详细解释一下Micro-LED是什么鬼?
微型LED技术,即LED小型化和矩阵技术。它是指集成在芯片上的高密度微尺寸LED阵列。例如,LED显示屏的每个像素都可以单独寻址和驱动,可以看作是室外LED显示屏的缩小版,将像素距离从毫米级缩小到微米级。
而微型LED显示屏则是在底层用正常的CMOS集成电路制造工艺制作的LED显示驱动电路,再用MOCVD机在集成电路上制作LED阵列,从而实现微型显示屏,即微型版的LED显示屏。
突出的优势
Micro LED的优势显而易见。它继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠性、反应时间快等特点,具有无背光自发光的特点,更节能、机构简单、体积小、薄。
此外,Micro LED的另一大特点是超高分辨率。因为超小,所以性能的分辨率特别高;据说苹果iPhone6S如果采用micro LED,分辨率可以轻松达到1500ppi以上,比原来的视网膜显示屏400PPi提高了3.75倍。
与有机发光二极管相比,其颜色更容易调试准确,具有发光寿命更长、亮度更高、材料稳定性更好、使用寿命长、无图像烙印等优点。因此,它是继有机发光二极管之后又一项具有轻薄省电优势的显示技术。它与有机发光二极管的共同点是,它也需要由TFT背板驱动,因此TFT技术水平是IGZO、LTPS和氧化物。
现有的缺点
1,大规模应用的成本和缺点。依靠单晶硅衬底作为驱动电路,从苹果公布的专利来看,有将LED从蓝宝石衬底转移到硅衬底的步骤,这意味着制作一个屏幕至少需要两套衬底和独立的工艺。这将导致成本增加,尤其是大面积应用时,将面临良率和成本的巨大挑战。(对于单晶硅衬底,一两寸已经是大面积了,参考全幅和更大中宽CMOS传感器产品的价格。)当然,从技术角度来说,LuxVue将驱动电路基板转换成应时或玻璃来降低大面积应用的成本是可行的,但也需要时间。相比AMOLED成熟的LTPS+有机发光二极管方案,成本没有优势。
2.发光效率优势被PHOLED威胁甚至超越。有机发光二极管磷光有机发光二极管的效率有了明显的提高。UDC公司的红绿PHOLEDs也已经在三星GalaxyS4及后续机型的面板上实现了商业化,面板功耗已经与高PPI TFT-LCD持平或略胜一筹。一旦蓝光材料的寿命问题得到解决并商业化,无机LED的效率将不会便宜。
3.亮度和寿命受到QLED的威胁。QLED研究现在很热。根据QD视觉提供的数据,无论是效率还是寿命都是非常有前景的,有很多大公司在从事这项研究。当然,QLED也是有机发光二极管强有力的竞争对手。
4、很难做出卷曲的柔性显示器。有机发光二极管和QLED的柔性显示前景非常好,已经有很多原型显示出来,但是LuxVue很难把它们做得卷曲、柔性。如果要做iWatch之类的产品,屏幕要有一定的弧度是不美观的。
状态
说到micro LED的发展现状,正如Nouvoyance现任CEO、三星有机发光二极管面板中P排列像素的创始人CandiceBrown-Elliott所说,在苹果收购LuxVue之前,只有少数人知道并从事这个领域,现在已经有很多人开始讨论这项技术。
两位Micro-LED技术的专家也在去年表示,目前还很难应用这项技术生产各种实用的屏幕面板,近期也不太可能在iPhone、iPad或iMac产品中看到这项屏幕技术。不过对于更小的显示屏来说,Micro-LED仍然是一个可行的选择,比如Apple Watch等小屏幕应用。
事实上,自从LuxVue被苹果接收后,VerLASE就宣布获得了色彩转换技术的突破性专利,可以制作适用于近眼显示器的全彩MicroLED阵列,此后再无相关报道。最近,LEDinside从最近在台湾省举办的固态照明研讨会上得到了这个消息,在研讨会上,Leti、德州理工大学和PlayNitride都展示了他们对microLED的研发成果。
Leti推出iLED矩阵,蓝色EQE为9.5%,亮度为107Cd/m2。绿色EQE为5.9%,亮度可达108Cd/m2。全彩显示由量子点实现,节距只有10um,未来目标是1um。Leti的短程计划是从智能照明开始,2-3年进入HUD和HMD市场,抢VR/AR热潮。远期目标是10年内切入大尺寸显示应用。
而台湾省Play Nitride公布的同样基于氮化镓的PixeLEDTM显示技术,现在通过转移技术转移到面板上,转移良率可以达到99%!
可以看出,很多公司都跟进了Micro LED技术,发展速度也在加快。但就苹果本身而言,这项技术属于苹果的实验室阶段技术,苹果本身也押注了很多新兴产业,所以未来是否会引入量产还有待观察。
发展瓶颈
其实Micro LED的核心技术是纳米LED的运输,而不是制作LED本身的技术。由于晶格匹配,LED微器件必须通过分子束外延生长在蓝宝石衬底上。为了制造显示器,需要将LED发光微型器件转移到玻璃基板上。因为LED微器件的蓝宝石基板尺寸基本上是硅片大小,而显示器的玻璃基板尺寸要大得多,需要多次运输。
微型器件多次运输特别困难,用在追求高精度显示的产品上更是难上加难。从苹果收购Luxvue后公布的专利清单可以看出,大部分都是利用电气手段来完成转运过程,所以这是Luxvue的关键核心技术。
台湾省创创CEO李云利近日也表示:“Micro LED成功的关键有两个:一是苹果、三星等品牌厂的意愿;二是芯片搬移技术,一次搬运几百万个超小型LED芯片,有门槛需要克服。”
实际上,Micro LED还面临着第三个问题,即全彩、良率、波长一致性。单色微型LED阵列可以通过倒装封装和驱动IC键合实现,但RGB阵列需要多次转移红、蓝、绿晶粒,需要嵌入数十万颗LED晶粒,对LED晶粒的光效、波长一致性和良率要求更高。同时,宁滨的成本也是阻碍量产的技术瓶颈。