显示设备杂谈：Micro LED的赛道与肉眼VR等效分辨率

  9月18日，国家“十三五”新型显示重大科技成果落地对接及产业发展研讨会在韶关隆重召开，围绕印刷OLED、Micro LED显示、Nano LED、激光显示等新型显示技术、显示产业当前和未来亟需发展的关键装备进行了深入研讨与交流。

  笔者有幸能够参与到此次重要会议中，在了解到诸多显示行业前沿动态、制造装备国产化进程的同时，也通过来自季华实验室、福州大学等科研院所与高校的科研人员深入浅出的讲解，解答了我的两个疑问： “为什么LCD、OLED等显示技术与LED显示技术几乎不存在设备大小方面的交叉？”以及“人眼的等效分辨率约为多少？”

  看似昂贵的Micro LED如何在超大屏领域站稳脚跟

  首先是第一个问题，其中包含着两个小部分：LCD、OLED这类我们生活中常见的桌面显示技术为什么少见100吋以上的产品和应用;LED显示，包括Mini、Micro等小间距LED显示技术即使有着提高像素密度的发展趋势，为什么也没有真正进入55吋以下的中小型屏幕领域？

  这里简单给出结论，就是由于这几种显示技术的制造与性能特性，更直接来说是成本因素，决定了它们有着各自的优势领域与应用场景。以较为前沿的OLED与Micro LED为例，前者采用喷墨打印有机发光材料于基板上为主要生产方式，后者以大量生产微型OLED单元，再批量转移至基板为主要生产方式，这两者的工艺决定了其封装方式，以及比较适合的像素密度范围。

  以OLED来说，我们在市面上见到的单块OLED屏最大应该为88吋8K分辨率，要想制造更大的OLED屏就需要单块更大的玻璃基板，或采用(几乎)无边框封装技术+多屏拼接。前者有相当的技术空白，以及成本、良率等负面因素，后者以LG在仁川国际机场的项目为例有过小规模应用，但没有推广开来，属于“炫技”范畴。同时这两种技术手段还要面临另一个更直接的问题：以OLED常见的像素密度水平而言，要生产或多屏拼接出100吋甚至200吋以上的巨幕会使分辨率高得毫无意义。在室内室外这类巨幕场景下，观看者的距离基本都达到了数十米以上，画面再怎么细腻也不太能让人看出来，同时还会徒增显示信号输出设备的负担，最终还是会回归缩放显示，浪费了这块超高分辨率、超大尺寸的OLED“巨幕”。

  Micro LED方面，先前也有不少文章提到过这一技术的进展，目前像素间距正向着P0.4(也就是0.4mm)左右发展，这一点决定其暂时无法进入对像素密度要求更高的小尺寸显示领域。即使实现技术上的突破，使像素间距来到0.1-0.2mm之间，批量生产出2K分辨率显示屏的成本依然远高于同分辨率相近尺寸的LCD与OLED显示屏，基本上不具备竞争力。但在超大屏的领域，Micro LED相对曾经的小间距LED或Mini LED技术有着更多优势。

  笔者先前对于Micro LED的应用仍存在着成本方面的误解，认为这一类型显示技术尚且过于昂贵，但在此次研讨会上了解到更多行业信息后得知在相同的大尺寸显示同分辨率情况下，Micro LED能够实现与Mini LED相比降低70%以上的成本，具有相当强大的市场潜力与应用前景。这就是为什么看似昂贵的Micro LED依然有众多力量进行研发攻关，并能在超大屏领域站稳脚跟。

  从单眼VR等效分辨率到开创性的NLED技术

  第二个问题的解答算是本次研讨会议程中的一个意外收获，从来自福州大学的主讲人对新型显示技术NLED的讲解中，我们得知单眼VR等效分辨率约为15360*8640，也就是大约为定义中的16K分辨率，还仅仅是单眼。

  为什么要提出单眼VR等效分辨率这个概念？这就要从对更真实地还原现实世界的追求，从重现视觉信息的终极物理载体说起，这个载体被认为是NLED。NLED全称Nano-Pixel Light-Emitting Display，定义上是一种具有纳米级像元尺寸，万级像素密度的显示器件。我们可以简单理解为经过极致发展的超小型LED。

  但是众所周知小型化往往是一项技术的发展路径中难度最大的部分，更不用说将整体制程从微米级进化到纳米级。过去并非没有其他厂商进行过发展像素微型化的尝试，会议中主讲人为我们展示了三星的两种相应技术，分别可使像素密度提升至10000PPI与8500PPI，证明实现像素微型化并非不可实现，并且有着多种路径。但接下来还有另一个难题就是每个像素的寻址与驱动，若是这项技术没能与像素微型化实现同步，就会导致从材料分辨率到器件分辨率的巨大断层。

  笔者以这种方式简单理解：在单个像素过小的情况下无法实现单个电路独立寻址、驱动单个像素，而只能将多个当作一个使用，自然会导致实际分辨率不如材料本身能够达到的分辨率。主讲人指出，研究中发现在微型化前提下像素电路与像素尺寸有着诸多矛盾，包括无源结构的电场串扰，(半)有源结构下TFT/FET空间不够，金属键合精度不够等，对此福州大学正开发一种被称为“无注入纳米发光”的新式驱动技术，有望解决NLED的寻址驱动问题。

  最后回到单眼VR等效分辨率的话题上来，为什么要重提这一概念？笔者认为正是因为NLED展现出的前景，使得我们有望看到一种视效真正与现实世界别无二致的显示设备，实现屏幕上物体的光场与真实物体的光场完全无法区分。应用则可以是VR也可以是其他形式，目前VR观感不佳很大程度上是由于VR屏幕的像素密度过低，加之镜片、屏幕材质等因素进一步削减感知分辨率。来自福州大学的主讲人最后告诉我们，NLED与已经实用化、即将产业化的Micro LED等技术不同，还有待长期的研究和开发，是一项相当超前的远景显示技术。让我们期待在未来的10-20年间可以更多看到这项技术的进展。