原标题:《micro—led如何无码解锁高清。》
五年前,苹果iphone x开始搭载有机发光二极管屏幕,2021年,苹果在新款macbook pro上安装了新的显示技术:mini—led但迷你led并不是最终目的地苹果参与的另一项储备技术,菜鸟micro—led显示技术,或许有望称霸全球
之所以升级显示技术,是为了看得更清楚,还原真实世界但目前搭载micro—led技术的产品价格过于昂贵,比如三星的110英寸micro—led电视,价格已经超过百万元,普通人根本享受不到micro—led产品价格何时亲民,手机平板何时上micro—led屏
改变人类生活的显示技术
简单来说,你可以把micro—led理解为一种新的显示技术,将led缩小到非常小的尺寸其未来应用有望涉及显示,电视,移动平板显示,增强现实/虚拟现实/混合现实,空间显示,柔性透明显示,可穿戴/可植入光电器件,光通信/光互联,医疗检测,智能车灯等领域
业界有两种方法来定义micro—led的技术规格。
一旦led芯片按照芯片尺寸的定义缩小到100μm以下,就可以称之为微型led芯片。根据人眼的观看距离和极限分辨率,对芯片尺寸的要求也不同:
vr/ar应用的观看距离约为5cm,每英寸像素约为1800ppi。此时的micro—led芯片尺寸为3 ~ 5 μm,
10寸到12寸的平板,每寸像素至少要300ppi,对应的芯片尺寸要20—30微米,
75寸电视只要43ppi,芯片尺寸往往在200 μ m左右。
根据对微型led芯片尺寸的不同要求,列表列出电子工业专用设备果壳和果壳的科技参考资料。
另一个是由技术定义的由于micro—led芯片尺寸非常小,其长度和宽度甚至小于芯片高度,导致芯片高度大于固体晶面尺寸,不利于芯片固定在基板上所以相对于传统的led会增加一个激光剥离芯片基板的步骤
在整个显示行业,技术不断涌现目前市场主流技术有tft—lcd,amoled,qd—有机发光二极管,qled,mini—led,micro—led,micro—有机发光二极管
目前的显示技术可以简单地分为四类:液晶显示器,有机发光二极管,qled和微型led其他技术都是在此基础上的改进或过渡版本micro—led被认为是一种理想的显示技术,是新显示时代的终极目标,有望取代目前广泛使用的lcd和有机发光二极管
从黑白到高清彩色,crt技术满足了一代人影响世界的梦想从厚重到平板显示,lcd和有机发光二极管满足了人们对轻薄,便携,视觉友好的要求目前唯一能更贴近现实甚至欺骗人眼睛的下一代显示技术就是micro—led
业内人士认为,当多种显示技术集中起来,最终可能只有一两种技术主导市场,而最有前景的无疑是micro—led。
主流显示技术分类,图纸,外壳硬质技术参考资料,微型led显示屏研究报告,电子行业专业设备
为什么micro—led能得到这么高的评价因为它不仅具有led的大部分优点,还具有高亮度,高分辨率,高响应速度,低功耗,体积小,易拆卸,高柔性,无接缝等特点,可以覆盖大部分显示应用场景同时,它的响应速度可以达到几十纳秒,没有残影,没有寿命问题
此外,与lcd,有机发光二极管,qled等前辈相比,micro—led的主要性能参数更好。
先进显示中的技术对比和过渡技术已经大规模商业化。
micro—led还有一个近亲:mini—led,可以理解为led和micro—led之间的过渡技术由于技术原理非常相似,业界一般将两者归结为一条路线,有些情况下会统称为mled
mini—led作为一种前置技术,主要解决芯片尺寸断层的问题相关技术的发展可供micro—led借鉴,其芯片尺寸一般为75μ m ~ 300μ m
led全景
迷你led比微型led更容易实现不仅在芯片尺寸上更容易实现,而且在材料上也没有科学问题已经量产投入市场,苹果,三星,tcl等品牌已经实现大规模量产
