《Mini LED与Micro LED最新定义及技术剖析》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-07-08
  • Mini LED以及Micro LED等新兴显示技术,为低迷已久的LED产业带来新的曙光。随着各家厂商这两三年来猛下苦功磨练技术,并积极结盟上下游产业推动生态圈发展,Mini LED及Micro LED的技术成果开始一一展现。现在市场上已可见到搭载Mini LED背光技术的显示产品,Micro LED的示范技术也持续突破演进。
    科技业的指标性品牌苹果今年传出在台湾地区加码投资Micro LED研发的消息,同时也不断有消息指出,苹果将在2020、2021年间推出使用Mini LED技术的iPad、MacBook产品。各界于是看好在大厂带动下,会吸引更多品牌引进Mini LED显示技术,带动需求步步高升。
    而在Mini LED及Micro LED显示技术不断演进,LED芯片的尺寸愈来愈精细的情况下,集邦咨询LED研究中心(LEDinside)针对当前的业界规格,提出最新的Mini LED及Micro LED定义标准,以及目前两者的技术进展跟难题。
    Micro LED与Mini LED起源及定义
    Micro LED显示技术将传统的LED设计结构微小化到微米(micron/μm)等级,移除蓝宝石衬底,并将这些微小的芯片阵列化,成为可以单一驱动控制的显示像素,实现高亮度、低能耗、高分辨率及高饱和度的显示效果。
    Micro LED技术原型来自于Sony在2012年发布的Crystal LED Display,在55吋的显示器上采用了622万颗Micro LED打造出高分辨率的显示像素。
    然而,当时的制作方式是以单颗LED嵌入方式制造,耗时费力,也凸显出Micro LED的关键制造难题。
    因此,LED厂商晶电则提出了Mini LED的概念,同样将尺寸缩小,但保留蓝宝石基板,因此仍可采用现有的设备制作,生产难度及成本皆比Micro LED低,更能尽快进入商用市场。
    过去LEDinside将100微米(micron/μm)作为Micro LED及Mini LED的尺寸分界,定义芯片尺寸在100微米以上的为Mini LED,小于100微米的则是Micro LED。然而,由于近来相关技术持续进展,厂商已经能够制造出尺寸小于100微米但仍带有蓝宝石衬底的Mini LED产品。因此,LEDinside重新将Micro LED的尺寸界定为75微米以下,且不带蓝宝石衬底。

    Micro LED及Mini LED技术特色及当前技术挑战
    尽管一开始有人认为Mini LED是显示技术朝向Micro LED演进的过度阶段,但随着Mini LED逐渐成熟,也开始走出自己的市场定位,目前主要应用在多区背光显示器以及大型RGB小间距显示器。
    在背光应用方面,Mini LED背光显示能够以全矩阵式的方式进行分区调光,如低分辨率的黑白画面,强化显示画面的高对比度以及高分辨率,达到HDR效果。同时Mini LED的芯片尺寸又持续下修,能增加控光区域,让画面更加细致。
    另一个Mini LED应用主力则是RGB小间距显示器,以小尺寸封装Mini LED打造出显示像素间距低于P1.0mm的大尺寸显示屏幕,有机会创造新的显示屏主流规格。
    而无论是分区背光显示技术还是RGB小间距显示器,使用到的Mini LED芯片数量相较于传统应用增加数万倍,对于芯片的检测分选以及后续打件转移的要求于是大幅提升,传统取放技术Pick & Place虽然能沿用,但良率跟速度不及新设备。今年大幅扩厂的晶电则是以后段制程为重心,采购大量转移打件设备,还有分选检测的机台,目的是加速Mini LED放量。
    而持续研发中的Micro LED显示技术则可能开创出全新的应用领域,移除蓝宝石基板且更微缩的Micro LED,不仅更薄、更轻,还有机会整合在不同材料上。目前备受关注的显示应用包括AR/VR设备、车用屏幕、高分辨率穿戴产品等。
    为了进一步实现梦幻的Micro LED显示产品,现阶段厂商的目标放在持续优化技术并降低生产成本。由于Micro LED芯片尺寸更加微缩,发光效率需要再强化,超小尺寸也很难通过既有设备处理,因此无论是在LED制造、转移、检测等方面,都有赖上下游厂商结盟配合。若是能与半导体材料以及设备厂商一同拓展,则有机会事半功倍。

