終結(jié)者or只是攪局者? Micro LED顯示技術(shù)

現(xiàn)今大眾消費級顯示設(shè)備市場中,各種顯示技術(shù)早已斗得不亦樂乎,無論是產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)、顯示技術(shù)與成本壓制都早已非常成熟的LCD液晶電視機,或是產(chǎn)能與良率大幅度提升且價格開始下降的OLED電視機,皆紛紛迅速占領(lǐng)各個價格區(qū)間,各種數(shù)不清的新品也讓消費者目不暇接,而且還有剛剛從幕后反串而起的QLED量子點電視機。同時,乘自激光光源技術(shù)爆發(fā)的投影領(lǐng)域,無論是老牌勁旅或是新晉品牌,都紛紛推出自家的激光電視與傳統(tǒng)長焦投影機型?,F(xiàn)在的話

不禁拋出了一個問題:Micro LED到底是以終結(jié)者的姿態(tài)到來,還是僅作為攪局者的身份就匆匆加入戰(zhàn)局?

 

什么是Micro LED

微發(fā)光二極體顯示器(Micro LED Display)為新一代的顯示技術(shù),其可將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計進行薄膜化、微小化、陣列化,使其體積大約為常用LED大小的1%,其中每一個像素點都可單獨驅(qū)動發(fā)光,像素點的距離由原先的毫米級降低到微米級,以達到超高分辨率,理論上能夠適應(yīng)各種尺寸屏幕的技術(shù)。Micro LED制備工藝結(jié)合了MOEMS技術(shù)和LED液晶面板制備工藝,具有重復(fù)性好,一致性好等優(yōu)點,可實現(xiàn)超高分辨率(1500ppi以上),且發(fā)光壽命長,材料穩(wěn)定性好,可以避免OLED器件的殘影現(xiàn)象,

 

 

Micro LED的優(yōu)勢

Micro LED會被看好,只因其具備其他顯示技術(shù)更優(yōu)越的特性。其無需背光源、能夠自發(fā)光的特性,與OLED相似,但相比OLED,Micro-LED色彩更容易去準(zhǔn)確調(diào)試,有更長的發(fā)光壽命和更高的亮度。Micro LED優(yōu)點還包括低功耗、高亮度、超高分辨率與色彩飽和度、反應(yīng)速度快、超省電、壽命較長、效率較高等,其功率消耗量約為LCD的10%、OLED的50%。而與同樣是自發(fā)光顯示的OLED相較之下,亮度比其高30倍,且分辨率可達1500PPI(像素密度)。Micro-LED微米等級的間距,每一點畫素(pixel)都能定址控制及單點驅(qū)動發(fā)光。比起其他LED,發(fā)光效率上,目前Micro LED最高,且還有大幅提升空間,在發(fā)光能量密度上,也是Micro LED最高,且還有提升空間。

 

在壽命這一點上,由于Micro LED使用無機材料,且結(jié)構(gòu)簡易,幾乎無光耗,它的使用壽命非常長,這一點是OLED無法相比的。OLED作為有機材料、有機物質(zhì),有其固有缺陷便是壽命和穩(wěn)定性,難以媲美無機材料的QLED和Micro LED;Micro LED具備奈秒(Nano Second)等級的高速響應(yīng)特性,使Micro LED適合做 3D顯示,更能高速調(diào)變、承載訊號;在環(huán)境光較強烈,導(dǎo)致使顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題,Micro LED高亮度的顯示技術(shù)可以輕松解決這個問題,使其應(yīng)用的范疇更加寬廣。Micro LED作為可能成為下一代顯示技術(shù)的新應(yīng)用,已經(jīng)吸引了各大國際巨頭的注意,目前參與Micro LED的相關(guān)廠商及機構(gòu)達近百家,現(xiàn)在Micro LED已經(jīng)在索尼手上率先實現(xiàn)商用,未來發(fā)展步伐將會進一步加快。

