显示通俗演义-显示光与照明光

上周介绍了料理的盘子(背板)，是时候讲讲料理的食材(光)了。

组成显示画面的基本元素是光，或者换个角度说，人眼看到的世界全是光的集成，而显示的任务就是操弄光，让光在一个平面(面板)上规则排列，显示出指定的光色、指定的亮度，并达到指定的频率。然而光呢，本身是不爱被控制的，它是个非常活跃不受控制的元素，从诞生的那一刻起就浪迹天涯，从不驻足在同一个地方，而且只要碰到介质就容易折射反射改变路径，因此显示器能把光成功驯服，依照人类的意志呈现精密的画面，其实是非常、非常伟大的一件事，电视的发明改变了我们的生活，让远距沟通的媒介，从纯然的文字、声音，一举带到了生动的影像，开启传播的美丽新纪元。

若把视野放大一点，光的应用其实包山包海，我们周遭四处都有光发挥关键作用的产品，依影响的程度来看，最重要的还是照明，其次是显示，再来还有指示、感测、通讯…等等，光除了是生活不可或缺的必需品，更是科技发展旅途中，开启许多关卡的神奇钥匙，影响程度与范畴远远超越想象，一一罗列可能得说到明年，所以我们先冷静一下，想个办法聊回LED。

是的，发光源的种类有很多，老光源有油灯、蜡烛、白炽灯、气体放射灯、荧光灯，近代光源则有LED、OLED、Laser和量子点，有趣的是目前为止没有一种光能统一天下，而未来也不太可能发生，不同种族的光源从发光原理到特性表现都存在本质上的差异，这些差异使应用出现了自然的分野，不同专长、不同个性的光，自然有最适合自己的工作，走错了路优点也能成为缺陷，此时发光效率再好都是浪费，好比叫米其林主厨玩棒球，然后请大联盟选手去下厨，厨师可能会把球的缝线拆开切成漂亮的摆盘，选手就把厨具挥一挥丢在地上跑来跑去，荒唐啊！都分不清大师跟智障了。

其实嘛，天地万物皆有运作法则，生命本该找寻出路，许多事物的哲理都是相通的，史诺当年留在家乡只是个苦情私生子，谁知怒走边疆吹个冷风，就成了King of the North！心随境转，水顺势流，如此而已。

好了认真要说LED了，LED的两大出海口目前仍然是显示和照明，发展的过程中，也形塑成两个要求、思维、语言和文化都很不同的派系，「照明光」和「显示光」都是光，也都是LED的温柔乡，为何走着走着自成系统？为何专做照明和专做显示的人，要跨行总是有些小纠结？以商业和技术门坎来说，做显示还是高了些，毕竟要考虑的因素比较复杂，相较之下照明的挑战就集中在Cost Down心法，但若跳出这个简单的结论，仔细探讨两种光的本质，可以发现许多根本上的不同：

商业的关键指标

先撇开色彩表现，决定LED商业价值的四个重要指针有发光能耗效率(lm/W)、空间使用效率(lm/area)、产生光的成本(lm/$)和光的寿命(hour)，其中lm/W、寿命与lm/$之间往往存在高度的Trade-off，提高lm/$最常见的方法就是残忍的Over Drive，可以把LED想成劳工，把Over drive想成加班，加班自然是提高人均产值的不负责任手段，但是一但使用过度，会造成工作效率和士气下降，长期过劳更会让员工提早去迎接上帝，万物的哲理是莫名的相通的，常常LED心理苦，只是它不愿说。

显示光的lm/W和lm/$是必须兼顾的，成本当然是商业化共同的核心，但比起照明重心极端偏向lm/$，为了lm/$可以过度牺牲效率和寿命，显示对于效率这件事执着的多，因为显示器四五成的耗电都来自面板，面板的耗电又几乎都是背光，虽然以灯具来说LED耗电比重更高(可能是100%)，但再仔细想想，许多消费电子是吃电池的，照明灯具多半插着电，没有电池续航力的问题，对于耗电的敏感度与商业标准自然不在同一个层次。所以了，LED灯泡的效率在100 lm/W上下，而背光就不一样了，电视背光的LED效率大多在90~100 lm/W，和灯泡比也差不多，但手机用的LED普遍在120 lm/W上下，高端一点的可以到140 lm/W以上。

至于空间的利用，显示对于组件尺寸较照明敏感，尤其是手机、平板、笔电或是薄型电视，所以不但衍生了独特的side view封装，还可能成了侧入式电视(LED放在电视侧边的设计)转CSP的理由，这些都是一般照明不存在或不重要的需求。

另外一个让显示对lm/$不比照明苛求的根本原因，就是客户对LED价格的敏感度，史诺并不是说搞显示的就是土豪，只是从组件占成品的角度来看，LED占显示器的成本只在2~5%左右，照明的话20%以上是很正常的。

