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Micro-LED是什么?
技术的专家在去年也曾表示,该技术水平还很难应用生产各种实用的屏幕面板,近期不大可能在
其实自LuxVue被苹果收入之后,有看到VerLASE公司宣布获取突破性的色彩转换技术专利,这种技术能够让全彩MicroLED阵列适用于近眼显示器,之后始终没相关报道。最近,LEDinside从最近台湾固态照明研讨会得到消息,Leti、德州大学(Texas Tech University)和PlayNitride皆在研讨会上展现自己的micro LED研发成果。
而台湾Play Nitride公布的同样以氮化镓为基础的PixeLEDTM display技术,公司目前透过移转技术转移至面板,转移良率可达99%!
由此可见,Micro LED技术已有很多企业在跟进,发展速度也在加快。但就苹果本身来看,该技术属苹果实验室阶段技术,且苹果本身也押宝了许多新兴起的产业,故未来是否导入量产仍有待观察。
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,更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。
除此之外,Micro LED还有一大特性就是解析度超高。因为超微小,表现的解析度特别高;据说,如若苹果iPhone 6S采用micro LED,解析度可轻松达1500ppi以上,比原来的Retina显示的400PPi要高出3.75倍
而相比OLED,其色彩更容易准确的调试,有更长的发光寿命和更高的亮度以及具有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点。故为OLED之后另一具轻薄及省电优势的显示技术,其与OLED共通性在于亦需以TFT背板驱动,所以TFT技术等级为IGZO、LTPS、Oxide。
1、成本及大面积应用的劣势。依赖于单晶硅衬底做驱动电路,并且从此前苹果公布的专利上来看,有着从蓝宝石衬底转移LED到硅衬底上的步骤,也就从另一方面代表着制作一块屏幕至少需要两套衬底和互相独立的工艺。这会导致成本的上升,尤其是较大面积应用时,会面临良率和成本会有巨大的挑战。(对于单晶硅衬底,一两寸已经是很大的面积了,参照全幅和更大的中画幅CMOS感应器产品的价格)当然从技术角度来说LuxVue将驱动电路衬底转换为石英或者玻璃来降低大面积应用成本是可行的,但这也需要一些时间。相比于AMOLED成熟的LTPS+OLED方案,成本没有优势。
2、发光效率优势被PHOLED威胁甚至反超。磷光OLED(Phosphorescent OLED,PHOLED)效率的提升有目共睹,UDC公司的红绿PHOLED材料也都已经在三星Galaxy S4及后继机型的面板上开始商用,面板功耗已经和高PPI的TFT-LCD打平或略有优势。一旦蓝光PHOLED材料的寿命问题解决并商用,无机LED在效率上也将占不到便宜。
3、亮度和寿命被QLED威胁。QLED研究现在很热,从QD Vision公司提供的数据分析来看无论效率和寿命都非常有前景,而从事这块研究的大公司也很多。当然QLED也是OLED的强力竞争对手。
4、难以做成卷曲和柔性显示。对于LuxVue来说做成卷曲和柔性都显得很难。如果要制造iWatch之类的产品,屏幕没有一定的曲率是比较不符合审美的。
其实Micro LED的核心技术是纳米级LED的转运,而不是制作LED这个技术本身。由于晶格匹配的原因,LED微器件必须先在蓝宝石类的基板上通过分子束外延的生长出来。而做成显示器,必须要把LED发光微器件转移到玻璃基板上。由于制作LED微器件的蓝宝石基板尺寸基本上就是硅晶元的尺寸,而制作显示器则是尺寸大得多的玻璃基板,因此必然有必要进行多次转运。
对于微器件的多次转运技术难度都是特别高,而用在追求高精度显示器的产品上难度就更大。通过此前苹果收购Luxvue后公布的获取专利名单也以看出,大多都是采用电学方式完成转运过程,所以说这才是Luxvue的关键核心技术
其实,Micro LED还面临第三个问题,即全彩化、良率、发光波长一致性问题。单色Micro LED阵列通过倒装结构封装和驱动IC贴合就能轻松实现,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LED晶粒光效、波长的一致性、良率要求更高,同时分bin的成本支出也是阻碍量产的技术瓶颈。
市场预期有机发光二极体(OLED)面板将取代液晶,成为智能手机面板主流产品,而在苹果(Apple)带动下,OLED市场竞逐更趋白热化。与此同时,业界也正重视苹果所布局的新一代显示技术“Micro LED”,有望超越OLED颠覆现有显示技术局面,并将拓展更高层次的技术应用。