但是,mini—led和micro—led的应用场景不同在市场上,mini—led一般以lcd背光的形式出现,并结合量子点技术实现高动态范围显示,而micro—led则直接用于制作显示像素简单来说,现在市面上的mini—led显示屏本质上就是lcd,mini—led只是lcd的陪衬,而micro—led显示屏是直接发光和成像的
自2018年以来,面板制造商陆续发布了使用mini—led作为背光的样机,产品尺寸从152.4mm~685.8mm不等迄今为止,mini—led背光显示器有1398mm,1651mm,1905mm和2159mm型号它可以达到8k分辨率和120hz刷新率的高指标,可以将现有显示器的对比度从10000∶1提高到100000 ∶ 1
mini—led产业化明确,已经有一定出货量2021年全球中等尺寸mini—led背光面板出货量达到740万片到2023年,智能汽车将成为mini—led的新阵地
基于微型led的背光产品发展路线
作为一种中间过渡,迷你led产业正在蓬勃发展,而微型led仍然是少数要让micro—led脱离回路有什么困难
是的,没那么容易。
micro—led什么都好,就是贵原因是制造工艺存在很多问题,难以大批量生产,良品率低,导致价格上涨
表面上看,micro—led芯片只是将led芯片小型化,但实际情况远比想象中困难从毫米级到微米级的转换过程,本质上就是led的小型化,薄膜化,矩阵化在这个过程中,材料生长,器件制备,驱动技术,生产工艺等步骤都发生了变化,最终导致质变
micro—led采用rgb色标因为是自发光元件,要制作微型led显示图像,需要制作三色发光芯片形成像素
可以用不同的材料制备不同颜色的微led芯片,如用于制备绿/蓝微led阵列的ingan/gan基材料,用于制备红微led阵列的alingap/gaas基材料,以及生长在蓝宝石,砷化镓和硅衬底上制备微led阵列的外延层。
从基板到产品,micro—led显示屏会经历外延生长,芯片制造,传质,性能测试四个过程。
微型发光二极管器件的制造工艺
微型led器件制造简介及难点,果壳硬质技术参考资料制表《激光与光电子学进展》,《电子工业专业设备》
技术上,芯片制备相关的材料和设备已经比较成熟,问题的症状出在制造工艺上。具体来说,micro—led的壁垒包括以下几点:
都是些小麻烦。
对于芯片来说,尺寸越小,制造难度越大,micro—led也是如此微型led芯片的尺寸太小在将其做成各种显示器件时,要考虑小尺寸的影响
为了获得小尺寸的微型led,需要采用小型化工艺技术使led芯片小型化,以满足应用要求微型工艺技术包括三条路径:芯片键合,晶圆键合和薄膜转移技术实现得越好,每英寸的像素就会越高
实现微型工艺技术有三种方式,包括制表,壳硬技术参考资料,micro—led技术路线图,已删除。
micro—led还有一个致命的问题需要面对:在小型化的过程中,经常会出现侧壁缺陷例如,同样的误差缺陷为2μm,250μm×250μm led的剩余可用率为97 %,而5μm×5μm微型led的剩余可用率仅为4%
错误导致芯片利用率显著降低。
此外,微led芯片尺寸越小,电感耦合等离子体的蚀刻面积与有效面积的体积之比越大,由蚀刻损伤引起的缺陷比例越高无辐射复合的比例逐渐增加,发光效率和使用寿命降低如果尺寸从400μm减小到20μm,电流密度的光效降低率可以达到50%这也会导致有源区肖克利红洞非辐射复合几率增加,辐射复合几率和发光效率降低,引入新的泄漏通道加剧器件的反向泄漏
芯片尺寸也使得难以提高驱动器与微型led阵列集成的效率和稳定性简而言之,量产led或mini—led的工艺可能不再适用于micro—led
巨额转让的困境
led的每个像素都是由点阵组成的,小led芯片组成的阵列间距基本相同微型led也是一样芯片制造完成后,大量的micro—led芯片必须定点转移到电路板上,这个过程就是巨量转移
与传统led不同的是,微型led的巨大转移不仅对转移精度,转移速率和颜色均匀性的控制要求更高,而且转移次数也更大4k的micro—led显示屏需要完成2000多万个micro—led芯片的倒装,而8k的micro—led显示屏已经达到数亿个
