Micro LED技术遭遇瓶颈,能否挑战LCD和OLED?

2017-04-28 13:41:40来源: EEWORLD 关键字:MicroLED  lcd  LED

在今年秋季推出的十年版手机中,苹果将在公司历史上第一次使用有机屏(OLED),由三星显示器公司供货。不过据外媒报道,苹果之前也收购了拥有micro-LED显示技术的公司,并且自身从事显示面板的研发,这让三星、LG等屏幕厂商产生了一定的担忧。

据美国科技新闻网站Apple Insider报道,今年晚些时候,苹果将会开始生产micro-LED显示屏,初期将用于第三代苹果手表,目前苹果手表中使用了有机屏。

在显示面板领域,苹果过去没有技术储备。不过在2014年,苹果收购了一家名为LuxVue的公司,获得了该公司的micro-LED技术,而在过去几年时间里,这种显示面板技术开始引发了行业关注,而苹果也在积极进行开发。

Micro-LED被看好成为新一代显示技术

除了液晶之外,有机屏被认为是液晶面板的替代产品。在苹果之前,三星电子等许多手机厂商已经开始使用有机屏幕,这种屏幕画质更好、更加省电,厚度更薄,另外可以进行弯曲设计。

实际上,有机屏技术已经问世了多年,但是其成本迟迟难以下降,但是过去几年,有机屏量产技术获得突破,拉低了成本。市面上已经出现了大量的有机屏手机和电视机,未来相关的制造商将会更多。

微发光二极体显示器(Micro LED Display)为新一代的显示技术,结构是微型化LED阵列,也就是将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化,使其体积约为目前主流LED大小的1%,每一个像素都能定址、单独驱动发光,将像素点的距离由原本的毫米级降到微米级。

承继了LED的特性,Micro LED优点包括低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等,其功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%。而与同样是自发光显示的OLED相较之下,亮度比其高30倍,且分辨率可达1500PPI(像素密度),相当于Apple Watch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多,另外,具有较佳的材料稳定性与无影像烙印也是优势之一。

而大尺寸方面,就是成本的竞争,Micro-LED竞争优势并不明显。Micro-LED在大尺寸方面的挑战非常大,这么多年来,与LCD、OLED相比,LED在成本上并没有形成优势,而且从Micro-LED实际投入和进展来看,Micro-LED影响力没有想象得那么大。LCD成本低、良率稳定,竞争力非常强。就像当年LCD和PDP一样,LCD和Micro-LED未来的竞争不单纯涉及到技术的竞争,还牵扯到产业链以及生态的竞争。

制程种类及技术发展

对于半导体与芯片的制程微缩目前已到极限,而在制造上的微缩却还存在相当大的成长空间,对于Micro LED制程上,目前主要呈现分为三大种类:Chip bonding、Wafer bonding和Thin film transfer。

将LED直接进行切割成微米等级的Micro LED chip(含磊晶薄膜和基板),利用SMT技术或COB技术,将微米等级的Micro LED chip一颗一颗键接于显示基板上。

在LED的磊晶薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP),直接形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构,此结构之固定间距即为显示划素所需的间距,再将LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上,最后使用物理或化学机制剥离基板,仅剩4~5μm的Micro-LED磊晶薄膜结构于驱动电路基板上形成显示划素。

使用物理或化学机制剥离LED基板,以一暂时基板承载LED磊晶薄膜层,再利用感应耦合等离子离子蚀刻,形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构;或者,先利用感应耦合等离子离子蚀刻,形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构,再使用物理或化学机制剥离LED基板,以一暂时基板承载LED磊晶薄膜结构。

最后,根据驱动电路基板上所需的显示划素点间距,利用具有选择性的转移治具,将Micro LED磊晶薄膜结构进行批量转移,键接于驱动电路基板上形成显示划素。

Micro-LED能否挑战LCD和OLED?