对磊晶均匀性的要求

显示对于光波长均一的要求很高，这直接影响了LED Wafer的分Bin，尤其是不同面板厂、不同尺寸应用，还会对应不同波长需求的LED，所以背光的出货率就成了良率控制之外，决定成本的重要关键；反观照明则几乎没有这个问题，反正甚么样的色温都有市场，所以有些LED厂的作法是先挑出显示规格的LED，其余的拿去做门坎低的照明或是指示灯。

当然了，这个关键差别也限制了显示应用的LED追求lm/$的能力。

对颜色的要求

显示对于色彩表现的语言是「色域」，是NTSC、sRGB、Rec 2020这些为了显示器规格而量身制定的标准，照明的语言是「演色性(CRI)」，标准则是显色指数(Ra/R1~R15)；要沟通特定光的颜色时，显示会直接用CIE坐标(x,y)去精准表示色点，照明则习惯用一维的指标CT(色温，Color Temperature)，简单表示偏蓝的冷色系到偏黄的暖色系。

LED发光原理都一样，定义色彩的道理其实也是相通的，部分规格在照明与显示间还可以通用，结果因为要求不同、目的不同，沟通的语言也就不同了，做照明的不太去问人色点，做显示的更不会去讨论色温。

全周光与指向光

一般照明追求的是如传统灯泡般自然而发散的光源，光源太集中对一般照明来说反而是缺点，会造成炫光、空间照明不均等等问题；而对显示来说完全相反，集中而有指向性的光源，才能做到个别画素精准控制且不互相干扰，进而呈现理想的画面效果。

连续光谱与不连续光谱

照明的使命是提供物体自然呈现需要的光，显示的使命是渲染出物体本身自然的样貌，这里所谓的「自然」，其实就是物体在太阳光下呈现的样子。所以同样追求色彩还原的能力，照明的作法是用人照光取代自然光，然后想办法达到一样的照射效果；显示的做法是用虚拟物体取代自然物体，然后实现几乎一样的重现能力，讲了老半天，最白话的说法就是：「照明是模仿太阳光本身，显示则是模仿被光照射的物体」，示意图如下：

所以这对发光组件的需求差别在哪里？照明理想的状态是呈现出跟太阳一样的连续光谱，至少在可见光区域要尽可能的还原，理论上才能在照射物体时，反射出一样的色彩画面，太阳光谱见下图：

显示就不同了，显示是要把画面分析、拆解，找出每一个细节的色彩、亮度，再用一点点拼凑的方式仿真、还原出物体，而理论上所有的色彩都可以靠红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的深浅调配出来，所以对显示来说，需要的光是尽可能纯的三原色，理想光谱如下图：

所以了，照明和显示对于光谱的需求壁垒分明，理想情况下，照明需要连续的光谱，即使没办法真正实现连续光谱，也会追求宽一点的半高宽(Full Width at Half Maximum，缩写为FWHM，半高宽就是光谱图中，代表Y轴的光强度最高峰的一半位置，所对应的波长覆盖宽度)，毕竟越分散、越连续的光，照明的效果越不会失真；而显示刚好相反，显示需要不连续的RGB纯色光，三原色的颜色要准，半高宽是越窄越好，目标色彩(三原色)以外的波长对显示来说都是干扰，还会想办法去滤掉，所以窄半高宽的光在模拟的时候比较不会有噪声，也比较不会浪费光。

了解上述需求后，再回去看LED、OLED、雷射与量子点于照明与显示走的路，相信会有完全不同的感觉。

供应链的开放与封闭

显示产业的供应链比较封闭，彼此之间容易建立相对稳固的「共犯结构」，一来是技术门坎，二来是光源与面板上下游间本来就需要更紧密的沟通，三来是因为面板厂、背光模块厂供应链都已经收敛，彼此间又多半有集团或策略同盟的色彩；相较之下，照明更像是个完全竞争的战场，大大小小公司林立，进入的门坎可以说几乎是没有(有钱买设备就好)，当组件已经失去差异化能力时，就只能真刀真枪的比价格，或是把重点放在通路战、营销战，以及着眼高端市场。

看完显示跟照明的剖析，我想应该能更清楚理解两者自成一格的根源，两个产业不但在选择光源有不同的盘算、发展时各走各的路、沟通的语言不同，连商业发展的思维也是南辕北辙，对LED企业来说，同样都是做发光二极管，也必须仰赖两批想法与做法不同的团队，分别对症下药，才能照顾好气质与个性都完全不同的显示与照明市场。

「所以我是显示光还是照明光？」野哥问我，眼睛睁着大大的。

女人嘛，总爱问些向左走向右走的选择题，看似饱富哲理、意有所指，其实大多数时候自己也不知道自己在问甚么，所以史诺无私地提醒大家，诀窍只有一个，就是--「千万别掉进选择题的陷阱」。

「你是太阳光，没人可以完美的模仿你」我坚定的说，虽然我没有大眼睛。

再一次，经验与口才帮我度过爱情的难关，不是史诺浮夸，要在这寒冷的塞外睡椅子(抱歉，连沙发都没有，只有木椅)，包准你睡一次就叫不敢。

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