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5月份,首尔半导体称其在MicroLED领域已经进入了商业化量产的阶段。通过旗下子公司SeoulViosys已经能够批量生产全光色的RGBLED芯片。同时,首尔半导体已经成功地开发了巨量转移技术,能够将MicroLED成功的移转到PCB或是玻璃背板的任何背板上。 苹果加快推进MicroLED技术商用化 6月份,苹果宣布计划投资约3.34亿美元在台湾地区竹科龙潭园区建设新厂,用于生产Mini/MicroLED显示面板。12月最新消息显示,苹果计划继续携手晶电龙潭厂朝MicroLED技术发展,近期龙潭厂不断移入设备以及开设新产线,以提前部署后年应用。 錼创计划筹建立第二条MicroLED生产线 8月份,台湾地区MicroLED开发商錼创宣布计划筹集5000万美元建立其第二条MicroLED生产线。錼创希望在2021年第2季度或第3季度开始在新生产线中进行批量生产。这条新生产线将使该公司的MicroLED生产能力扩大2到3倍。 欧司朗携手京瓷开发MicroLED驱动技术 8月12日,欧司朗和日本显示器制造商京瓷在MicroLED显示器领域共同设计了一种电流与PWM混合驱动的新技术。两家公司表示,可以使用这种新的驱动方案来避免使用较低的像素电流通过MicroLED芯片,从而减少低灰度水平下的亮度偏差和颜色偏移。 CREE与车厂Valeo共同打造MicroLED车头灯 10月份,CREE与Valeo合作打造像素达到4000的ADBMicroLED车头灯,已经进入测试阶段。目前问世的MicroLED像素阵列头灯产品,像素数量多在千位数,并且正逐渐朝万级发展。 夏普拆分显示技术部门,成立MicroLED新公司 10月份,夏普剥离旗下的显示业务部门,并成立一家新的公司SDTC。剥离后成立的新公司SDTC,除了将接管夏普现在的LCD面板工厂以及OLED研发线,还将专注于MicroLED技术研发。 利亚德MicroLED显示产品投入量产 10月29日,利亚德与台湾晶元光电合资设立的利晶微电子正式进入投产。据悉,目前利晶投产及产能规化处在第一阶段。第一期投放期为2020-2022年,预计2022年达产后产能将达到自发光模组1600kk/月,背光模组20000套/月。 另外,12月4日,利亚德拟定增募集资金不超过15.18亿元投建MicroLED显示技术开发等项目。利亚德表示,该项目实施将解决MicroLED显示屏的核心技术问题,推动MicroLED显示技术发展和产业化。 京东方正进行MicroLED转印环节的技术开发与生产 10月份,京东方在投资平台上表示,公司此前与美国公司Rohinni合资成立BOEPixey,共同生产用于显示器背光源的MicroLED解决方案。目前,合资公司正在进行MiniLED/MicroLED转印环节的技术开发与生产,该技术可以达到每秒50颗的转印速度。 京东方看好MicroLED在小型可穿戴显示器和大型显示器市场中的应用。在专利布局方面,截至今年5月,京东方在MicroLED领域上已有200多项相关专利。 CompoundPhotonicsMicroLED工厂开业 11月16日,美国MicroLED解决方案供应商CompoundPhotonics(CP)宣布其MicroLED制造工厂启动。据介绍,该工厂可直接采用专业的制造设备和测量设备来助力MicroLED组装、接合、集成和试生产等先进制程的开发。 MicroLED产品 TCL推出132英寸4KMicroLED显示器 在1月份的CES2020上,TCL展出了其最新打造的132英寸4KMicroLED显示器。该显示器由2400万颗LED组成,由聚积科技提供48通道驱动IC。 同时,TCL旗下子公司TCLVERYLighting展出一款透明的RGBMicroLED显示器。屏幕尺寸仅48*48mm,LED芯片尺寸仅100*60μm。该款显示器与亿光电子合作,希望未来能导入车载的显示器作为信号指示用途。 Lumens推139英寸4KMicroLED显示器 同样在CES2020展上,韩国LED厂Lumens推出139英寸的4KMicroLED显示器,点间距约为P0.8mm,利用该模块制作成车载面板,可以呈现出高对比的显示效果。此外,Lumens还展出过一款0.57英寸的MicroLED显示器,尺寸仅10um,搭配CMOS背板驱动的单色MicroLED显示器,有蓝色和绿色两款。 友达携手錼创发力车用MicroLED显示屏 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