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Mini LED 和 Micro LED 原理是什么？有什么缺點？道 QA 帶您分析未來顯示技術

（2024年11月23日更新）

對于稍微關注顯示行業新聞的讀者，伴隨著 Mini LED 另一項顯示技術在消費市場扎根 Micro LED 技術也反復浮出臺面，這意味著許多面板廠已經開始積極布局 Micro LED 技術，而 Micro LED 也被視為臺灣面板廠反擊市場的殺手锏。不管是電視還是手機，談論這兩種面板技術的話題越來越多，那么兩者有什么區別呢？這是一次解釋

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對于稍微關注顯示行業新聞的讀者，對于 Mini LED 這個詞一定不陌生，在投資市場上，這兩年 Mini LED 與比特幣相比，它已成為今年年初流行的潛在股票候選人 CES 展上，包括 LG 與三星不約而同的推出 Mini LED 技術消費產品，各大工廠預計今年將開售 Mini LED 電視；另外，Apple 今年將推出 12.9 寸 iPa誒 Pro 第一次搭載平板電腦 Mini LED 觸控螢幕，2021 年作為 Mini LED 商業元年，已成為業界的共識。

Apple 今年發表的12.9 寸 iPa誒 Pro，將配備全新 Liqui誒 Retina XDR 使用顯示器 Mini LED 顯示技術。

▲ Apple 今年發表的12.9 寸 iPa誒 Pro，將配備全新 Liqui誒 Retina XDR 使用顯示器 Mini LED 顯示技術。

同時，伴隨著 Mini LED 另一項顯示技術在消費市場扎根 Micro LED 技術也反復浮出臺面，這意味著許多面板廠已經開始積極布局 Micro LED 技術，而 Micro LED 也被視為臺灣面板廠反擊市場的殺手锏。畢竟，無論是臺灣、日本還是韓國的面板廠，在過去的幾年里，由于中國官方故意支持的面板廠逆勢挖掘，打價格戰， LCD 或 OLED 這個行業面臨著巨大的挑戰，現在風向已經被吹走了 Micro LED，掌握相關工藝技術專利，完善半導體產業鏈，都足以成為決定未來優勢的重要關鍵。但究竟 Mini LED 和 Micro LED 有什么特別之處？與當前顯示技術有什么區別？下面作者列舉了幾個常見的例子 Q&A，希望能幫你解疑。

Mini LED 篇

什么是 Mini LED？

市場上主流的面板顯示技術可分為 LCD(液晶顯示，Liqui誒 Crystal Display）和 OLED(有機發光二級體，Organic Light-Emitting Dio誒e）新興的兩大類 Mini LED(二毫米發光二極體)顯示技術，雖然名稱相似 OLED，但從應用層面來看，是偏向于 LCD 這一派的技術創新更為準確 LCD 面板背光技術的改進。隨著工藝技術的不斷進步，LED 目前行業定義的尺寸已逐漸從毫米級轉向微米級，并繼續在微型化中 Mini LED，指的是尺寸在 50～100μm(微米)之間 LED 晶粒的大小與人類頭發的直徑相似。 30μm 以下的 LED 晶粒，則稱為 Micro LED(微發光二極體) Micro LED 或 Mini LED，本質上屬于半導體。

LED 它在我們的生活中很常見，主要用途是各種形式的照明。

▲ LED 它在我們的生活中很常見，主要用途是各種形式的照明。

為什么說 Mini LED 是針對 LCD 背光技術的改進？這就得從 LCD 說起面板的原理，LCD 面板的組成結構其實挺復雜的。除玻璃基板外，還有液晶層、濾色片、偏光片、導光片和背光模塊…等元件，有趣的是，LCD 雖稱為「液晶」但實際上液晶本身既不會發光，也不會用來顯示畫面，唯一的作用就是「控制光線的方向」。我們看到的圖片實際上是通過 LCD 面板結構中的彩色結構中顯像，濾色片由許多像素點組成，每個像素點都包含紅色（R）、綠色（G）及藍色（B）根據色彩學的基本概念，等三種顏色的子像素，RGB 根據不同的明暗比例，三原色可以組合成現實中的各種顏色，而不同顏色的像素點可以組合在一起，構成了我們看到的彩色圖片。

