放精度要求高
市场中已经有了几个具有商用潜力的巨量转移技术的厂商了,预计2022年巨量转移能够实现大规模量产。隆达采用静电转移的应力方式,把晶粒从基板上取下再进行后续的转移。和京东方合作的 Rohini发明了高速高量产贴合技术。鸿利也在巨量转移方面获得较大突破。友达、鑄创、晶电、LG和三星等都已宣布自行研发巨量转移技术。
mini led 的芯片倒装技术有优势
LED可分为正装结构、倒装结构和垂直结构,倒装芯片将成为主流。倒装结构将正装芯片倒置,使发光层发岀的光线从电极另一面发岀,减少电极占用发光面积继而提高发光效率,据OFweek统计,在同样光通量的情况,倒装芯片的光效比正装芯片光效高16-25%左右。正装结构芯片PN电极同侧导致电流拥挤、热阻较高,倒装芯片可以承受更高电流密度、提高光传输性能。
目前主流的mini LED灯都是倒装的蓝光LED灯。
装结构无需焊线,能够克服正装芯片的打线及可靠性的缺陷,封装体积可以实现几乎与芯片大小类似;同时应用COB封装,满足超小空间芯片密度需求,为显示屏点间距微缩化提供条件,因此广泛应用于 Mini led。但另一方面,倒装LED也对芯片和封装工艺提出更高要求。红光芯片在制作倒装过程中需要另外进行衬底转移,整体工艺难度提高。由于 Mini LED为微米级芯片密集排布,需要对 Mini LED芯片进行高精度、高速排列。
传统锡膏固晶容易导致芯片焊接漂移,孔洞率増大,且固晶效率低下,无法满足 Mini LED的高精度固精要求,更高精度固晶基板及更高效固晶设备成为行业急需解决的问题。
mini led 的SMD和COB技术路线对比
晶粒尺寸和点间距微缩化成为LED显示技术发展确定趋势,目前国星光电、瑞丰光电、洲明科技等厂商已具备P0.9产品量产能力,亿光小间距EAST0707XX-ELB系列可实现P0.7微间距,利亚德已实现P0.7显示屏量产。 Mini LED节约上游衬底材料消耗,大大提高显示性能,但也对LED封装提出更高技术挑战。随着间距缩小,SMD封装死灯率、虚焊率上升,灯珠缩小使得可靠性降低,在P1.0以下劣势明显。
与SMD先封装成单个灯珠之后再表贴方式不同,COB进行集成化封装,使用环氧树脂将若干灯珠直接封装在PCB板上,因此无需支架、无需回流焊。与传统SMD封装相比,COB封装具有高效率、低热阻、更优观看效果(面光源具有非颗粒显示特点、配光效果更优、观看范围更大)、防撞抗压高可靠等优点,尤其是在高密度LED密布下具有显著优势。
因此，结合倒装芯片无需打线优点，倒装COB技术在mini LED产品得到广泛应用，利亚德、长春希达、华夏采光等厂商都积极发展Mini COB技术。
4、车载MINI LED屏相关技术设计
mini led 显示屏的背光结构
与背光模组的厚度可以做到非常薄，LED的发光角度非常大，整体模组亮度高。采用大角度的mini LED晶片封装，全阵列发光，芯片出光角度150-170°，动态扫描超高分区1000+分区，OD值为0，背光厚度为1mm。
该方案使用高效LED，透镜封装，加发射罩三者结合，搭配分区控制电路，实现HDR动态效果，最大的优点就是解决光型串扰，优化halation效果，提高动态对比度；
传统 led lightbar灯珠设计
传统10.25寸 800cd/㎡亮度的背光设计
传统10.25寸 背光相关参数设计
传统10.25寸 背光灯条使用传统的LED灯，传统的LED灯电流基本上是90mA，单向压降在2.7V-3.3V，所以上述灯条8串3并的设计，所以一条灯珠的电压范围为21.6-26.6V，所以总的功耗也比较大，在6W上下，这样就需要背光电路有升压芯片，而且每一路的电流都比较大，至少大于100mA，设计上满足裕量要求。
TI LED 驱动芯片，LP8860
LCD的背光驱动芯片，一般都选用TI、美信、MPS等国际知名牌子的电源IC，在保障电源背光驱动稳定性有保障。此处的设计应该选择至少有3路电流的芯片，电流至少120mA，输出电压在30V以上，此时LP8860芯片是满足设计要求，而且留有很大的设计余量，而且有I2C诊断，可以知道短路、开路、过压、过流等背光问题的诊断，同时能够通过PWM精细调节背光的亮度显，缺点就是背光升高压的芯片价格比普通的芯片贵很多。
mini led灯背光设计
一台分区是16颗mini LED灯，是4串4并的链接方式。
单颗LED的电压是3-3.1V，电流最大是150mA,所以一台分区的最大电流是600mA，不过常见的20mA就能满足亮度要求，电压在10.8-12.4V，而且发光的波长是445nm-452nm，标准的蓝光。
灯板正视图
电气分割图
一总共128个分区，每个分区16颗灯，这里总共2048颗 mini LED灯，单区的功率典型值在0.24W，全亮白色界面的功耗在24W左右，这就需要选择合适的背光驱动芯片来驱动。
电气参数
一总共128个分区，每个分区16颗灯，这里总共2048颗 mini LED灯，单区的功率典型值在0.24W，全亮白色界面的功耗在24W左右，这就需要选择合适的背光驱动芯片来驱动。
TI 背光控制芯片链接示意图
这里的背光芯片可以选择48通道的TI背光芯片，每个通道可以控制一台分区的背光，所以上述的128分区，只需要3颗这样的背光芯片就可以控制每个分区的亮度精细控制。