目前传质技术有多种技术方案,包括精确拾取技术,激光释放技术,流体自组装技术和辊式延伸技术等不同的技术有不同的特点,但它们都有一些缺点
微型led芯片传质模式
具体来说,精密拾取技术要求传送设备具有极高的精度和稳定性,激光释放技术在实施过程中可能会损伤芯片表面,降低成品率此外,激光设备价格昂贵流体组装技术需要三次完成转移,效率低,延伸技术可以在柔性基板上转移,但也需要三次才能完成巨大的转移
有些方法的收率在实验室可以达到99.99%,但离至少99.9999%的工业化要求还很远该行业正在寻找一种易于实施,高产量和更便宜的技术方案
缤纷色彩背后的挑战
为什么显示器可以如此丰富多彩因为rgb颜色体系在显示行业应用广泛,所以肉眼可见的大部分颜色都可以通过rgb三原色的叠加合成来实现想让micro—led正确刻画画面,就要做好配色,也就是全彩
微型led彩色化的九游会国际的解决方案主要有两种:一种是蓝源色转换方案,但色转换材料存在涂层均匀性,可靠性等问题,很少使用,另一种是直接使用led的rgb三基色方案,但对于micro—led来说,这种方案还不准备使用,需要相应调整led尺寸此外,由于各颜色波长均匀性的差异,还会面临光效和良率不足的问题
不同颜色技术产业链中的问题
制造微型led芯片并不意味着结束要让它真正出现在人们面前,必须在很多技术领域取得突破
和其他芯片技术一样,micro—led也会涉及到庞大的产业链和原材料,从原材料到点亮屏幕,可以分为上游,中游和下游每个环节都与最终产品息息相关,其中的关键技术包括驱动ic,驱动背板和封装
mirco—led显示,产业链行业正在获得动力。
作为终极目标,micro—led无疑是显示领域的明星。
从2000年开始,美国德州理工大学的一位教授提出了micro—led的概念,堪萨斯州立大学也在准备基于iii族氮化物的micro—led此后,学术界掀起了一股研究热潮尤其是2006年以后,开始成倍增长谷歌学术数据显示,截至目前,微led领域的文献有近6000篇
世界各地的研究机构和厂商也纷纷投入到micro—led的研究中在消费电子巨头的影响下,micro—led已经初步产业化
2012年,索尼发布了55英寸高清micro—led电视面板crystal led,这是第一款作为商业产品出现的产品,
2014年,苹果收购lux vue,进入微led技术研究这项技术才真正开始进入大众的视野
2018年,三星在ces上推出全球首款模块化拼接146英寸微型led电视the wall,
2020年12月,三星发布110英寸micro—led电视,
2021年1月,vuzix发布了首款商用micro—led ar智能眼镜。
从专利来看,2002—2014年,micro—led专利申请总量较少2017年以来,申请数量大幅增长
微型发光二极管的发展历史
由于许多技术问题,现阶段micro—led的整体市场规模有限业界预计,2024年micro—led将大规模商用
根据研究和市场的统计,2020年,micro—led的全球市场规模为10亿美元,预计到2027年将以77.1%的复合年增长率增长根据ggii的预测,2025年全球市场规模将超过35亿美元,预计2027年将超过100亿美元国内方面,大规模商用后有望冲击800亿元的市场规模
微led技术路线图
目前市场上micro—led的应用分为两个方向,一是以苹果为代表的可穿戴市场,二是以三星,索尼为代表的超大电视市场短期来看,市场将聚焦于超小型显示器从中长期来看,micro—led将跨越可穿戴设备,室内外大型显示屏,平视显示器,尾灯,ar/vr/mr,投影仪等领域
产业化企业主要包括三类:第一类是传统的led芯片和封装企业,如日亚,晶典流明等企业,第二类是tft—lcd,有机发光二极管等新型显示企业,如boe,第三类是终端企业,如索尼,三星,lg。
