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【科普】Micro LED 来了 你的职位还在吗?

业绩榜 2019-11-30 07:47:58

据业界权威预估,Micro LED有可能将在5年内量产。果真如此,说句耸人听闻的话,现在的LED显示屏行业定会产生很大的变化。也许,你的职位就此不保了。



那么,Micro LED到底是什么鬼?是不是真有那么可怕吗?今天我们就从大屏幕的角度,为大家扒一扒Micro LED的前生今世。

   

起源


早在2014年,苹果收购了一家以研发Micro LED为主的微型公司LuxVue Technology,自此Micro LED走入大众的视野。但是苹果公司的研发重心在于小面积的显示,例如IPhone & Apple watch苹果手机、手表。因此,对于我们LED大屏幕显示来说,好像离得有点远。


但是,没过多久,2016年,显示行业的带头大哥SONY公司,开始在全球各大展会上展出的Micro LED 技术,以其卓越的显示效果,真正引起了整个行业的震撼。


显示技术终结者?

LED显示具有高亮度、单点可控、色彩饱满、节能环保、寿命长等优势,也是当今唯一的一种可以用于户外的显示技术。从现存的显示技术来看,Micro LED如果可以实现量产,必将独步武林,秒杀液晶LCD和OLED,成为现在任何一种显示技术的终结者。


LCD最大的问题第一是不适合户外,第二是没有办法把面积做大,而拼接显示又会产生拼缝,而这两点都是Micro LED的优势,同时,Micro LED的耗电量也只是LCD的十分之一。


与OLED相比较,因为Micro LED是无机的,所以寿命会更长。同时它的耗电量是OLED的一半,户外显示效果更好,还能和OLED一样做成柔性可弯曲的曲面。


更为重要的一点,Micro LED还可以同时具备发光能力与感测能力,也就是说,他还可以整合传感器的功能。因此,Micro LED的应用还有很多可以想象的空间。


从目前来看,Micro LED的性能几乎是无懈可击的,具有所有显示技术的优点。

  

Micro LED是什么?


说白了,这个Micro LED 技术最基本的显示原理,就是我们现在的LED显示技术,只是要把最基本的显示单位LED灯珠,继续做小,做到极致的小,小到微米甚至纳米,小到传统的LED生产制造的技术望尘莫及,小到彻底颠覆现在的技术。



那么,到底多小才称得上是Micro LED


对不起,现在业界还没有统一的标准答案。


但是,先可以给大家介绍一些像素密度和晶片大小的概念和关系:


1、 小间距LED的极限:根据业绩榜的定义以及行业内普遍认可的概念,指的是点间距P2.5及以下的,称为小间距LED。表贴技术的小间距LED 到达P1.0基本就不具备市场竞争力了,现在业内多家厂商研发的COB封装技术,更具竞争力,预计可以做到P0.5。但是,再往下也很难了。


2、 Micro LED表示像素密度的常用单位是PPI (Pixels Per Inch),即每英寸的像素数量。这个数值越高,点间距越小,显示的画面也就越细腻。下面给大家做个对比:





目前能查到的世界最高记录是:加拿大企业VueReal宣称开发出了一款4K微型LED显示屏,像素密度高达6000 PPI。(看到这个数字,我一直认为自己眼花了。)



3、 当像素密度在432PPI时,以OLED为例,像素间距为118um*118um(微米) ,每个像素由RGB三色组成,那么子像素红与蓝的芯片大小是27um*27um;绿是19um*19um


而我们现在传统制程的最小芯片尺寸大约为125 um * 100 um. 因为以含蓝宝石基板的LED来说,再切小会因劈裂问题而影响良率,所以,极限也就大致如此了。


根据以上的推演,到了Micro LED阶段,是基于芯片尺寸进行定义的。业内有人把Micro LED 定义为芯片尺寸小于100um 或者50um。也有一种说法是,基于挑战现有的技术,认为只有到了20-30um才能称为真正具有颠覆意义的Micro LED。


技术实现和瓶颈


这段的技术名词比较多,各位能不能看明白都要假装记住一些,方便以后跟人聊天时,不经意的甩出几个术语。


    Micro LED面板技术实现路径:


   上图中最核心关键的是第一和第二步。


    第一步,LED晶片的微缩制程。目前有三种技术途径可实现微缩制程:Chip Bonding(芯片焊接)、Wafer Bonding(晶片焊接)、Thin film transfer(薄膜转移)。但是只有后两种可以实现巨量转移。