mini led local dimming技术方案
这mini led 配合local dimming技术，可以实现高对比度，可以实现HDR。
local diming 技术框图
这mini led 配合local dimming技术，可以实现高对比度，可以实现HDR，这里主要的技术难点就是图像和led 控制芯片的同步，如果图像到了，但是led灯还没有及时控制，就会导致图像的亮度没有处理，在下一帧出现的时候，才显示上一帧的背光，就会有明细的拖影感觉。
这里主要使用FPGA的方案来实现，因为普通的MCU没有办法去处理这么快的图像数据，比如一台1920*720 60HZ的图像，那么就需要在每一帧图像的背光的灯的控制都有做运算输出，这个要有计算能力，所以FPGA里面有一台local dimming的图像引擎，可以专门去计算RGB所需要的亮度，从而输出控制LED driver的信号，这个FPGA也是有延迟的，能够控制在1帧画面之内，也就是60HZ的屏，能控制在16ms之内完成LED driver的输出和点亮。
mini led local dimming控制方案，需要使用到FPGA，这里最关键的技术就是要做到图像和背光灯控制的同步，所以需要把图像解析后，输出背光的控制算法（而且涉及到背光的亮度、分区数、mini led灯的个数，背光芯片的驱动时间参数等等），不同屏的算法不同，相当于定制软件。
5、车载MINI LED屏应用趋势
由于OLED 目前发光效率及寿命偏低、可靠性及环境适应性较差、存在‚烧屏‛现象， Mini LED 背光+LCD 方案在色域、柔性、广视角、轻薄化等方面略逊色于 OLED；但由于采用无机材料，与 OLED 相比具有更高发光效率、更长寿命、更高可靠性，因此更加适合车载领域的应用。 Mini LED 可通过区域调光实现 HDR，且随着工艺成熟化有望实现和 OLED 相近的显示效果下实现更低成本。
车载中控、液晶仪表盘距离驾驶位置70cm左右，所以像素在300W就可以达到极致效果
MINI LED 的电视机成本组成
MINI LED产品推广的最大难题就是成本，以电视机为例，mini led背光模组的成本占据65%的成本，而这个背光模组中，由于led点间距缩小使得单位面积所需灯珠和芯片数量快速增长，灯珠成本占比提高，普通LED显示屏背光模组中灯珠成本占比30%-40%，小间距led成本达到70%。
灯珠占屏成本比例
原来单台12.3寸显示屏灯珠数量由原来的24颗，修改为直下式的mini led，此时灯珠数量提升到4000颗以上，成本直线上升。
MINI LED的占比预测在逐渐增大，目前从电竞显示器到电视机机背光，再到高端平板。苹果和TCL扛起产业化大旗。
TCL退出的MINI LED电视机
创维正式发布首款Mini LED高端电视机，也就是创维Q70系列
mini LED在2019下半年首先应用到电竞显示器和电视机领域，2019-2020年TCL展出MINI LED背光智能电视机，2021年2月1日，创维正式发布首款Mini LED高端电视机，也就是创维Q70系列。该产品最大的亮点就是采用了Mini LED背光技术，创维官方称之为鸣丽屏。苹果将mini LED应用于iPad Pro，这些应用有利于mini LED加速渗透，带动整体mini LED产业链发展，从预测中来看2023年左右车载显示屏的应用会有一台明显的提升。
mini LED屏demo已经出现，未来趋势光明
Mini LED 搭配柔性基板可实现高曲面背光及异形显示，并在亮度、可靠性、高低温环境适应能力、寿命以及产品经济性等方面相对 OLED 占据显著优势。
群创 2018CES 展出 10.1 英寸 AM Mini LED 直下式车用背光显示技术，通过精准电流调控，使得屏幕亮态画面下亮度达到1000nits 以上，在阳光照射下仍清晰可视；而暗态画面下亮度接近于 0，实现与 OLED 相当的 1,000,000 : 1 高对比度，同时在高温适应、寿命等方面优于 OLED。因此，Mini LED背光有望在车用面板市场得到广泛应用，并对 OLED 及传统 LCD 构成替代。
预估和总结：
1、目前车辆屏幕的规划越来越大屏化，需要的显示效果要求提高，特别是CR和HDR方面，传统LCD显示是无法满足这两个技术指标要求；
2、传统LCD显示是全球车载显示屏占据主要地位，由于显示效果的提升，需要向消费电子的技术领域靠近，但是由于OLED的高成本稳定性差、寿命偏短等问题，我认为OLED很难在汽车电子领域大规模推广，Mini LED背光搭配柔性基板可实现高曲面背光及异形显示，并在亮度、可靠性、高低温环境适应能力、寿命以及产品经济性等方面相对 OLED 占据显著优势。因此，Mini LED背光有望在车用面板市场得到广泛应用，并对 OLED 及传统 LCD 构成替代。
但是区别于传统消费电子的是，汽车零部件还需要符合车规级要求，而且认证周期多为两年以上，所以mini LED在汽车显示的推广需要等成本下降、同时符合车规就能批量上车了，预计在2022年左右。 |
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