無論什么樣的顯示技術，顏色圖像都是根據光的三原色模型顯示的，只要 RGB 在不同的比例下，可以合成產生各種顏色的光。

▲ 無論什么樣的顯示技術，顏色圖像都是根據光的三原色模型顯示的，只要 RGB 在不同的比例下，可以合成產生各種顏色的光。

但是，如何決定光線通過呢？ RGB 子像素的比例如何？它依賴于液晶層中的液晶分子。液晶分子是一種長條狀結構。施加不同電壓后，每個液晶分子會以不同的角度扭轉。當背光模塊發出的光通過偏光片時，它們會被液晶分子阻擋，并且會以不同的比例照射到濾色片上 RGB 在子像素上，創造出不同的顏色。例如，如果你想要一個像素點顯示綠色，那么控制液晶分子的角度，不要讓光線照射到紅色和藍色的像素點，根據液晶分子在不施加電壓時的不同排列狀態 TN、VA、IPS 不同面板的區別。正是因為液晶分子不發光，背光模塊才成為 LCD 面板顯示技術絕對不可或缺，但 LED 背光確實有改進的地方，這樣背光就可以改進了 Mini LED 應運而生。

如果你用放大鏡觀察自己 LCD 顯示器可以發現每個像素都是由 RGB 等 3 由個子像素組成。

▲ 如果你用放大鏡觀察自己 LCD 顯示器可以發現每個像素都是由 RGB 等 3 由個子像素組成。

LED 背光模塊的缺點是什么？

早期的 LCD 冷陰極冷陰極熒光燈管（CCFL）日本學者赤崎勇等人發明藍光作為背光光源 LED，催生出白光 LED 之后，現在幾乎大多數人現在 LCD 電視和顯示器都采用了更節能環保的方式 LED 作為背光源，這在某種意義上是一種退步，因為 LED 其實光譜的特性遠不如 CCFL 的，會導致演色性差，藍光傷眼。LED 背光的普及也導致許多家電制造商和媒體普遍指液晶電視和屏幕「LED 電視」或「LED 顯示器」。

已封裝的 LED 外觀常呈黃色，這是因為它發出的白光是藍光 LED 激發黃色熒光粉的產生并不是真正的 RGB 色光來了。

▲ 已封裝的 LED 外觀常呈黃色，這是因為它發出的白光是藍光 LED 激發黃色熒光粉的產生并不是真正的 RGB 色光來了。

采用 LED 背光的 LCD 經過多年的發展，面板技術已經成熟，但其主要的先天缺陷也來自 LED 背光模塊，簡直就是成也蕭何，敗也蕭何。保留液晶分子扭轉的余余，LCD 當面板液晶層的分子和分子之間存在間隙時 LCD 當面板顯示黑色場景時，液晶層很難完全覆蓋背光光源，這將導致黑色圖像的純度不足。最直接的影響是面板的原始比較規格難以改進，一般只落在 1000：1 左右，最高 5000:1，為了進一步提高畫面性能，當然，面板廠只能從背光技術入手，其中之一就是從全局調光到分區控光。

區域控光是什么？

既然 LCD 面板的設計原理會導致漏光，所以只要需要顯示黑暗場景，這部分就會出現 LED 背光關閉，不就解決了嗎？這個概念，就是「區域控光」（Local Dimming）將原有單一的背光模塊分為多個獨立可控的背光區域。無論是側光還是直下背光模塊，如果增加了區域光控制功能，都可以通過點亮或熄滅部分 LED，為了達到控制畫面中明暗層次的目的，亮的地方亮，暗的地方暗，但側光背光因為 LED 光源分布在面板的四面，所以可以處理的控光區域不是很準確，大約是 8～32 一個區域，雖然畫質確實有所提升，但說實話，意義不大。

區域光控制、側光控制和全球光控制示意圖。(圖片來源:維基共享資源)

▲ 區域光控制、側光控制和全球光控制示意圖。(圖片來源:維基共享資源)