通过晶片微缩制程,业界已有多家的技术水平可以把芯片做到的50-100um。Sony公司的CLEDIS芯片尺寸达到20um, 苹果的技术水平是10um. 另外,实验室里,也已经成功做到3um 甚至1um


    第二步, 就是巨量转移技术,如何把数量庞大的微米级的芯片转移到电路基板上,也是Micro LED目前最大的技术瓶颈。巨量转移技术涉及到生产设备精密度、制程良率、产出速度、检测设备及仪器的精确稳定性、坏点维修方式、制程加工成本的降低等。涉及的产业横跨LED、半导体、面板上下游供应链,技术门槛相当高。



举个例子,关于产出速度。目前用于制造传统LED显示屏的固晶机,每秒可在基板上贴装1到10个LED,通过目前的方法生产全高清200万像素的100英寸显示器需要30多天。日前,韩国机械和材料研究所研发出一项卷轴专利技术,这种滚动转移工艺每秒可以转移10,000余个LED,可在一个小时内完成整个过程。


诚然,Micro LED还有很长的路要走。除了上述的量产制程挑战以外,芯片本身的一致性以及如何维修等,都还是尚待解决的难题。但是,对于我们大屏显示而言,因为像素密度相对较低,所以,也是最容易取得突破的地方。Sony就是因为在研发Micro LED电视应用上遇到了巨大的困难,才转而把此技术应用到了大屏幕。所以,Micro LED技术依然值得我们LED大屏显示行业高度关注。


产业布局

受到Micro LED巨大的市场前景的诱惑,全球科技大厂以及重量级研究机构,都积极投入资源研究技术与应用。在此领域角逐的厂商有传统的显示面板企业、LED企业和新兴的技术公司。同时,地区分布也有一定的特性。


韩国


以三星和LG为代表的韩国企业,一直是OLED的倡导者。OLED初步取得成果,正是他们刚刚开始在OLED上获得收益的时候。因此,韩国对Micro LED持审慎的态度。但是,他们也不希望被新技术所抛弃,所以,时刻关注着Micro LED的动向。甚至,一度传言三星欲收购台湾的Micro LED技术公司PlayNitride。后公司出面澄清并无此事。但估计此类的传闻未必都是空穴来风。


欧美


苹果公司正是不甘于OLED技术被三星所控制,所以才在Micro LED技术上亲自操刀,直接把LuxVue归入旗下。苹果公司是Micro LED技术最有力的推动者。同时,欧美市场一直是最有利于新产品、新技术生长的沃土,科技实力、人才、经营环境都有优势,许多有创意的技术都来源于此。


日本


Sony公司在显示行业一直是神一样的存在,他们潜心研究Micro LED已有多年。同时,貌似默默无闻的夏普,也在暗中使劲。今年上半年,台湾鸿海宣布布局Micro LED,其入资的美国eLux公司,两位技术负责人就是来自于夏普的美国实验室。所以,日本也是Micro LED的积极倡导者。


中国台湾


最近几年显示面板的生意,几乎都是被中国大陆和韩国厂商抢走了。台湾绝不甘心落后。所以,在 Micro LED技术上,台湾非常的积极。LED芯片厂商晶元光电、液晶面板的双龙头友达光电和群创光电等公司都积极地投入Micro LED相关技术的开发。鸿海从资本层面在海外布局。同时,苹果公司在台湾龙潭设立了Micro LED研发工厂,也说明了台湾在Micro LED上的实力。


最新的进展是,台工研院下属的电子与光电子系统研究实验室日前联合了三家公司合作开发Micro LED面板,包括芯片厂商晶电下属公司PlayNitride、驱动器IC设计公司聚积、以及PCB制造商Unimicron Technology。三家公司分别负责芯片、驱动、PCB电路,而巨量转移技术则是由工研院实验室主导。


中国大陆


大陆的面板企业,多数投入巨资在LCD的N代线。京东方又刚刚上马了OLED的生产线,赚钱忙的不亦乐乎,似乎还没有顾得上Micro LED的研发。况且,大陆也一直在原创显示技术上不具备优势。这次,反而是LED的厂商态度更积极一些。芯片厂商三安、华灿都已经宣布在Micro LED领域布局,具体的进展还没有公布。但总体来说,大陆到目前为止,并没有在此领域取得有利地位。


文章快要结束了,不知道各位有没有注意到,Micro LED生产制造的是面板,并且是芯片厂商才能参与的游戏。那么,封装呢?屏厂呢?咳咳,我也不知道…… 反正Micro LED到目前为止,还没有一个成功应用的案例。




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