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为什么说自发光将颠覆显示产业?

2016-09-22 08:56
蓝林笑生
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  ,史诺曾说过,自发光是显示的下个未来,是继CRT走向FPD(平面显示器)后,第二次颠覆显示产业的系统层级革新(System-Level Revolution),为了证明史诺不是随便的人,今天就以“自发光”为题,解释我所认为的,显示走向自发光的必然性。

  起头我们先探讨核心问题:“显示要满足人类的什么需求?”

  显示这个字眼本身就很贴近需求了,若要更追根究底些,那便是“影像内容”,影像包含静态(相片)与动态(视频),而显示就是这些影像的载体,人有汲取影像的渴望,于是影像就有需要被方便、直观的显示出来。

  把影像显示出来这件事,CRT早已做到了,如果需求已被当代科技满足,为何还需要未来科技去颠覆呢?那是因为人的需求不是数位的0和1,是类比的零到无限大,也因为世间有限的资源对比人无限的需求,才诞生了一门伟大的社会科学-“经济学”。

  科技的第一步,是做到“以前做不到的事”,这一步往往是改变世界的一步,想想第一盏灯、第一支电话、第一台电视…,跨出伟大的第一步后,需求的潘朵拉之盒随之打开,第二步理当是“安全而能持续”,顺利走向第二步时,新科技已经准备好从实验室、媒体,走向消费市场了,此时科技发展的脚步才要开始,往后的第三步、第四步、第五步,不外乎是在“高效、长寿、便宜”,这三大诉求上无穷无尽的作文章,再随着环保、节能意识抬头,科技普及的心法从3变成了3+1,那个1呢,就是“环保”。

  科学发展,最早往往只是存在于科幻小说的想像,最后一里路呢,自然是遍地开花的成熟产品,把科学发展的生命周期阶段化,可以分为下图五个阶段:

  史诺今天喝了点酒,不知不觉的就在宇宙漫游了,各位不好意思,现在让我们优雅地回到地平线。

  兜了这一圈,我们再回头品味显示器上一次的“全面取代”- “LED取代CCFL(冷阴极荧光灯管,Cold Cathode Fluorescent Lamp)”,这两者都是LCD的背光,本质上同属于液晶显示,LED取代CCFL虽称不上什么系统层级的革新,但却是“一个材料彻底取代另一材料”的完美教材。LED于照明还有荧光灯一众的旧军阀守着、于消毒杀菌才刚开始要攻打汞灯、于摄影没能让氙气灯退场(注一)、于感测还要与雷射拉扯等等,没错,唯独显示、唯独LCD,LED漂亮地全灭了CCFL,在2012年反客为主,成为显示历史上非常成功的“替代技术”。

  * 注一:Flash LED因为体积与耗电统领手机,但专业摄影市场只能退为补光灯。

  这可不是切割市场的选择性替代,而是十足的“掩杀式替代”,上一次被灭绝的是CRT,是不是专家都看得出大限已到的过时技术,而LED不过就是换掉背光的光源而已,却能在五年左右的时间完成世代交替,快速的、全面的、彻底的完全替代(CCFL于2014年正式停产),这对显示产业来说,经典有如棒球投手的完全比赛,或是高尔夫球的一杆进洞。

  这可是改变LED身世的关键一战!因为LED在高效、环保、长寿三个面向全面辗压CCFL,彼时还有Energy Star标准及三星的行销助攻,导致LED需求成长、快速降价,终让CCFL完全没有立足之地,一路兵败如山倒,狼狈的退出显示舞台,这一场惊天动地的“背光之战”,让LED从默默无闻的喽啰,一跃成了傲视电子材料的一方之霸,对LED的关键意义,有如官渡之战之于曹操、桶狭间之战之于织田信长!基本上可以不矫情地说,是CCFL与LCD成就了LED,否则今日的固态照明和不可见光的发展,恐怕还得慢个几年发生。

  该到了鉴往知来的时间了,史诺认为下一次显示技术的“全面取代”,不是单纯的A材料取代B材料,而是“自发光”取代“液晶+背光”,这除了科技普及四大诉求外,还得引出一个“科技与需求的最短路径说”。