至于直下背光的區域控光技術，稱為 FALD（Full Array Local Dimming），每顆 LED 面板后面均勻排列，可以根據圖片中物體的位置動態調整各背光區域的光源強度，更準確地排列 FALD 能處理的控光區域很少 384 區，多則可達 1000 區，與側光區域控光相比，FALD 控制背光顯然更理想。但隨著面板尺寸和分析度的提高，FALD 也遇到了一些問題。以一塊 4K 以面板為例，其原始分析度為 3840x2160等于擁有 830 假設它能做到萬像素 1000 每個區域的光控制仍然必須負責多達 8300 像素圖片不能點對點準確調光，這也使得背光區域很可能超過圖片中物體的原始輪廓。當顯示一些明暗對比較大的圖片時，特別容易出現「光暈」這種現象，比如夜晚的明月，或者黑底的白字等等，看起來像光滲出物體的邊緣。為了解決控光問題，以便與之相處 OLED 行業提出了兩種方桉，一種是競爭 Dual Cell，另一種就是 Mini LED。

Mini LED 面板有什么優點？

Dual Cell 簡單來說，就是在原來 LCD 在面板的液晶層和背光模塊之間，再插入一層液晶層來幫助控光，在中國被稱為「迭屏」，由于液晶分子足夠小，理論上可以更準確地控制每個像素點，比分區控制更好，但液晶屏障多，不僅會導致亮度損失，增加厚度和功耗，視角和響應速度大大降低，所以一直沒有成為氣候。

至于 Mini LED 在顯示行業的應用水平上，以及現在 LED 非常相似，都是作為 LCD 使用面板的背光源，只是 Mini LED 由于尺寸大幅縮小，可以在同一面積的面板上插入更多 Mini LED 三星今年在臺灣推出的晶粒形成了密度較高的直下背光陣列 Neo QLED 以量子電視為例，使用量子電視 Mini LED，大小只有原來 LED 的 1鱷40。而且密度更高 Mini LED 背光自然有助于劃分更詳細的獨立光控制區域，提高畫面對比度，抑制光暈效果 LED 背光更有利。我們甚至可以說，因為 Mini LED，LCD 面板的區域控光技術才真正完善。

叁星今年 4 新月在臺發表 Neo QLED 量子電視也是臺灣首家推出的 Mini LED 電視品牌。

▲ 叁星今年 4 新月在臺發表 Neo QLED 量子電視也是臺灣首家推出的 Mini LED 電視品牌。

此外，面板背光模塊從原來的數百個 LED，一下子變成了成千上萬顆 Mini LED，當然，面板的亮度會更高，很容易達到 1000 尼特以上，更符合 HDR 規格的亮度要求可以支撐到更高的水平 DisplayHDR 1000 標準，灰階的水平也有所提高，現有的 4K HDR LCD 電視，一般顏色深度規格已達到 10-bit（1024 階)，可以呈現 10.7 1億種顏色，搭配 Mini LED 背光技術后，面板的顏色深度可以提高到 12-bit（4096 階)以上，即可顯示超過 680 易于達到1億種顏色 100% 的 DCI-P3 廣色域，只是背光模塊的升級，差異如此之大。另一方面，Mini LED 面板廠也有成本優勢，只需要用背光代替背光 Mini LED 模塊，所以現有的生產線可以稍微升級一下，不需要全部打掉再來。

群創于今年 Touch Taiwan 2021 展覽上，展示搭載 Mini LED 量子點技術 8K 顯示器。

▲ 群創于今年 Touch Taiwan 2021 展覽上，展示搭載 Mini LED 量子點技術 8K 顯示器。

Mini LED 有缺點嗎？

雖然面板廠在現有生產線的基礎上升級，但可以繼續生產 Mini LED 面板，不需要再建一個新工廠，但在早期階段，Mini LED 面板的生產成本仍將高于目前 LED 面板要高，所以終端產品的價格，如電視、屏幕或筆電筒、平板電腦等，自然會略高，但隨著工藝技術的改進和相關產品的普及，價格應逐漸正�；�，幸運的是，若和 OLED 相比的話，Mini LED 還是比較便宜的選擇。

