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长江后浪推前浪,Micro LED势头太猛冲击OLED市场
2019-11-18

导读:Micro LED,即微发光二极管显示器,机构是微型化LED阵列,也就是将LED结构设计进行播磨花、微小化与阵列化,体积约为目前主流LED大小的1%,每一个画素都能定址、单独发光,将画素的点距降数量级低到微米。


Micro LED被视为继LCD和OLED之后最为可能颠覆显示行业的新一代技术,似乎要取代市场对OLED的看法。




Micro LED备受看好 OLED或将无法普及

Micro LED,即微发光二极管显示器,机构是微型化LED阵列,也就是将LED结构设计进行播磨花、微小化与阵列化,体积约为目前主流LED大小的1%,每一个画素都能定址、单独发光,将画素的点距降数量级低到微米。




Micro LED

Micro LED来源于LED,却与OLED相同,也具有自发光优势,但却性能却比OLED更加优化,功耗低、亮度高、具有超高的解析度与色彩饱和度、响应速度更快,使用寿命更长、效率较高等等。其中功耗约为LCD的10%,OLED的50%,尤其是Micro LED的亮度比OLED高30倍,解析度更是可以达到1500PPI像素密度。


Micro LED冲击下OLED或将无法普及

目前苹果和Sony都在积极布局MicroLED生产线,并在一众开发Micro LED的厂商中处于领先地位。不同的是,作为最早做Micro LED的商家Sony主要致力于大屏Micro LED的生产,而苹果发展方向则是小尺寸的Micro LED。与此同时,三星、LG、夏普等国际大厂以及中国台湾的一些厂商,如:友达光电、群创科技、晶电等也开始投资Micro LED。


Micro LED的应用

因为Micro LED的像素大、亮度高和功耗低等优点,所以它主要目前的应用方向就是智能可穿戴设备、VR和AR设备、商用拼接显示屏和公共显示屏等领域。随着技术的成熟和门槛的降低,未来应该还会有更好地发展,并且苹果公司尤其钟爱Micro LED,甚至有分析师认为苹果只把OLED视为过渡,而Micro LED才是其真爱。




Micro LED的应用

此前,OLED一直被各大显示业巨头纷纷看好,在经过多年的发展之后,终于拨开云雾见月明,在今年得到快速发展,有望取代LCD在市场的地位。却没想到,半路杀出了Micro LED这匹黑马。OLED目前还在发展中,而Micro LED的出现必然会冲击到OLED的普及,若Micro LED的发展能够追赶上OLED,那最终谁才是能颠覆显示产业的技术,仍待考究。


LED技术已经发展了近三十年,最初只是作为一种新型固态照明光源,之后虽应用于显示领域,却依然只是幕后英雄——背光模组。如今,LED逐渐从幕后走向台前,迎来最蓬勃发展的时期。如今它已多次出现在各种重要场合,在显示领域扮演着越来越重要的角色。



LED之所以能够成为当前的关注焦点,主要归功于它许多得天独厚的优点。它不仅能够自发光,尺寸小,重量轻,亮度高,更有着寿命更长,功耗更低,响应时间更快,及可控性更强的优点。这使得LED有着更广阔的应用范围,并由此诞生出更高科技的产品。




如今,LED大尺寸显示屏已经投入应用于一些广告或者装饰墙等。然而其像素尺寸都很大,这直接影响了显示图像的细腻程度,当观看距离稍近时其显示效果差强人意。此时,micro-LEDdisplay应运而生,它不仅有着LED的所有优势,还有着明显的高分辨率及便携性等特点。


当前micro-LEDdisplay的发展主要有两种趋势。一个是索尼公司的主攻方向——小间距大尺寸高分辨率的室内/外显示屏。另一种则是苹果公司正在推出的可穿戴设备(如AppleWatch),该类设备的显示部分要求分辨率高、便携性强、功耗低亮度高,而这些正是micro-LED的优势所在。


Micro-LEDdisplay已经发展了十数年,期间世界上多个项目组发布成果并促进着相关技术进一步发展。例如,2001年日本SatoshiTakano团队公布了他们的研究的一组micro-LED阵列。


该阵列采用无源驱动方式,且使用打线连接像素与驱动电路,并将红绿蓝三个LED芯片放置在同一个硅反射器上,通过RGB的方式实现彩色化。该阵列虽初见成效,但也有着不容忽视的缺点,其分辨率与可靠性都还很低,不同LED的正向导通电压差别比较大。


同年,H.X.Jiang团队也同样做出了一个无源矩驱动的10×10micro-LEDarray。这个阵列创新性的使用四个公共n电极和100个独立p电极。并采用复杂的版图设计以尽量最优化连线布局。虽然显示效果有一定的进步,但没有解决集成能力低的问题。




另一个比较突出的成果是在2006年由香港科技大学团队公布的。同样采用无源驱动,使用倒装焊技术集成Micro-LED阵列[3]。但是同一行像素的正向导通电压也差别比较大,而且当该列亮起的像素数目不同时,像素的亮度也会受到影响,亮度的均匀性还不够好。




2008年,Z.Y.Fan团队公布另一个无源驱动的120×120的微阵列,其芯片尺寸为3.2mm×3.2mm,像素尺寸为20×12μm,像素间隔为22μm。尺寸方面已经明显得到优化,但是,依然需要大量的打线,版图布局仍然十分复杂。


而同年Z.Gong团队公布的微阵列,依然采用无源矩阵驱动,并使用倒装焊技术集成。该团队做出了蓝光(470nm)micro-LED阵列和UVmicro-LED(370nm)阵列,并成功通过UVLED阵列激发了绿光和红光量子点证明了量子点彩色化方式的可行性。





此外,在该年,B.R.Rae团队成功集成了Si-CMOS电路,该电路可为UVLED提供合适的电脉冲信号,并集成了SPAS(singlephotoavalanchediode)探测器,主要应用于在便携式荧光寿命读写器。然而其驱动能力比较弱,且工作电压很高。


2009年,香港科技大学Z.J.Liu所在团队利用UVmicro-LED阵列激发红绿蓝三色荧光粉,得到了全彩色的微LED显示芯片。2010年该团队分别利用红绿蓝三种LED外延片制备出360PPI的微LED显示芯片[8],并把三个芯片集成在一起实现了世界上首个去背光源化的全彩色微LED投影机。




之后,Z.J.Liu所在的香港科技大学团队与中山大学团队合力将微LED显示的分辨率提高到1700PPI,像素点距缩小到12微米,采用无源选址方式+倒装焊封装技术[10]。与此同时他们还成功制备出分辨率为846PPI的WQVGA有源选址微LED显示芯片,并在该芯片中集成了光通讯功能。


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