詳解令臺灣顯示產(chǎn)業(yè)“翻身”的Micro-LED技術(shù)

最近因為蘋果會采用OLED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(diào)，于臺灣固態(tài)照明國際研討會上爭光奪彩。相比OLED，Micro-LED技術(shù)對很多人來說還是比較陌生的，但是關(guān)注越來越高。今天小編就Micro-LED概念、優(yōu)劣勢、當前現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸來解說下。

Micro-LED是什么?

Micro LED技術(shù)，即LED微縮化和矩陣化技術(shù)。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(qū)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集成電路制造工藝制成LED顯示驅(qū)動電路，然后再用MOCVD機在集成電路上制作LED陣列，從而實現(xiàn)了微型顯示屏，也就是所說的LED顯示屏的縮小版。

凸顯的優(yōu)勢

Micro LED優(yōu)點表現(xiàn)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，并且具自發(fā)光無需背光源的特性，更具節(jié)能、機構(gòu)簡易、體積小、薄型等優(yōu)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(xiàn)的解析度特別高;據(jù)說，如若蘋果iPhone6S采用micro LED，解析度可輕松達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(diào)試，有更長的發(fā)光壽命和更高的亮度以及具有較佳的材料穩(wěn)定性、壽命長、無影像烙印等優(yōu)點。故為OLED之后另一具輕薄及省電優(yōu)勢的顯示技術(shù)，其與OLED共通性在于亦需以TFT背板驅(qū)動，所以TFT技術(shù)等級為IGZO、LTPS、Oxide。

存在的劣勢

1、成本及大面積應用的劣勢。依賴于單晶硅襯底做驅(qū)動電路，并且從此前蘋果公布的專利上來看，有著從藍寶石襯底轉(zhuǎn)移LED到硅襯底上的步驟，也就意味著制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(zhàn)。(對于單晶硅襯底，一兩寸已經(jīng)是很大的面積了，參照全幅和更大的中劃幅CMOS感應器產(chǎn)品的價格)當然從技術(shù)角度來說LuxVue將驅(qū)動電路襯底轉(zhuǎn)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。相比于AMOLED成熟的LTPS+OLED方案，成本沒有優(yōu)勢。

2、發(fā)光效率優(yōu)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(jīng)在三星GalaxyS4及后繼機型的面板上開始商用，面板功耗已經(jīng)和高PPI的TFT-LCD打平或略有優(yōu)勢。一旦藍光PHOLED材料的壽命問題解決并商用，無機LED在效率上也將占不到便宜。

3、亮度和壽命被QLED威脅。QLED研究現(xiàn)在很熱，從QD Vision公司提供的數(shù)據(jù)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、難以做成卷曲和柔性顯示。OLED和QLED的柔性顯示前景很好，也已經(jīng)有不少的Prototype展示，但對于LuxVue來說做成卷曲和柔性都顯得比較困難。如果要制造iWatch之類的產(chǎn)品，屏幕沒有一定的曲率是比較不符合審美的。

microLED顯示器尚待克服的既有挑戰(zhàn)

現(xiàn)狀

說起micro LED的發(fā)展現(xiàn)狀，正如Nouvoyance現(xiàn)任CEO也是三星OLED面板中P排列像素創(chuàng)始人CandiceBrown-Elliott所說，在蘋果收購LuxVue之前只有很少人知道和從事該領(lǐng)域，而現(xiàn)在已經(jīng)有很多人開始討論這項技術(shù)。

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

其實自LuxVue被蘋果收入之后，有看到VerLASE公司宣布獲取突破性的色彩轉(zhuǎn)換技術(shù)專利，這種技術(shù)能夠讓全彩MicroLED陣列適用于近眼顯示器，之后一直沒有相關(guān)報道。最近，LEDinside從最近臺灣固態(tài)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(xiàn)自己的microLED研發(fā)成果。

Leti推出了iLED matrix，其藍光EQE9.5%，亮度可達107Cd/m2;綠光EQE5.9%，亮度可達108Cd/m2，采用量子點實現(xiàn)全彩顯示，Pitch只有10um，未來目標做到1um。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(nèi)切入大尺寸display應用。

而臺灣Play Nitride公布的同樣以氮化鎵為基礎(chǔ)的PixeLEDTM display技術(shù)，公司目前透過移轉(zhuǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)移至面板，轉(zhuǎn)移良率可達99%!

由此可見，Micro LED技術(shù)已經(jīng)有很多企業(yè)在跟進，發(fā)展速度也在加快。但就蘋果本身來看，該技術(shù)屬蘋果實驗室階段技術(shù)，且蘋果本身也押寶了許多新興產(chǎn)業(yè)，故未來是否導入量產(chǎn)仍有待觀察。

microLED顯示器市場將在2025年到3.3億臺的出貨量

據(jù)有關(guān)研究機構(gòu)預測，microLED顯示器市場將在2019年開始成長，并在2025年到3.3億臺的出貨量。而智能手機導入microLED顯示器的應用預計要到2021年以后，但預計隨后將快速進展到超過50%的顯示器市場占有率。

發(fā)展的瓶頸

其實Micro LED的核心技術(shù)是納米級LED的轉(zhuǎn)運，而不是制作LED這個技術(shù)本身。由于晶格匹配的原因，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(fā)光微器件轉(zhuǎn)移到玻璃基板上。由于制作LED微器件的藍寶石基板尺寸基本上就是硅晶元的尺寸，而制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(zhuǎn)運。

對于微器件的多次轉(zhuǎn)運技術(shù)難度都是特別高，而用在追求高精度顯示器的產(chǎn)品上難度就更大。通過此前蘋果收購Luxvue后公布的獲取專利名單也以看出，大多都是采用電學方式完成轉(zhuǎn)運過程，所以說這才是Luxvue的關(guān)鍵核心技術(shù)

臺灣錼創(chuàng)執(zhí)行長李允立近日也表示：“Micro LED成功關(guān)鍵有二：一是蘋果、三星這些品牌廠的意愿;二是晶片搬動技術(shù)，一次搬運數(shù)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(fā)光波長一致性問題。單色Micro LED陣列通過倒裝結(jié)構(gòu)封裝和驅(qū)動IC貼合就可以實現(xiàn)，但RGB陣列需要分次轉(zhuǎn)貼紅、藍、綠三色的晶粒，需要嵌入幾十萬顆LED晶粒,對于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(chǎn)的技術(shù)瓶頸。

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