認(rèn)識(shí)Mini-LED

從早期的CRT到現(xiàn)在主流的LCD和OLED技術(shù)時(shí)代，顯示器的技術(shù)一直不斷地往前邁進(jìn)，雖然都是顯示計(jì)算機(jī)內(nèi)容，但彼此間卻存在著截然不同的技術(shù)能量。

目前的市場主流LCD是液晶顯示屏幕，全名為liquid-crystal display，LCD采用TFF技術(shù)，技術(shù)原理是透過晶體管通過電流后產(chǎn)生電場變化改變了光線通過的角度，再通過LCD中玻璃基板上的彩色濾光片，進(jìn)而產(chǎn)生不同顏色的變化。

TFT-LCD屬于非自發(fā)光的顯示器，因此必須要用一組發(fā)光源來提供背光。至于提供LCD的光源部分，目前的主流方式則是由LED技術(shù)提供。LED技術(shù)又分白光LED或是RGB LED。基于LED技術(shù)基礎(chǔ)下發(fā)展的顯示器技術(shù)則是Mini-LED和Micro-LED，兩者間的差異主要在于「LED晶體的大小」，而本篇的主角Mini-LED，就是屬于LED背光基礎(chǔ)下的進(jìn)化版本。

作為LCD新生代的背光模塊，Mini-LED稱為次毫米發(fā)光二極管，就技術(shù)層面而言，是指LED晶體的尺寸大小約為100?(微米) 的 LED晶體。而至于Micro-LED的全名為微發(fā)光二極管顯示器，大小約為10?左右，只不過目前Micro-LED仍屬于發(fā)展中的新技術(shù)，礙于篇幅有限，本次將不特別進(jìn)行介紹與討論。

 

Local Dimming on Mini-LED

由于Mini-LED的良率相對Micro-LED要來得高，量產(chǎn)也比Micro-LED相對容易，因此現(xiàn)階段的Mini-LED是LED背光LCD技術(shù)發(fā)展的一個(gè)優(yōu)秀的選擇方案，因?yàn)镸ini-LED的晶體體積較小，比起傳統(tǒng)的LED，更能在相同大小的顯示器空間范圍內(nèi)放入更多的晶體。換個(gè)角度來說，正因?yàn)橄嗤臻g能塞入更多的發(fā)光組件，才得以讓顯示器內(nèi)容顯示得更加細(xì)致。

Mini-LED另一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是支持多區(qū)背光調(diào)控(Local Dimming) 技術(shù)，Local Dimming技術(shù)在OLED上很常見，主要是透過不同分區(qū)調(diào)光的技術(shù)，讓畫面中需要強(qiáng)化對比的地方能更加地顯現(xiàn)出來。這項(xiàng)技術(shù)可以讓HDR功能達(dá)到更佳的效果，也正因?yàn)槟苤С诌@樣的技術(shù)，Mini-LED才能夠具備與OLED相同水平的HDR顯示能力。

 

光暈現(xiàn)象on Local Dimming

何謂光暈現(xiàn)象？光暈指的是顯示器上明亮的部分光線去影響并且泛光到其他顯示暗部的一個(gè)現(xiàn)象，這會(huì)使得明亮的物體出現(xiàn)一圈光暈。光暈現(xiàn)象可以算是一種顯示的偽影，對于傳統(tǒng)不支持區(qū)域調(diào)光的顯示器來說，由于發(fā)光遍布整個(gè)范圍，因此比較不容易出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象。而對于支持區(qū)域調(diào)光的顯示器而言，這個(gè)現(xiàn)象就比較容易出現(xiàn)，這是因?yàn)楸彻鈺?huì)依照顯示的內(nèi)容，產(chǎn)生背光區(qū)域調(diào)控差異的情況。

一般來說，光暈容易出現(xiàn)在明亮的物體周遭，或是在亮度差異較顯著的條件下，譬如像是黑夜中的星星，或是在黑夜中路燈等等在暗部環(huán)境中出現(xiàn)相對明顯明亮的物體時(shí)就相對容易發(fā)掘光暈現(xiàn)象。

下圖我們透過center white pattern將屏幕中打出一個(gè)全白色塊，并沿著色塊用不透光的卡將色塊遮蔽，就能呈現(xiàn)出光暈的感覺。

明亮物體的光暈現(xiàn)象

 

光暈的影響有多大？我們透過量化光暈來分析

那么，我們要如何對光暈現(xiàn)象進(jìn)行量化呢？為了解決大家的疑惑，我們準(zhǔn)備了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，我們使用一臺(tái)Mini-LED面板的計(jì)算機(jī)，并且搭配使用center white pattern 測試圖卡，在系統(tǒng)亮度最高的條件下來進(jìn)行這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，請參考下圖來分析量測位置。

