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Micro-LED为什么难以普及?

LED显示屏技术 2020年08月27日 04:39    network    阅读 1388

  Micro LED技术是由氮化镓芯片的微小版本组成的屏幕,Micro LED技术的功耗比目前 OLED及LCD技术减少两倍到三倍,且亮度要高出几个数量级。因此,众多企业与不少大型设备制造商都在竞相制造出第 一块商用Micro LED显示屏幕。

  在苹果引领下,越来越多的玩家加入到Micro-LED领域当中,Micro-LED用于显示有其得天独厚的一些优势。Micro-LED集低功耗、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、效率较高等优点于一身,与LCD和OLED相比,Micro-LED亮度和色彩饱和度优势十分明显。

  Micro-LED做室内屏幕亮度能达到1000~2000nit,液晶屏幕亮度只能达到几百nit。此外,Micro-LED可以用三基色或者四基色等方案,色区覆盖更广,显示效果更好。但Micro-LED产业化过程中仍面临着众多技术挑战,甚至现在大多数人对Micro-LED定义模糊不清,不少人将小间距LED理解成Micro-LED。

  Micro-LED制造有众多关键技术,其中大规模转移技术在Micro-LED制造中是最难的一部分,因为巨量转移技术需要将在衬底上生成的LED芯片转移到TFT基底层上面,并实现精准的对位和连接。除了大批量转移技术之外,Micro-LED仍会遇到其他技术难题。在固态半导体、TFT薄膜电晶体、界面力学、光学与色彩原理、驱动IC、检测设备、均匀性等技术领域瓶颈同样有待突破。

  第 一、倒装LED芯片自身路还未走好

  对于Micro-LED来说,更适合采用倒装LED,因为倒装LED不需要金属导线、可缩减LED芯片彼此间的间隙,所以更满足Micro-LED显示体积小,易制成微型化需求。

  但是目前主流的照明显示LED领域,倒装芯片还存在着工艺、良率、成本等瓶颈问题,在传统LED行业使用的比例都还处在一个市占率相对薄弱的阶段。当然倒装LED在LED行业的使用规模增长却是越来越大,参与的企业越来越大,只是时间早晚的事,但是从倒装LED到倒装MicroLED还有一段距离要走。

  第二、LED固晶良率控制难

  以目前已成熟的LED灯条制程为例,在制作一LED灯条尚有坏点等失败问题发生,何况是一片显示器上要嵌入数百万颗微型LED。而LCD与OLED已采批次作业,良率表现相对较佳。

  第三、LED规模化转移上

  未来MicroLED 显示困难处在于嵌入LED制程不易采大批量的作业方式,尤其是RGB 的3色LED较单色难度更高。但是未来随着LED黏着、印刷等技术方法的提升,则有利于Micro LED 显示导入量产化阶段。

  第四、全彩化

  目前Micro-LED彩色化实现的方法主要是RGB三色LED法、UV/蓝光LED+发光介质法和光学透镜合成法。

  RGB-LED全彩显示就是RGB三原色经过一定的配比合成实现彩色化,这是目前LED大屏幕所普遍采用的方法,而这个最有可能就是Sony的CLEDIS的方案。而被认为最 佳的UV/蓝光LED+发光介质法,问题更多。

  首先LED上,如果采用UV LED,大家都知道目前UV LED的发光效率很低,产品的良率成本都是问题,所以在线君认为这个方案实现量产化周期更长,更不用说再加上量子点。

  所以比较看好基于蓝光的量子点方案,虽然目前量子点还处于一个初级阶段,但是目前参与量子点的企业投资越来越多,而且蓝光LED的技术已经很成熟,现在需要克服的就是如何做小。第三种光学透镜合成法,个人认为主要是在投影上的应用。