還有一個值得注意的地方，就是動輒上萬顆 Mini LED 如果終端的熱量相當可觀，如果終端家電 3C 制造商，仍然遵循過去 LED 面板思維，設計組裝產品，沒有特別考慮散熱，零件損壞的概率會增加，更高的維護成本，也是消費者必須承擔的成本。此外，傳統 LED 面板本身的問題和限制在于 Mini LED 也可能發生在面板上，只是程度上的差異，如反應時間、視角等，Mini LED 依然是不及 OLED 是的，要真正超越 OLED，行業寄予厚望的不是 Mini LED，而是 Micro LED，所以 Mini LED 也常被視為是 Micro LED 如果你進一步了解世代之前的過渡期， Micro LED，也許還有另一種觀點。

Micro LED 篇

什么是 Micro LED？

當半導體工藝技術繼續突破時，LED 晶粒終于來了 30μm 以下等級低于肉眼可辨性后，其用途不再局限于背光源，而是可以使用 R、G、B 叁種顏色的 Micro LED 晶粒，直接拼成像素點使用，意味著濾光片和液晶層的存在不再需要， Micro LED 它本身就會發光，因此，沒有額外的背光模塊，這意味著完全顛覆 LCD 因此，面板的顯示結構 Micro LED 也被視為未來 10 年內最關鍵的展示技術革命。

與 1.39 世界上最高像素密度的寸 338ppi 正圓形 Micro LED 適用于車載及穿戴裝置的顯示器。

▲ 與 1.39 世界上最高像素密度的寸 338ppi 正圓形 Micro LED 適用于車載及穿戴裝置的顯示器。

但說到像素本身就會發光，是不是讓你想起了什么？是的，是目前主流顯示技術的第二：OLED，OLED 顯示原理相當特殊。它實際上是一種發光的有機材料。面板廠將發出紅、綠、藍三種有機材料，均勻涂在導電玻璃上，通過施加電壓發光，混合各種顏色來顯示圖像。相對于 LCD 來說，OLED 因此，市場上的結構相當簡單 OLED 甚至可以達到電視的厚度 0.5 另外，由于公分以下， OLED 每個像素點都可以通過電壓控制點亮或熄滅，因此控光精度比 LCD 的 FALD 理論上，控光技術更好。 OLED 對比度可以達到無限大，此外 LCD 光是通過一層濾色片來的，先天的色彩飽和度很難和解 OLED 相提并論。既然 OLED 強硬如戰，那 Micro LED 贏面在哪里？既然 OLED 強硬如戰，那 Micro LED 贏面在哪里？可以說，Micro LED 不僅如此 OLED 技術的所有優勢也得到了解決 OLED 最大缺陷。

國內獨立 89 寸 5K PixeLED Matrix，是全球首臺 32:9 超寬曲面 MicroLED 顯示器，由 168 片 matrix mo誒ule 無縫拼接而成。

▲ 國內獨立 89 寸 5K PixeLED Matrix，是全球首臺 32:9 超寬曲面 MicroLED 顯示器，由 168 片 matrix mo誒ule 無縫拼接而成。

OLED 什么是致命缺陷？

前面提到的，OLED 面板的像素呈現是一種有機材料，可以想象成塑料，只要是「有機」不能避免容易老化變質的問題，如果圖片中有一個區域的桉樹保持很長一段時間，如新聞或戲劇節目，通常在左上角或右上角的固定位置，在電視臺上 LOGO 或贊助商產品，使屏幕必須連續通電，以保持該區域的像素點亮，從長遠來看，這部分像素會出現不可逆轉的光衰減現象，看起來像電視上的標志，如果你仔細看保固條款，對品牌的判斷往往屬于用戶的個人使用。

OLED 電視的畫質令人驚嘆，但高價和壽命都是普通消費者猶豫不決的原因。

▲ OLED 電視的畫質令人驚嘆，但高價和壽命都是普通消費者猶豫不決的原因。

除了品牌，OLED 紅色、綠色和藍色三種有機材料的下降速度也不同。藍色輸出的能量最高，所以下降速度也最快。當藍色子像素下降時，顏色比例不平衡，當然會導致顏色偏差，形成黃色或綠色狀態，無論是品牌還是顏色偏差，使用體驗都大大降低。

在這種情況下，為什么大多數中高檔手機和可穿戴設備仍然被廣泛使用？ OLED 面板呢？這也與產品的壽命周期有關。普通人的手機可能是 1～3 在品牌、色偏出現或變得更加明顯之前，可能已經更換了新手機，加上 OLED 面板超薄的特點與移動設備行業完全一致。如果是電視或筆電屏幕等使用壽命較長的設備，除非你的頻率與手機相似，否則你肯定會遇到它。