Micro LED的成本降低空間很大。目前投影技術(shù)以數(shù)字光處理(Digital Light Processing, DLP)、反射式硅基板液晶顯示(LiquidCrystal on Silicon)、微機電系統(tǒng)掃描(MEMS Scanning)三種技術(shù)為主,但這三種技術(shù)都須使用外加光源,使得模組體積不易進一步縮小,成本也較高。相較之下,采用自發(fā)光的Micro LED微顯示器,不須外加光源,光學(xué)系統(tǒng)較簡單,因此在模組體積的微型化及成本降低上具有明顯優(yōu)勢。

 

 

大尺寸目前只有SONY

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)能力來看,Micro-LED有兩大應(yīng)用方向,一個是可移動設(shè)備市場,以蘋果公司為代表,據(jù)傳蘋果有望在2018年推出Micro LED穿戴設(shè)備。另一個是超大尺寸顯示器市場,以SONY為代表,今年,索尼在ISE展會上展示的Micro LED(CLEDIS)在分辨率、亮度、對比度都具有優(yōu)異的表現(xiàn)。SONY在ISE 2017上展示最新的CLEDIS“黑彩晶”顯示屏,具有超精細畫質(zhì),可以組合任意數(shù)量的顯示器單元,根據(jù)用途和環(huán)境的需求,自由設(shè)定屏幕的大小和長寬比。CLEDIS的微型LED發(fā)光體只有傳統(tǒng)LED大小的1/100,因此可達99%純黑顯示效果,實現(xiàn)1,000,000:1超高對比度,顯示非常純正的黑色,在色彩純度、使用壽命等各方面的表現(xiàn)均非常優(yōu)秀,以及120fps的高幀率,最新的CLEDIS更支持HDR。

 

Micro LED的高分辨率投影可期待

2009年,香港科技大學(xué)Z. J.Liu所在團隊利用UV Micro LED陣列激發(fā)紅綠藍三色熒光粉,得到了全彩色的微LED顯示芯片。在2010年,Z. J. Liu團隊又分別利用紅綠藍三種LED外延片制備出360 PPI的微LED顯示芯片,并把三個芯片集成在一起實現(xiàn)了世界上首個去背光源化的全彩色微LED投影機。隨后,Z. J. Liu所在的香港科技大學(xué)團隊與中山大學(xué)團隊合力將微LED顯示的分辨率提高到1700 PPI,像素點距縮小到12微米,采用無源選址方式加倒裝焊封裝技術(shù),與此同時他們還成功制備出分辨率為846 PPI的WQVGA 有源選址微LED顯示芯片,并在該芯片中集成了光通訊功能。

Micro-LED的發(fā)展瓶頸

Micro LED的商業(yè)化量產(chǎn),還有長的路要走,目前面臨的主要技術(shù)難題在于巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)(Mass Transfer)。與LED液晶面板的制備方法類似,Micro LED可以在藍寶石襯底上以蝕刻方式制作,但難點在于Micro LED 制備需將傳統(tǒng)LED陣列化、微縮化后定址巨量轉(zhuǎn)移到電路基板上,形成超小間距LED,以實現(xiàn)高像素、高解析率。整個制程對轉(zhuǎn)移過程要求極高,良率需達99.9999%,精度需控制在正負0.5μm內(nèi),難度極高。目前轉(zhuǎn)移相關(guān)技術(shù)有范德華力、靜電吸附、相變化轉(zhuǎn)移、激光燒蝕四種,但相關(guān)工藝仍未成熟。此外,根據(jù)LED inside估算,目前Micro LED顯示技術(shù)上帶來的制造成本仍高達現(xiàn)有顯示產(chǎn)品的3-4倍,因而面板廠商正積極透過增加產(chǎn)品附加價值,以及改善芯片、轉(zhuǎn)移技術(shù)良率以達到成本下降目標(biāo),估計若要取代現(xiàn)有LCD 產(chǎn)品還需3-5年的時間。Micro LED受制于產(chǎn)能和成本,完成商品化還需不少時間。

 

結(jié)語

Micro LED到底是攪局者還是終結(jié)者?相信目前是完全沒有答案的,我們看到了它先天優(yōu)勢之厲害,也看到了它目前無法否認的困境。市場向來是復(fù)雜的,而且產(chǎn)品應(yīng)用種類也非常多,到底Micro LED會在哪中設(shè)備上突破而出,仍有待觀察,其性能是否能滿足愛好者們的胃口?這便是更遠的事情了。