  除此之外,还有个色彩转换技术,个人对于Micro-LED微型显示通过对单色LED的色彩转换方法更值得可期,因为单色较RGB要容易得多了。

  第五、波长一致性、分bin成本问题

  单色Micro-LED阵列通过倒装结构封装和驱动IC贴合就可以实现,但RGB阵列需要分次转贴红、蓝、绿三色的晶粒,需要嵌入几十万颗LED晶粒,对于波长的一致性要求更高,同时分bin的成本支出也是阻碍量产的技术瓶颈。

  第六、电流拥挤、热堆积等问题

  Micro-LED(《50微米(μm))不同于一般尺寸(》100μm)LED的特性。一般尺寸LED几乎没有电流拥挤、热堆积等问题,且因晶格应力释放及较大出光表面而可能有较佳的效率等优势。但是较大表面积的Micro-LED可能因表面缺陷多而有较大的漏电路径,微小电极提高串联电阻值,都会影响发光效率。

  第七、成本高

  原因之一在于LED芯片封装,现有LED显示器一般要准备RGB各色LED芯片,然后把这些芯片整合在一个封装中,将形成的LED作为1个像素使用。因此需要分别制造RGB各色LED芯片,并将其安装在一个封装内,造成成本较高。

  而Sony方面没有透露这方面的详细情况,但据其资料显示很有可能就是这种技术,成本很高,尽管新一代的产品降低了PPI但是仍然很高。除此之外,还有很多高成本的环节,像绑定、封装、转移、测试及设备等等。

  特别是在商业化过程中,Micro LED将直接面临OLED和LCD的价格竞争。Micro LED有一个致命的问题,就是分辨率提高的时候成本也会成倍增加,4K面板清晰度是FHD面板的4倍,但是成本不只增加4倍,还会更高。因为在制作过程中需要提升良率,不然无法量产,而且它不是物理的问题,而是艺术的问题。

  就成本而言,Micro LED在可穿戴设备领域很难,因为OLED已经占据了智能手表的主导地位,并且面板成本非常低。如果比较智能手机的情况,你会发现普通的刚性OLED面板与LTPS LCD面板的价格几乎相同。

  OLED正在蓬勃发展,Micro LED显示器在进入市场时可能不得不面对这一挑战,Micro LED将很难与OLED的成本相匹配。要取得成功,它必须提供其他显示技术无法提供的差异化性能或功能。

  然而,增强现实(AR)和混合现实(MR)的头戴式显示器,Micro LED显示器可以是一种支持技术;在虚拟现实中,用户佩戴完全封闭的头戴式显示器将其与外界视觉隔离;而AR和MR应用则将计算机生成的图像覆盖到现实世界中。

  

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  ▲ MicroLED显示器是通过将晶片切割成微小器件,并以并行拾取和放置技术将其转移到晶体管底板。

  Micro-LED在大尺寸显示和VR/AR设备领域同样具有应用的可能性。LCD液晶面板在50英寸以下市场竞争力非常强,但是在50英寸以上市场不一定,因为55英寸FHD Micro-LED生产成本只要同规格LCD液晶面板的60%,55英寸4KMicro-LED生产成本只要同规格LCD的90%,而且Micro-LED尺寸越大越经济。

  但是从Micro-LED实际进展来看并没有那么顺利,主推大尺寸Micro-LED的索尼并没有在消费市场中推出大尺寸Micro-LED电视。LCD液晶面板成本低、良率稳定,竞争力非常强。就像当年LCD和PDP一样,LCD面板和Micro-LED未来的竞争不单纯涉及技术的竞争,还牵扯到产业链以及生态的竞争。

  而Micro-LED在VR/AR设备领域的应用更加艰难。AR设备对亮度和ppi要求非常高,硅基OLED虽然分辨率不断提升,但是亮度没有优势,如果提高亮度,硅基OLED的寿命就会缩短。相反,硅基Micro-LED的亮度非常高,可以满足在阳光下实现清晰显示。

  因此,Micro-LED看似美好,但是在技术上和应用上都有其制约因素,一时很难成为市场的主流,最多只是显示市场中的一枚还为闪亮的新星。

TAG标签:MicroLEDLED技术倒装全彩封装
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