Micro-LED技术发展现状与前景
邹宗胜
一、概念
(一)Micro LED 的兴起消防宣传口号
LED技术发展了接近三十年,从最初的固态照明电源到显示领域的背光再到LED显示屏,LED的自发光、小尺寸、高亮度、长寿命、低功耗、快响应都为LED的更广泛应用提供坚实的基础。但是发展到如今LED显示屏的像素尺寸都很大,图像显示的细腻程度差强人意。随着技术的不断发展,新型的显示技术Micro LED应运而生。
表1: LCD、 OLED 与 Micro LED 对比
(二) 定义
MicroLED技术,即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮,可看成是户外LED显示屏的微缩版,将像素点距离从毫米级降
低至微米级。Micro LED主要是将LED结构进行薄膜化、微小化、阵列化,尺寸缩小到1-10µm左右,通过批量式转移到基板上后再利用物理沉积完成保护层和电极,之后进行封装完成Micro LED的显示。
(三)特点
Micro LED优点表现的很明显,它继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,并且具自发光无需背光源的特性,更具功耗低(耗电量仅为LCD的十分之一)、超高解析度和彩饱和度(接近OLED 且没有衰缺点),并且响应速度更快,寿命更长、效率更高的优势。二、发展现状
电脑打字打不出来
(一)产业化进展
苹果:早在2014年5月收购LuxVue,取得多项Micro LED专利技术,并加快布局相关技术专利,并着
力于小尺寸的应用。苹果利用Micro LED 技术致力于高画质显示,主要针对可穿戴设备的小尺寸显示,主要目的在于商业化。日前苹果已实验性点亮了6寸的Micro LED显示器。未来苹果将Micro LED用于可穿戴设备的可能性非常高。
索尼:索尼则比苹果更早一些,早在2012年就推出“Crystal LED Display”,可以说是业内最早拉开Micro LED消费电子应用的大门,2016年6月推出“CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)”具备超高亮度、无缝拼接与显示尺寸几乎无界限等特性,显示出了索尼在相关领域的前瞻性。索尼将Micro LED用于大型的显示屏幕上,特别是像户外这类的远距离观赏屏幕,采用了模块化拼接的理念,经过四年技术发展,CLEDIS 可以轻松做到发光源面积占面板不到1%的程度(单颗约55μm),使索尼在Micro LED商业化进程中捷足先登。
台湾企业:从产业的角度来看,目前台湾已经走在了Micro LED发展的前列。台湾工研院今年12月23日举行“巨量微组装产业推动联盟”(CIMS)成立,约有20多家厂商参加,涵盖LED、材料、IC设计、半导体封装、面板、系统应用等领域。该联盟希望借由串联显示、LED、半导体以及系统整合厂商,致力于推动Micro-LED显示技术的产业化。
(二)研发机构
包括半导体新创公司錼创、台工研院、友达、创、晶电、 Sony、三星、乐金、日亚化学、夏普等。
香椿以及从英国史崔克莱大学拆分出来的公司mLED、美国德州理工大学、法国原子能署电子暨资讯技术实验室(Leti)、从伊利诺大学分拆出来的X-celeprint 也都积极研发 Micro LED 技术。创立于2014年的錼创先前也发表了 PixeLED 专利显示技术,LuxVue与
谢羽亿张亮安徒生童话公园X-celeprint在移转制程技术上领先他厂,史崔克莱大学专注于micro LED 的头戴式显示相关应用,而法国Leti实验室近期从智慧照明切入市场。Micro LED 未来发展的大致方向:可穿戴设备、智能手机、VR。
表2: Micro LED各技术环节厂商
三、技术瓶颈
纳米级 LED 的转运即巨量转移(Mass Transfer)技术:巨量转移技术要求非常高的良率和转移率,也是整个 Micro LED 研发过程中的最大挑
战,这对技术和工艺都提出了巨大的挑战。
Micro LED 需要用到微米级别的 LED 制程: Micro LED至少需做到
5µmx5µm 以下的尺寸,且又不能够漏电,这是 Micro LED 技术进行更大面积推广的一个瓶颈和挑战。
虽然 Micro LED 量产短期难以实现,但从目前的发展来看,未来仍有潜力取代OLED 成为下一代显示特别是可穿戴等设备的核心。单从设备供应链的情况来看,三年之后的台湾的厂商有希望开始建厂,并逐步进行试生产。
四、市场前景
LEDinside预估,若穿戴式装置与显示屏全数替换成Micro LED显示屏,所需产能将是全球现有LED产能的五成。在智慧型手机市场,若未来手机面板全数导入Micro LED,则需要现有产能的四倍数量才有机会满足。