在产业化形式上,以合作为主,微led以定制设计为主,技术要求高,产业呈现高度融合的局面,面板,芯片,传质,驱动ic等厂商抱团发展。
国际上,相关融资也是此起彼伏,目标是大规模产业化。
2022年1—11月中旬,微领国际相关融资不完全统计,制表,果壳硬科技。
微led在国内也颇受欢迎,政策不断倾斜,投融资动作频繁据《2022 mini/micro led显示屏行业白皮书》显示,仅2022年1—8月,国内就有30多家企业做出投资动作,涉及金额总计415亿元
中国产业链上下游企业也在led,传质,彩色化,检测修复等关键技术上开展了技术合作,形成了boe 华灿光电,三安 华星光电,福彩 快创 auo 群创三大阵营同时,国内已启动可穿戴显示,高清移动显示,车载显示,高清大尺寸显示,超大尺寸拼接商用显示样机的r&d和试制
2022年1—11月中旬,micro—led国内相关融资不完全统计,制表是硬技术。
对于行业来说,micro—led的未来非黑即白从积极的方面来看,市场前景是光明的消极的一面,短期是一场销售的游戏
一方面,市场下行,面板行业是剁手风暴的第一批受害者消费电子产品的需求很差不知道大规模商业化后,这种情况会不会有所缓解
另一方面,对于普通消费者来说,他们更关注产品的性能,功能和价格,并不太在意采用哪种技术对于显示器厂商来说,最重要的可能是思考如何让更多的普通消费者感受到micro—led对生活的改变
参考资料:
季磊,张萍萍,陈乃军,等微型led显示屏的发展现状及技术挑战中国液晶与显示学报,2021,36 : 1101—1112doi: 10.37188/cjlcd.2021—0063
蔡可欣微型led显示屏量产的关键技术电子工业专用设备,2021
杨晓慧从2d到3d的突破——选择微led——未来——访福州大学特聘教授,国际信息显示学会首席财务官颜群博士光电子技术,2022,42 :167—168
常鹏,翟岳,巫娜,等.钾掺杂cspbcl3:mn钙钛矿量子点的荧光性质.中国液晶与显示杂志,2021,36 : 1352—1361doi: 10.37188/cjlcd.2021—0161
周露,郑华,张生浩,等微型led显示屏及其驱动技术的研究进展中国液晶与显示杂志,2022,37 : 1395—1410doi: 10.37188/cjlcd.2022—0157
洪继磊,陈乃军,王代青,等电视产品中微型led背光技术的进展与挑战中国液晶与显示杂志,2021,36 : 983—992doi: 10.37188/cjlcd.2021—0042
田鹏飞,麦建德,顾义德,等.柔性垂直ingan微发光二极管阵列的制备,表征及应用.发光材料与应用,2002 .光学快报,2016,24:699—707。doi: 10.1364/oe.24.000699
周露,郑华,张生浩,等微型led显示屏及其驱动技术的研究进展中国液晶与显示杂志,2022,37 : 1395—1410doi: 10.37188/cjlcd.2022—0157
,徐文伯,,史明明,张子博,庞二月,,邵,徐辉微型发光二极管研究进展综述中国照明电器,2020 :10—17 21
黄玉刚,项娥丽,邓明友,等.微型发光二极管,微发光二极管和有机发光二极管显示器的现状和发展前景.光:科学amp应用程序,2020,9:105。doi: 10.1038/s41377—020—0341—9
王晓华,王晓明.基于半导体发光二极管的发光性能研究.发光材料与应用,2003.激光放大器,光子学评论,2019,13:1900141。多伊:10.1002/升
,黄,,毕赣,,微型led显示和驱动集成电路技术微纳电子与智能制造,2021,3 :24—31
金世祥,李军,李建中,等氮化镓微盘发光二极管应用物理学通讯,2000,76: 631—633
鲁·微led谁主沉浮中国电子报,2022—06—14
广东晶科电子股份有限公司:ipo并在科创板上市。
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