随着自动驾驶、智能网联技术的发展,汽车显示屏逐渐成为车辆的核心交互界面,通过屏幕便可以实现车辆除行车外的各种控制。根据Omdia数据,2020年全球汽车用显示屏出货量已经达到了1.27亿片。市场对车载显示屏的增长较为看好,即使在芯片短缺的制约下,仍有机构预测2021年前装出货量或达1.48亿。


车载显示屏面板新秀:Mini LED

由于车载显示屏不管是从功能占比上还是使用频率都在快速攀升,显示屏本身的品质将会严重影响消费者对相关车型的好坏评价。而习惯了智能手机等消费电子使用体验的消费者,必然会对车载显示屏抱有同样的期望。

车载显示屏面板新秀:Mini LED

因此,除了车规级要求的高低温耐候性、高使用寿命外,车载显示屏对其亮度、画质等细节方面的要求变得越来越高。比如说现在行业热门的高对比度、高动态HDR、宽色域要求。
车载显示屏面板新秀:Mini LED
现在车载显示面板基本都是LCD类型的,少数会用到OLED显示屏。随着行业对显示品质要求的提升,LCD受限于自身结构与成像原理,其部分缺点不可避免的暴露出来。

1、LCD组成结构及显像原理


LCD 面板的组成结构较为复杂,除了玻璃的基板外,还有液晶层、滤色片、偏光片、导光片以及背光模块…等组件。LCD指的是其中的液晶层,是用来控制光线的方向,本身并不发光,需要LED的背光作为光源;另外,LCD也不是直接显示画面,需要通过彩色滤光片来显像。滤色片由许多像素点所组成,每个像素点都包含了红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)等三种颜色的子像素,依照色彩学的基本概念,RGB 三原色按照明暗比例的不同,就可以组合成现实中的各种颜色,而各种不同颜色的像素点组合起来,就构成了我们所看到的彩色画面。

车载显示屏面板新秀:Mini LED

2、LCD的短板


为保留液晶分子扭转的余裕,LCD 面板液晶层的分子与分子之间,本来就有空隙的存在,当 LCD 面板在显示偏黑的场景时,液晶层难以完全遮盖住背光光源,会导致黑色显像的纯度不足,最直接的影响,就是面板的原生对比规格难以提升,普遍仅落在 1000:1 左右,最高不过 5000:1。故此传统LCD很难满足车载显示屏现有的高对比度、HDR等显示效果需求。

车载显示屏面板新秀:Mini LED

为了进一步提高画面表现,面板厂从背光技术着手进行改良,其中之一,就是从全局的调光改为分区控光——Local dimming。这种方案也有一个弊病,分区数太少产生光晕问题比较严重。

车载显示屏面板新秀:Mini LED
不管是前面讲的高对比度、动态HDR、还是宽色域的要求,需要对显示屏上相关区域的亮度、色彩进行精细化控制。解决前文提到的LCD困局,从显示技术上看,最优解是采用革命性的显示技术以抛弃LCD与滤光片的使用,比如说可以实现自发光的OLED/Micro LED屏。

1、OLED优缺点


OLED是有机发光层自发光,显示屏上的每个发光点都能通过电压控制敏感,因此其色域、对比度、HDR等效果都会非常好。但OLED的问题也非常明显:成本太高,亮度偏低,使用寿命基本上很难满足车载要求。

车载显示屏面板新秀:Mini LED
奥迪7英寸OLED,三星显示提供

2、Mini LED :晶粒尺寸在50~100µm的LED


Micro LED则是将LED灯做到足够小,从而实现类似OLED的显示效果。目前业界普遍将LED晶粒尺寸在50~100µm的LED称之为Mini LED,而将晶粒尺寸在30µm以下的称为Micro LED。Micro LED生产中的巨量转移是行业突破的关键技术难点,目前看来,短期内还未见革命性量产突破的可能。因此Mini LED开始进入行业视野。

Mini LED目前的商用分为两种,直显或背光。其中直显暂时仅用在大尺寸商显上面,而在车载显示上面来说则是背光应用。Mini LED背光目前在轻薄化方面较传统LCD其实并无明显优势,但用在对显示屏厚度没有严格要求的车载显示上却十分合适。

车载显示屏面板新秀:Mini LED
华星官网发布48” 8K In-cell Touch AM Mini-LED背光曲面车载屏

Mini LED的背光控制也属于前文提到优化LCD显示的 local Dimming方案,它是一种直下式背光方式。但由于Mini LED尺寸非常小,分区数足够多,比如说8英寸的显示屏集成上千颗LED,因此可以实现对显示屏上极小的部分上面进行精细化控光。

车载显示屏面板新秀:Mini LED
天马此前展出的Mini LED 背光显示屏结构

通过精准控光,便可以实现很高的明暗对比、动态显示,继而在对比度、HDR、色域方面都有非常大的提升。此外,采用这种背光方案在显示画面更真实的同时,还可以提升整体屏幕亮度。

汇总来看,Mini LED背光屏的优势如下:

  • 亮度、对比度、高 HDR(即苹果口中的 XDR)
  • 色域更广、颜色更饱和
  • 峰值亮度提升 3~5 倍 (>1000nit)
  • 显示寿命比 OLED 延长 3~5 倍
  • 可比 OLED 省电多达 80%
  • 成本比 OLED 更低
  • 目前有着大量的LCD产线,稍经改造,便可进行批量生产,降低Mini LED产品成本,保障产能

小结

小编与部分行业人士就现在的创新显示市场进行了交流,大致有以下几个观点:

1、OLED和Mini LED背光的Local Diming产品,相比于传统LCD显示效果是质的飞跃,明年高端车型或将开始量产。

2、Mini LED的亮度、使用寿命方面较OLED占优,在现有产线的Mini LED背光改造完成后,其成本可以得到很大的下降,中低端品牌及车型在后续应用中进一步铺开存在可能性。

3、从技术上看,OLED使用寿命方面短期内难见革命性突破,Mini LED背光使得LCD液晶面板的行业寿命延长,在车载显示领域,未来很长一个时间段内,这Mini LED与OLED或将共存。

4、华星、群创、天马、京东方等面板巨头都在积极推广Mini LED在车载显示上的应用。

2021年是Mini LED 量产元年,Mini LED应用正在快速增长。车载显示的下一代创新显示技术如何发展?欢迎加入车载Mini LED交流群交流。现已有集度汽车、天马、京东方、华星光电、海信、龙腾光电、隆利科技等产业链朋友加入。

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原文始发于微信公众号(智能汽车俱乐部):车载显示屏面板新秀:Mini LED

近来,配备一体黑、大尺寸显示的相关车型获得众多消费者认可,成为时下热门的业界话题。当然,曲面显示、3D玻璃、大屏多屏、OLED等热点也一直是各大厂商角逐的重点。在这样一个行业背景下,艾邦创建了车载显示交流群,目前已有一汽、上汽、吉利、长城、长安、哈曼、马瑞利、华阳、德赛西威、航盛电子、天马、京东方、TPK、长信科技、信利、莱宝、蓝思、伯恩、特宜、胜利精密、星星科技、TDK、瓦克、3M、桐力光电、康宁、肖特、旭硝子、东旭、niebling、住友、赛贝尔等显示与贴合产业链的上下游企业加入,欢迎各位朋友入群探讨,共谋进步。
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作者 ab