  开头的寻根之旅,我们知道显示的使命在于完美的呈现影像,要组成漂亮的影像,需要无数个组成画面的小点,这些小点叫做“像素(Pixel)”,我们常听的1080P、4K2K都是指像素量,而每个像素需要RGB三原色实现全彩,这些组成像素的基本单元就叫“子像素(Sub-Pixel)”,由此可见,显示不比照明,要的不是什么柔和的面光、全周光。它要的是“又小又集中”的点光源,因为微小的像素控制,能实现更高的像素密度(PPI),直观的效果就是高画质了。

  电浆(PDP)和OLED因为像素自己会发光,所以取了个艺名叫自发光,自发光优点好多的,本来嘛,可以自己发光为何要靠别人?LCD的像素不发光,是靠勤奋的LED照亮它的,“像素控制”与“光源”被拆成两个独立的工作,为了这个分工,又创造出了背光模组这个需求,液晶的角色是控制光的阀门,为了扮演好这个角色,还需要搭配两张偏光片,于是材料多了、分工杂了、供应链也拉长了,但液晶和LED两人合作无间,创造出了高画质(PPI)的显示效果,在当代科技有限的选择下,“追求高画质”这件事,无疑又推了LCD一把。

  显示的金科玉律:“一切诉求与画质抵触者无效”,高画质在过去20年是消费电子显示器的最高指标,到目前为止还是。你可以追求其它的好处,但如果这个追求需要靠牺牲画质来达成,那就免谈,画质崇拜可能会在8K以后的某个节点淡化,但不是现在。

  让LCD统一天下的两把刀,一把是“画质”,一把是“应用范围”。

  消失的PDP、英雄再起的OLED,过去无法普及的理由很直观,电浆无法把像素做小,虽是事后诸葛,但要做显示嘛,就别跟PPI过意不去了好吗?OLED初出茅庐的寿命与效率先不说,问题是尺寸要往上也卡,PPI要做高也卡,要进入你死我活的消费市场,绑手绑脚的怎能武力全开?技术永远要向商业看齐,在实验室只要点亮就好,研究员可以为了一瞬间的光芒激动拍手,科技进步啊,开心嘛!但卖到别人家里就不一样了,消费者会激动的拍荧幕的,那就不是很开心了。于是乎,LCD从小尺寸到大尺寸展现了画质无双的优势,一路威了十来年,结束了还未能成形的三国鼎立之势,很合理。

  如果,科技进展到能靠自发光实现一样的画质、一样的应用范围呢?

  我的理论宏观而直接,想像从科技到需求拉一条线,这条路径必须尽可能的短,“短”隐含着技术的效率、资源的效率、制造的效率,科技是为了服务需求而存在的,最好是直接瞄准需求,用最有效的方式解决问题,而如果当代科技没有直观而理想的选项,也只好先绕点路,用过渡技术来解决,待科技消弭了材料、制造等等的问题,那条看起来显而易见的捷径就会被连起。

  走到这里,是时候说说背光的局限了,背光有三大迂回:

  ◆ 点光源才是初衷

  漂亮的画面是无数个像素组成的,LCD+LED的做法是把“点光源”变成“面光源”,然后再变回去“点光源”,这很明白的是绕路了,衍生出来的是复杂的光学设计,导光板、透镜和光学膜片都是为了实现均匀的面光源,而追根究柢的看,面光源根本不需存在、最后也不会存在。

  ◆ 彩色才是结果

  目前的背光采用的是白光LED,过去固然想过用RGB LED搭配时间序列法,前提是你还得有个快三倍的液晶,不然帧率直接被牺牲到三分之一,于是最后让液晶实现全彩的是彩色滤光片(Color Filter,简称C/F),光的色彩从蓝光晶片开始,先用荧光粉混成白光,最后再经过色阻,用极无效率的方式变成三原色。

  ◆ 更有效率的供应链

  背光和液晶需要更复杂的分工、更长的产业链,只为了解决技术不完美衍生出的附加问题,比如:需要背光模组是因为液晶不发光,需要彩色滤光片是因为光源是白光等等,自发光能让产业链平整而收敛,减少“过度产业分工”造成的不效率,这其中包含了庞大的管理成本与沟通成本。

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