接下來是量化光暈現(xiàn)象的一個(gè)重點(diǎn)，為了要量化量測數(shù)據(jù)，需要分別針對量測位置做出距離的定義?？紤]本次實(shí)驗(yàn)的泛光范圍并不大，因此我們鎖定高光方塊的邊緣分別定下5種量測的距離，并針對高光的四個(gè)方向進(jìn)行量測實(shí)驗(yàn)，此測試圖卡中間的發(fā)光區(qū)域亮度量測為340nits，距白色框50mm處亮度為0.00210nits。

首先，為了要從高光區(qū)域影響的「出現(xiàn)泛光區(qū)域」開始量測，因此「有效遮蔽高光區(qū)域」是一個(gè)必須先行完成的前置步驟，我們需要一個(gè)不透光的遮光版，并且將它完全地貼齊發(fā)光區(qū)域的邊緣，將發(fā)光區(qū)域做一個(gè)完全的遮蔽。由于此次量測點(diǎn)都非常細(xì)，因此我們還需要使用一個(gè)含距離的量測版，沿著遮光邊緣貼齊，以用來分辨正確量測的位置，

至于主要的量測儀器我們選擇VESA HDR認(rèn)證指定儀器Konica-Minolta CS-2000A Spectroradiometer，它可以準(zhǔn)確量測的最低亮度可達(dá)0.0005cd/m2，符合這個(gè)量化細(xì)微光暈現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)需求，至于儀器的移動(dòng)則交給平移滑軌來完成，透過滑軌的平順滑動(dòng)，便可以有效準(zhǔn)確控制每一次儀器移動(dòng)都能來到正確的量測點(diǎn)上。

量化數(shù)據(jù)結(jié)果分析

 

從以上的量化數(shù)據(jù)中我們可以觀察到，距離高光區(qū)域邊緣1mm的位置所量測出來的數(shù)據(jù)約為0.20nits，這個(gè)數(shù)值若拿來與一般傳統(tǒng)LED來做比較，亮度幾乎就是傳統(tǒng)背光下的黑階亮度，至于下一個(gè)階段5mm，這個(gè)階段的亮度都下降到小數(shù)點(diǎn)后兩位，已經(jīng)是傳統(tǒng)LED面板全黑下無法達(dá)到的一個(gè)數(shù)值。

來到距離20mm的部分，已經(jīng)是小數(shù)點(diǎn)后三位的一個(gè)層級(jí)，并且達(dá)到區(qū)域調(diào)光能控制黑階區(qū)域背光的一個(gè)亮度。接著來看差異百分比的分析，不同區(qū)間的亮度分別會(huì)下降約50-60%左右，這代表著溢光現(xiàn)象的確會(huì)因?yàn)殡x高光距離越遠(yuǎn)，使得亮度數(shù)據(jù)明顯下降。最后我們來看看不同距離區(qū)間對于溢光最明顯1mm區(qū)域的亮度差異，單就1mm與10mm來做比對，亮度只剩下10-15%左右，看得出來溢光現(xiàn)象基本上在10mm之后就會(huì)開始顯著下降，這也代表Mini-LED的區(qū)域控光能力相當(dāng)明顯。

 

實(shí)際影片效果和結(jié)論

為了得到更多驗(yàn)證，我們透過實(shí)際撥放HDR影片來檢視這樣的現(xiàn)象在真實(shí)影片中容不容易出現(xiàn)。在利用前面提及的夜間街景中出現(xiàn)的高光物體來觀察，在遮蔽后我們可以發(fā)現(xiàn)高光區(qū)確實(shí)有些溢光的情況出現(xiàn)，遮蔽高光物體更能發(fā)現(xiàn)其中的差異。

路燈溢光現(xiàn)象

雖然有這樣的光暈現(xiàn)象存在，但透過區(qū)域控光的技術(shù)提升整體觀看感受，HDR效果屬于相當(dāng)優(yōu)異。以本次實(shí)際量測的數(shù)據(jù)來看，在5mm和10mm區(qū)域的亮度低于小數(shù)點(diǎn)后兩位，相對傳統(tǒng)LED已經(jīng)具備相當(dāng)優(yōu)勢，來到20mm的區(qū)域更已經(jīng)達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后三位的低亮度，表示溢光已經(jīng)有效控制在一定范圍內(nèi)，30mm處對比50mm處的亮度已差距不大。更可以推論出30mm后已經(jīng)幾乎沒有溢光的現(xiàn)象，

透過此次的實(shí)驗(yàn)，若以實(shí)際量測數(shù)據(jù)來預(yù)期效能表現(xiàn)，我們可以定義距高光區(qū)域10mm的亮度實(shí)測值必須要低于小數(shù)點(diǎn)后兩位(0.0x)，若10mm處溢光影響的亮度無法低到小數(shù)點(diǎn)后兩位(0.x)，則可以「因?yàn)楹蛡鹘y(tǒng)背光差異不大，可以推論為溢光控制較為不明顯的一個(gè)現(xiàn)象，故無法展現(xiàn)區(qū)域控光優(yōu)勢。」