2020年將是micro LED顯示的元年。據說蘋果投資的工廠,也將在2023年為蘋果手錶提供micro-led顯示屏:後者將具有高亮度、低反光、節能、高解析度、高對比度、幾乎不燒屏和長壽命等重大優勢。
這將讓micro-led顯示成為最近數年內最關鍵的顯示技術創新和投資熱點。而micro-led的崛起,必然與小間距LED顯示、mini-LED顯示等概念形成「混雜」。以至於業內廠商洲明已經提出「真假」micro-led的問題。那麼,小間距、mini、micro三者到底有何區別呢?
小間距LED,一個歷史性很強的定義
小間距LED產品的出現歷史有多久已經無法考證。這一時間至少有10-15年之久。其中,這類產品的大規模流行,大概僅有5年時間。
行業內部和大多數行業數據研究機構,將P2.5及其以下級別的產品,都視為「小間距LED」。這一像素間距指標也有明確的「顯示系統意義」。即,100英寸畫面,點對點能夠容納800*600解析度的內容。
對於4:3比例的顯示系統,100寸的規格寬2.03米、高1.52米;16:9比例的畫面,100寸的規格寬2.15米、高1.35米。大約15年前,高清內容和標準還不夠豐富,包括室內和室外「不是很大尺寸的LED廣告屏,主要使用800*600規格的4:3內容」。因此,承載這一內容清晰度的產品,就約定俗成的成為「小間距LED」的起點。
不過,隨著技術的發展,1.小間距LED技術不斷進步,間距不斷縮小、2.視頻內容的清晰度不斷提高,以至於今天的4K/8K超高清概念,人們心理性的「小間距」概念標準也在不斷進步——很多廠商已經將小間距的入門門檻提升到2毫米間距或者1.8毫米間距:其視覺含義是100英寸能夠點對點承載高清畫質內容。
甚至,面向家用的LED顯示大屏產品,起點性能已經要求100英寸4K顯示,即像素間距在P0.5左右規格。所以,什麼樣的產品是小間距LED,這是一個具有豐富歷史性內涵的概念,也是隨著技術升級內涵不斷改變的概念,更是一個與具體應用和場景有密切關係的概念。當然,作為調研機構,堅持P2.5的標準有其必要性;但是在P1.0已經全面突破的時代,去做進一步的研究標準細分,比如有些廠商提出的「微間距」理念,也是有現實基礎的。
Mini-led概念,過渡性的定義標準
LED顯示屏的像素間距不斷變小,其採用的LED晶體的尺度也必須不斷變小——但是,顯然更小的LED晶體顆粒,進行封裝和集成都是「更為精細」和「工藝技術含量」更高的工作。
「適當的像素間距、適當的工藝成熟度、適當的LED晶體顆粒尺度。」三個「適當」性,就成了mini-led概念誕生的關鍵基礎。或者說,對於顯示系統而言,尤其是P1.0以下的產品,從發光亮度需求看,10微米的LED晶體顆粒幾乎都可以滿足需求。不過考慮到「集成工藝的特殊性和難度」,P1.0間距的LED屏,目前採用200-300微米的LED晶體顆粒,暫時是「最佳」的選擇。
而這個較傳統LED晶體顆粒更小,但是也不是「極端微小」的LED晶體顆粒尺度,就成了mini-led概念。具體而言主要是指LED晶體顆粒尺度在100-300微米的產品。理論上,這些LED晶體顆粒已經能夠製造P0.4-P1.2規格的小間距LED顯示屏產品。——當然,更大間距的產品,也是能夠應用mini-led技術的。
同時,mini-led技術還有另一個內涵:LCD屏幕HDR顯示時代的新型背光源。作為液晶背光源,LED陣列不需要太高的顆粒密度,但是卻需要更高一些的亮度水平。比如8K電視,可能背光源到畫面亮度的效率不足10%,需要背光源亮度更給力。這時候,太微小的LED晶體顆粒就不能勝任,反而是mini-led技術更好用。
不過作為背光源應用,mini-led也有特殊性的領域:那就是為手機、智能手錶等液晶屏幕提供背光源,依然需要更小的LED顆粒尺寸。這些產品領域,到底是mini還是micro也就要具體產品具體分析了。
綜上所述,採用mini-led技術有「工藝成熟度和難度」的考慮,也有「點發光強度需求」的考慮,同時也與顯示屏或者陣列結構的像素間距有必然關係。同時,mini-led產品還可以採用多合一封裝(比如2018年流行的四合一封裝)等技術,實現對傳統表貼工藝體系「最大程度的挖潛增效」。
Micro-led概念,真正打開未來的技術
LED顯示中,LED晶體顆粒總是越來越小:因為,顯示系統的像素密度、PPI解析度越來越高;同時,LED材料的發光效率也越來越高。如果不考慮集成工藝的難度和成本,更小的LED晶體顆粒水平,將是性能和成本的雙優勢技術,甚至能夠誕生嶄新的應用領域。
例如,2014年開始,蘋果公司就研究在智能手錶屏幕上使用超精細的LED顯示屏幕。因為,作為智能手錶的屏幕,肯定尺寸很小、同時需要待機時間也比較長、智能手錶內置電池也不可能更大、有些時候還需要強光下應用……同時滿足這些條件,液晶和OLED顯示都不勝任。
相比而言,micro-led產品則具有對以上苛刻需求最佳的滿足能力。最新的消息表明,蘋果智能手錶可能在2023年首次採用micro-led顯示屏——而在一英寸屏幕上,顯示高清信息,顯然像素間距要達到及其微小的水平。也就意味著LED晶體顆粒的尺寸非常小。
行業內普遍將LED晶體尺寸小於100微米的產品,乃至3-10微米的產品稱為micro技術。這類產品理論上能夠提供從VR近眼超高清顯示到200英寸畫面尺寸超高清顯示的需求——受制於人眼在更遠距離上的極限分辨能力和像素髮光強度的需求,更大尺寸的LED屏幕,對micro技術「不感冒」。
由於micro-led產品的LED晶體顆粒非常小、最終產品像素間距也很小(不會大於1毫米,甚至可能只有數十微米),micro-led顯示技術,幾乎無法繼承既有的封裝、測試、維修和整機製造技術。即表貼LED技術被獨屬於micro時代的「巨量轉移」技術徹底替代:比較而言,mini-led可以採用巨量轉移技術,也可採用四合一封裝+表貼技術。
所以,micro技術,從最終產品形態(一英寸乃至更小的超清顯示產品到200英寸大屏)、工藝技術體系(高精度巨量轉移成為必選技術)等兩個層面「徹底改變了LED顯示」的歷史面貌。是真正開啟新時代的顯示技術。且在micro技術不斷成熟的背景下,mini-led產品的必要性將大幅下降。
整體上,小間距、mini、micro等概念的興起和替代,體現了LED顯示產品精細度提升、以及對應的LED晶體顆粒尺寸不斷「微型化」;並帶來產業主要工藝不斷進步:從直插到表貼到巨量轉移;甚至帶來其它關鍵材料進步,例如玻璃基板TFT取代PCB印刷電路等行業技術的持續升級。同時,這種進步也大大拓寬了LED顯示的應用範圍,從最早的簡單戶外廣告,到室內高質量精細顯示,乃至今天的電視機彩電產品、未來的VR,智能手錶或者智慧型手機屏幕應用等等,創造了產業持續成長的空間,並帶來LED行業巨大的財富機遇。