行動裝置強調尺寸輕、顏色鮮艷，再加上生存率高的特點，只是避免了 OLED 最大的弱點，突出 OLED 畫質優勢。

▲ 行動裝置強調尺寸輕、顏色鮮艷，再加上生存率高的特點，只是避免了 OLED 最大的弱點，突出 OLED 畫質優勢。

相較之下，Micro LED 由無機氮化鎵材料制成，使用壽命將比 OLED 大幅延長，除功耗低外，亮度可達 OLED 的 30 倍，像素密度可以達到 1500ppi，但由于 Micro LED 和 OLED 同樣采用像素點自發光的顯示原理，理論上有光衰和烙印的可能，但只要能超過產品本身的壽命周期，基本上就可以忽略，關于 Micro LED 由于目前不知道衰退速度的數據，因為目前 Micro LED 尚未達到正式量產階段，其中最關鍵的瓶頸是巨額轉移技術，也直接影響 Micro LED 面板的良率。

巨量轉移是什么？（Mass Transfer）技術？

Micro LED 雷晶在生產過程中的應用（Epitaxy Growth）工法，即晶圓片上有機金屬化學氣相沉積法（MOCVD），讓晶圓片上「長出」一層半導體膜技術，這層半導體膜通過切割或蝕刻將其切割成微米級晶粒，這就是我們所說的 Micro LED。不過要做成 MicrCypress代理o LED 對于面板，紅色、綠色和藍色必須分開使用 Micro LED 晶粒，從各自的晶片上分離，然后依賴 RGB 交錯排列模式轉移到電路板上，形成 Micro LED 面板的基本原型。

在硅晶圓上 Micro LED 將晶粒轉移到電路板上，保證其良率，將是量產的關鍵。(圖片來源:維基共享資源)

▲ 在硅晶圓上 Micro LED 將晶粒轉移到電路板上，保證其良率，將是量產的關鍵。(圖片來源:維基共享資源)

要做成一塊 4K 解析度（約 830 萬像素）的 Micro LED 需要多少個面板？ Micro LED 晶粒呢？別忘了一個像素含有 RGB 等 3 每個子像素都是個子像素 Micro LED 也就是說，一塊晶粒 4K Micro LED 面板，總共需要接近 2490 萬顆 Micro LED 晶粒。若以傳統 LED 的取放（Pick an誒 Place）速度，每小時 2 萬 5 計算千顆，完成全數 Micro LED 晶粒的轉移，不眠不休的花朵 41 超過一天，生產效率很低，所以行業必須開發新技術，一次轉移更多 Micro LED 晶粒，將工藝縮短到可量產的速度，這就是所謂的巨額轉移技術。目前，該行業已經提出了許多桉樹，但其中大多數仍處于驗證階段。最重要的評價指標之一是巨額轉移的利率。

由于 Micro LED 面板上有更多的晶粒，所以對良率的要求也很高。有多高？同樣以前述 4K 面板為例，2490 萬顆 Micro LED 晶粒，以 99.99% 良率計算，至少會出現 830 一般電視和視和屏幕允許的壞點數量 3 因此，除了縮短晶粒的轉移時間外，還需要提高良率倍數，即 Micro LED 目前行業面臨的最大挑戰。

Micro LED 產品值得等待嗎？

除了最關鍵的巨量轉移，后續對于 Micro LED 巨量檢測及相關修復技術也是如此 Micro LED 如果你預測兩年前行業需要解決的首要任務 Micro LED 發展藍圖的新聞調出來看，會發現進度似乎有點落后，預計今年將實現商品化 Micro LED 電視、屏幕、汽車顯示器、AR鱷VR 目前，各種應用仍停留在各種展覽的展臺上。即便如此，行業對此也是如此 Micro LED 整體發展依然樂觀，但我們可能要等三五年，等待技術進一步突破，Micro LED 切入主流顯示市場，在此之前，真正趨于普及和價格正常化的狀態已經正式投資于消費領域 Mini LED 產品，也許是這段時間的最佳選擇。