微发光二极体(Micro LED)显示技术已发展多年,直到苹果收购了美国Micro LED显示技术公司LuxVue Technology后,引发市场热切关注。LuxVue成立于2009年,主要研发用于消费性电子的低功耗Micro LED显示技术,并经三轮融资募得4,300万美元资金。美国硅谷知名创司KPCB为其投资者之一,该公司合伙人John Doerr曾表示,LuxVue的显示技术别具突破性;而台湾面板厂友达、IC设计厂联发科及奇景光电,都曾持有LuxVue股份,之后因LuxVue被苹果收购而早一步处分持股。
苹果看上LuxVue所拥有的Micro LED技术,2014年5月证实收购LuxVue,取得多项Micro LED专利技术,此后也持续布局有关技术专利。藉由整合LuxVue技术,苹果可望为旗下穿戴式设备、手机等产品提高屏幕亮度,并降低电池能耗、延长续航力,为硬件设备拓展创新可能。
不过,苹果对于并购LuxVue一事表现得相当低调,除了拒绝透露有关细节外,也以一贯的官方说法回应,表示苹果不时收购小型新创公司,通常不会针对收购目的或计划予以说明。2015年底有媒体消息指出,苹果在台湾龙潭科学园区设置实验室,主要为研发Micro LED显示技术,试图抢夺新一代显示器主导权,以降低对日韩面板厂的依赖。然而,该消息似乎已成业界“不能说的祕密”,至今仍未能获得证实。
Micro LED为微型化LED阵列结构,具有自发光显示特性,每一点像素(pixel)都能定址化单独驱动发光,优点包括高亮度、低功耗、体积较小、超高分辨率与色彩饱和度等。相较于同为自发光显示的OLED技术,Micro LED不仅效率较高、寿命较长,材料不易受到环境影响而相对来说比较稳定,也能避免产生残影现象,但柔软度及可挠性则逊于OLED。
市面上有些穿戴式显示设备因亮度不高而影响清晰度,必须拉升效率加以改善,但原本效率较低的OLED会因此增加功耗,Micro LED却能在同样功耗下,亮度比OLED高十倍以上。工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士表示,工研院经实测后认定Micro LED比OLED更适合用于穿戴式产品,待前者技术成熟后,价格也相对更具竞争力。
穿戴式设备与物联网(IoT)关系密不可分,为因应未来趋势发展,穿戴式设备势必得整合更多感测器(sensor),对空间需求也就更大。方彦翔指出,OLED为提升效率必须将R、G、B子像素排列紧密,在间距变窄下所能置入的感测器有限;Micro LED间距则足以整合多个感测器,维持穿戴式设备轻薄省电。
方彦翔认为Micro LED技术不光是能用于显示,也以整合多样感测器为发展趋势,将在穿戴式设备、智能手机等应用扮演关键要角,工研院称之为“微组装”(micro assembly)技术,预计最快五年内在台建构相关产业链。
苹果看见LuxVue的Micro LED技术潜力而将之收归旗下,尤其LuxVue已掌握最关键的转移技术,这也是现阶段开发Micro LED最难克服的环节,另包括电路驱动、色彩转换、检测、晶圆波长均匀度等,也都是尚待突破的技术瓶颈。LuxVue最初从布局转移技术专利,之后陆续朝驱动、应用等专利技术拓展,三年来已布下65项专利。
方彦翔表示,由于Micro LED在IC、检测、转移技术和应用各方面,都与现有LED产业链大不相同,因此LED厂投入研发Micro LED技术,其实并没有较占上风。不过,Micro LED一旦开发成功,台湾半导体、LED产业等都可望受惠,特别是可解决后者产能过剩问题。
目前不仅苹果积极研发Micro LED技术,其他还包括美国德州理工大学(Texas Tech University)、法国原子能署电子暨资讯技术实验室(CEA-Leti)、英国史崔克莱大学拆分公司mLED等,而台湾半导体新创公司錼创科技也是其中之一,更与工研院合作开发技术与产品,日前也发布了PixeLED专利显示技术,接下来的发展令人期待。
Micro LED技术及相关产业链可望在苹果带动下加速发展,未来可望多方应用在智能穿戴设备、头戴式显示器(Head-Mounted Display,HMD)、抬头显示器(Head-Up Display,HUD)、数码看板(Digital Signage)、TV等,其发展的潜在能力备受看好。然而,目前仍有许多技术门槛有待克服,距离技术成熟恐怕还需要数年时间,日后苹果将如何运用Micro LED显示技术,又将朝哪些应用开发,在在影响着产业高质量发展,至于有关技术会否如业界所言成为产业救星,值得持续追踪观察。