譽為OLED下一代技術,Micro-LED 究竟何方神聖?

最近因為蘋果會採用AMOLED屏,讓OLED概念火了一把。而被認為OLED顯示的下一代Micro-LED似乎也不再低調,於台灣固態照明國際研討會上爭光奪彩。相比OLED,Micro-LED技術對很多人來說還是比較陌生的,但是關注越來越高。今天小編就Micro-LED概念、優劣勢、當前現狀及技術瓶頸來解說下,有什麼不妥當的地方歡迎大家討論留言。

Micro-LED是什麼?

Micro LED技術,即LED微縮化和矩陣化技術。指的是在一個芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列,如LED顯示屏每一個像素可定址、單獨驅動點亮,可看成是戶外LED顯示屏的微縮版,將像素點距離從毫米級降低至微米級。

而Micro LED display,則是底層用正常的CMOS集成電路製造工藝製成LED顯示驅動電路,然後再用MOCVD機在集成電路上製作LED陣列,從而實現了微型顯示屏,也就是所說的LED顯示屏的縮小版。

LuxVue有源矩陣Micro LED display申請的專利 (圖片來源:LuxVue )

凸顯的優勢

Micro LED優點表現的很明顯,它繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點,並且具自發光無需背光源的特性,更具節能、機構簡易、體積小、薄型等優勢。

除此之外,Micro LED還有一大特性就是解析度超高。因為超微小,表現的解析度特別高;據說,如若蘋果iPhone 6S採用micro LED,解析度可輕鬆達1500ppi以上,比原來的Retina顯示的400PPi要高出3.75倍

而相比OLED,其色彩更容易準確的調試,有更長的發光壽命和更高的亮度以及具有較佳的材料穩定性、壽命長、無影像烙印等優點。故為OLED之後另一具輕薄及省電優勢的顯示技術,其與OLED共通性在於亦需以TFT背板驅動,所以TFT技術等級為IGZO、LTPS、Oxide。

微LED顯示屏的量子點全色發光處理流程 (圖片來源:OSA Publishing)

存在的劣勢

1、成本及大面積應用的劣勢。依賴於單晶硅襯底做驅動電路,並且從此前蘋果公佈的專利上來看,有著從藍寶石襯底轉移LED到硅襯底上的步驟,也就意味著製作一塊屏幕至少需要兩套襯底和互相獨立的工藝。這會導致成本的上升,尤其是較大面積應用時,會面臨良率和成本會有巨大的挑戰。(對於單晶硅襯底,一兩寸已經是很大的面積了,參照全幅和更大的中畫幅CMOS感應器產品的價格)當然從技術角度來說LuxVue將驅動電路襯底轉換為石英或者玻璃來降低大面積應用成本是可行的,但這也需要時間。相比於AMOLED成熟的LTPS+OLED方案,成本沒有優勢。

圖片來源:LuxVue

2、發光效率優勢被PHOLED威脅甚至反超。磷光OLED(Phosphorescent OLED,PHOLED)效率的提升有目共睹,UDC公司的紅綠PHOLED材料也都已經在三星Galaxy S4及後繼機型的面板上開始商用,面板功耗已經和高PPI的TFT-LCD打平或略有優勢。一旦藍光PHOLED材料的壽命問題解決並商用,無機LED在效率上也將佔不到便宜。

3、亮度和壽命被QLED威脅。QLED研究現在很熱,從QD Vision公司提供的數據來看無論效率和壽命都非常有前景,而從事這塊研究的大公司也很多。當然QLED也是OLED的強力競爭對手。

4、難以做成捲曲和柔性顯示。OLED和QLED的柔性顯示前景很好,也已經有不少的Prototype展示,但對於LuxVue來說做成捲曲和柔性都顯得比較困難。如果要製造iWatch之類的產品,屏幕沒有一定的曲率是比較不符合審美的。

現狀

說起micro LED的發展現狀,正如Nouvoyance現任CEO也是三星OLED面板中P排列像素創始人Candice Brown-Elliott所說,在蘋果收購LuxVue之前只有很少人知道和從事該領域,而現在已經有很多人開始討論這項技術。

而兩位Micro-LED技術的專家在去年也曾表示,該技術水平還很難應用生產各種實用的屏幕面板,近期不大可能在iPhone、iPad或者iMac產品中看到這項屏幕技術。但對於較小的顯示屏,Micro-LED仍是一個可行的選擇,像Apple Watch等小型屏的應用。

VerLASE的MicroLED陣在近眼顯示器(NED)上的應用 (圖片來源:VerLASE)

其實自LuxVue被蘋果收入之後,有看到VerLASE公司宣佈獲取突破性的色彩轉換技術專利,這種技術能夠讓全彩MicroLED陣列適用於近眼顯示器,之後一直沒有相關報導。最近,LEDinside從最近台灣固態照明研討會得到消息,Leti、德州大學(Texas Tech University)和PlayNitride皆在研討會上展現自己的micro LED研發成果。

Leti推出了iLED matrix,其藍光EQE 9.5%,亮度可達107 Cd/m2;綠光EQE 5.9%,亮度可達108 Cd/m2,採用量子點實現全彩顯示,Pitch只有10 um,未來目標做到1 um。Leti近程計劃從smart lighting切入,中程2-3年進入HUD和HMD市場,搶搭VR/AR熱,遠程目標是10年內切入大尺寸display應用。

而台灣Play Nitride公佈的同樣以氮化鎵為基礎的PixeLEDTM display技術,公司目前透過移轉技術轉移至面板,轉移良率可達99%!

由此可見,Micro LED技術已經有很多企業在跟進,發展速度也在加快。但就蘋果本身來看,該技術屬蘋果實驗室階段技術,且蘋果本身也押寶了許多新興產業,故未來是否導入量產仍有待觀察。

發展的瓶頸

其實Micro LED的核心技術是納米級LED的轉運,而不是製作LED這個技術本身。由於晶格匹配的原因,LED微器件必須先在藍寶石類的基板上通過分子束外延的生長出來。而做成顯示器,必須要把LED發光微器件轉移到玻璃基板上。由於製作LED微器件的藍寶石基板尺寸基本上就是硅晶元的尺寸,而製作顯示器則是尺寸大得多的玻璃基板,因此必然需要進行多次轉運。

對於微器件的多次轉運技術難度都是特別高,而用在追求高精度顯示器的產品上難度就更大。通過此前蘋果收購Luxvue後公佈的獲取專利名單也以看出,大多都是採用電學方式完成轉運過程,所以說這才是Luxvue的關鍵核心技術

台灣錼創執行長李允立近日也表示:「Micro LED成功關鍵有二:一是蘋果、三星這些品牌廠的意願;二是晶片搬動技術,一次搬運數百萬顆超小LED晶片,有門檻要克服。」

其實,Micro LED還面臨第三個問題,即全彩化、良率、發光波長一致性問題。單色Micro LED陣列通過倒裝結構封裝和驅動IC貼合就可以實現,但RGB陣列需要分次轉貼紅、藍、綠三色的晶粒,需要嵌入幾十萬顆LED晶粒,對於LED晶粒光效、波長的一致性、良率要求更高,同時分bin的成本支出也是阻礙量產的技術瓶頸。

 

(文/LEDinside Skavy)

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