目前,Micro-LED可以形成两大应用方向,一个是以苹果为代表的可穿戴市场;苹果专攻Micro LED的小尺寸应用,看上了Micro LED显示技术公司LuxVue Technology,于2014年5月收购LuxVue,取得多项Micro LED专利技术,欲加快布局相关技术专利。当时苹果这项收购引发了市场关注,认为苹果可望在Apple Watch与iPhone上采用新一代的Micro LED技术,但因不愿过于依赖面板厂,于是转而将LuxVue收归麾下,以取得Micro LED领域的技术主导权。

一个是以Sony为代表的超大尺寸电视市场。2012年Sony发表的55寸“CrystalLEDDisplay”就是Micro LED Display技术类型,其FullHD解析度共使用约622万(1920x1080x3)颗micro LED做为高解析的显示划素,对比度可达百万比一,色饱和度可达140%NTSC,无反应时间和使用寿命问题。但是因采单颗Micro-LED嵌入方式,在商业化上,仍有不少的成本与技术瓶颈存在,以致于迄今未能量产。

今年Sony在CES展出的Micro-LED显示器──CLEDIS已在分辨率、亮度、对比都有极佳的表现,已为Micro-LED。

目前来看,Micro-LED市场集中在超小尺寸显示上。例如智能手机、智能手表、VR等。这些设备上,Micro-LED主要和OLED竞争。而后者现在已经有数千亿元的投资在路上,产能在大量形成。Micro-LED则还处于攻克最基本技术的门槛上。

更为重要的是,智能手机作为小尺寸应用的主要市场,对于Micro-LED而言依然意味着“尺寸偏大”,即成本偏高;VR作为最佳潜力股,需要极高的像素密度,OLED已经在发展1000PPI+的VR面板,这无疑加大了Micro-LED的制造难度;智能手表上显示的核心需要除了节能,并没有特别要求,但这一市场总容量会比较有限——因为它的单台显示面积很小。

所以,选择Micro-LED作为逆袭方向,首先是放弃中大尺寸显示市场;第二是核心技术“还在突破的路上”,恐怕时间不等人;第三是预期目标市场前有OLED后有QLED,“压力山大”。

Micro-LED的发展瓶颈

Micro-LED如果做成类似LED显示屏这样的显示面板,以数十英寸到上百英寸这样的面积,在技术上是可行的,但离商业化量产还要很远,就是需要更高速度的巨量转移技术,把一颗颗小型LED移到基板上,否则以现有技术与良率,要打造一台可用的显示器,费时过久,无法大规模量产。

根据LED inside统计,目前Micro-LED显示技术上带来的制造成本仍高达现有显示产品的3~4倍,因而厂商正积极透过增加产品附加价值,以及改善芯片、转移技术良率以达到成本下降目标,估计若要取代现有LCD产品还需3~5年的时间。

Micro- LED产品要求高波长均匀性,小间距用LED产品波长均一性更是要求严苛。目前量产标准下的蓝光LED波长均一性要求在±5~12nm,然而小间距显示屏波长均一性要求,甚至要低到±1-1.5 nm。如果是Micro LED,要求会更严格。

换言之,量产规模下,高精度转移制程去提升制程产率,至少须达到99.9%以上的水准,甚至是99.999%这样更好的状态。

这样一来,产业需要用到的PCB板,也要能够完成客制化的要求,透过细线宽/线距与小钻孔开发,借由这种超高密度线路,才有办法承载巨量Micro-LED画素,对消费者与用户来说,就可呈现高解析度、高画质的显示效果。

此外,Micro-LED制造成本居高不下,原因在于相关技术瓶颈仍待突破,如良率的提升、「巨量转移」(Mass Transfer)技术等,且由于涉及的产业横跨LED、半导体、面板上下游供应链,举凡芯片、机台、材料、检测设备等都与过去的规格相异,提高了技术的门坎,而异业间的沟通整合也增加了研发时程。

Micro-LED制造过程中关键的巨量转移技术可用来转移微型LED,同时也可转移传感器等微小电子组件,让Micro-LED的应用更添想象空间。未来无论在车用显示、VR装置,甚至是AR投影、光学感测、指纹辨识等领域,都有机会是Micro-LED技术大放异彩的舞台。

此外,对于Micro-LED的发展,如果要实现大规模Micro-LED显示的制造,必须要将包含LED制造、显示制造和技术转移与组装这三个主要的不同的专业知识和供应链结合在一起。

与传统显示器相比,Micro-LED显示的供应链复杂而冗长,每个过程至关重要,有效管理每一个方面将是具有挑战性的。没有一个人可以解决所有的问题,似乎不太可能实现完全垂直整合。

关键字:MicroLED  lcd  LED

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/article_2017042812198.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:三星s8屏幕泛红不是罪,AMOLED天生的
下一篇:LED飞速发展,LED显示屏配套设备需升级和优化

论坛活动 E手掌握
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
MicroLED
lcd
LED

小广播

热门关键词

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源

颜工专栏

LED专区

现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved