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Micro LED技术瓶颈剖析:能否挑战LCD和OLED?

半导体照明网  · 公众号  · 半导体  · 2017-04-28 13:17

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据悉,在今年秋季推出的十年版手机中,苹果将在公司历史上第一次使用有机屏(OLED),由三星显示器公司供货。不过据外媒报道,苹果之前也收购了拥有micro-LED显示技术的公司,并且自身从事显示面板的研发,这让三星、LG等屏幕厂商产生了一定的担忧。

据美国科技新闻网站Apple Insider报道,今年晚些时候,苹果将会开始生产micro-LED显示屏,初期将用于第三代苹果手表,目前苹果手表中使用了有机屏。

在显示面板领域,苹果过去没有技术储备。不过在2014年,苹果收购了一家名为LuxVue的公司,获得了该公司的micro-LED技术,而在过去几年时间里,这种显示面板技术开始引发了行业关注,而苹果也在积极进行开发。

Micro-LED被看好成为新一代显示技术

除了液晶之外,有机屏被认为是液晶面板的替代产品。在苹果之前,三星电子等许多手机厂商已经开始使用有机屏幕,这种屏幕画质更好、更加省电,厚度更薄,另外可以进行弯曲设计。

实际上,有机屏技术已经问世了多年,但是其成本迟迟难以下降,但是过去几年,有机屏量产技术获得突破,拉低了成本。市面上已经出现了大量的有机屏手机和电视机,未来相关的制造商将会更多。

微发光二极体显示器(Micro LED Display)为新一代的显示技术,结构是微型化LED阵列,也就是将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化,使其体积约为目前主流LED大小的1%,每一个像素都能定址、单独驱动发光,将像素点的距离由原本的毫米级降到微米级。



承继了LED的特性,Micro LED优点包括低功耗、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,其功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%。而与同样是自发光显示的OLED相较之下,亮度比其高30倍,且分辨率可达1500PPI(像素密度),相当于Apple Watch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多,另外,具有较佳的材料稳定性与无影像烙印也是优势之一。

而大尺寸方面,就是成本的竞争,Micro-LED竞争优势并不明显。Micro-LED在大尺寸方面的挑战非常大,这么多年来,与LCD、OLED相比,LED在成本上并没有形成优势,而且从Micro-LED实际投入和进展来看,Micro-LED影响力没有想象得那么大。LCD成本低、良率稳定,竞争力非常强。就像当年LCD和PDP一样,LCD和Micro-LED未来的竞争不单纯涉及到技术的竞争,还牵扯到产业链以及生态的竞争。

制程种类及技术发展

对于半导体与芯片的制程微缩目前已到极限,而在制造上的微缩却还存在相当大的成长空间,对于Micro LED制程上,目前主要呈现分为三大种类:Chip bonding、Wafer bonding和Thin film transfer。



Chip bonding(芯片级焊接)

将LED直接进行切割成微米等级的Micro LED chip(含磊晶薄膜和基板),利用SMT技术或COB技术,将微米等级的Micro LED chip一颗一颗键接于显示基板上。

Wafer bonding(外延级焊接)

在LED的磊晶薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP),直接形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构,此结构之固定间距即为显示划素所需的间距,再将LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上,最后使用物理或化学机制剥离基板,仅剩4~5μm的Micro-LED磊晶薄膜结构于驱动电路基板上形成显示划素。

Thin film transfer(薄膜转移)

使用物理或化学机制剥离LED基板,以一暂时基板承载LED磊晶薄膜层,再利用感应耦合等离子离子蚀刻,形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构;或者,先利用感应耦合等离子离子蚀刻,形成微米等级的Micro-LED磊晶薄膜结构,再使用物理或化学机制剥离LED基板,以一暂时基板承载LED磊晶薄膜结构。

最后,根据驱动电路基板上所需的显示划素点间距,利用具有选择性的转移治具,将Micro LED磊晶薄膜结构进行批量转移,键接于驱动电路基板上形成显示划素。

Micro-LED能否挑战LCD和OLED?

目前,Micro-LED可以形成两大应用方向,一个是以苹果为代表的可穿戴市场;苹果专攻Micro LED的小尺寸应用,看上了Micro LED显示技术公司LuxVue Technology,于2014年5月收购LuxVue,取得多项Micro LED专利技术,欲加快布局相关技术专利。当时苹果这项收购引发了市场关注,认为苹果可望在Apple Watch与iPhone上采用新一代的Micro LED技术,但因不愿过于依赖面板厂,于是转而将LuxVue收归麾下,以取得Micro LED领域的技术主导权。







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