Micro LED è una nuova generazione di tecnologia di visualizzazione che è più luminosa e luminosa della tecnologia OLED esistente, ma consuma meno energia. A maggio 2017, Apple ha iniziato lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologia di visualizzazione. Nel febbraio 2018, Samsung ha lanciato i Micro LED TV al CES 2018.
Caratteristiche del micro LED
I micro LED sono più luminosi ed efficienti rispetto alle tecnologie OLED esistenti, ma consumano meno energia. Le eccellenti proprietà di MicroLED lo renderanno disponibile su TV, iPhone e iPad.
Cronologia dei micro LED
Parlando di Micro LED, dobbiamo iniziare con l'applicazione del modulo di retroilluminazione del display TFT-LCD. Quando l'LCD TFT-ha iniziato a prosperare negli anni '90, alcuni produttori hanno utilizzato i LED come retroilluminazione a causa della loro elevata saturazione del colore, risparmio energetico e sottigliezza. Tuttavia, a causa di fattori quali costi elevati, scarsa dissipazione del calore e bassa efficienza fotoelettrica, non è stato ampiamente utilizzato nei prodotti LCD TFT-.
Fino al 2000, il processo, l'efficienza e il costo della tecnologia LED bianca con fosfori stimolati da chip LED a luce blu hanno iniziato a maturare; quando sono entrati nel 2008, i moduli di retroilluminazione a LED bianchi hanno mostrato una crescita esplosiva, sostituendo quasi completamente il CCFL in pochi anni. Il campo di applicazione si estende da telefoni cellulari, tablet computer, monitor desktop a TV e così via.
Tuttavia, a causa del principio di visualizzazione non{0}}auto{1}}luminosa dell'LCD TFT-, la sua trasmittanza a celle aperte è di circa il 7% o meno, con conseguente bassa efficienza fotoelettrica del TFT{{4 }}LCD; e la saturazione del colore fornita dal LED bianco non è ancora buona come quella di tre-LED primari. , La maggior parte dei prodotti LCD TFT-sono solo il 72% NTSC circa; inoltre, nell'ambiente esterno, la luminosità dell'LCD TFT-non può essere aumentata a più di 1000 nit, con conseguente scarso riconoscimento dell'immagine e del colore, che è un grave difetto dell'applicazione. Pertanto, è in fase di sviluppo anche un'altra tecnologia di display a LED o display a micro LED che utilizza direttamente tre LED a colori primari come pixel di visualizzazione auto{10}}luminosi.
Principio della tecnologia Micro LED
Il principio di visualizzazione di Micro LED Display è quello di rendere il design della struttura LED sottile, miniaturizzato e allineato e la sua dimensione è solo di circa 1 ~ 10 μm; quindi il Micro LED viene trasferito al substrato del circuito in lotti e il substrato può essere rigido, morbido È un substrato trasparente e opaco con buone proprietà; e quindi il processo di deposizione fisica viene utilizzato per completare lo strato protettivo e l'elettrodo superiore, quindi il substrato superiore può essere confezionato per completare un display MicroLED con una struttura semplice.
Per realizzare un display, la superficie del wafer deve essere trasformata in una struttura a matrice come un display a LED e ogni punto pixel deve essere indirizzabile e controllabile e pilotato individualmente per illuminarsi. Se è guidato da un circuito semiconduttore di ossido di metallo complementare, è una struttura di indirizzamento attivo e la tecnologia di confezionamento può essere passata tra il chip dell'array Micro LED e il CMOS.
Dopo aver completato l'incollaggio, il Micro LED può migliorare la luminosità e il contrasto integrando l'array di microlenti. L'array Micro LED è collegato agli elettrodi positivi e negativi di ciascun Micro LED tramite elettrodi a griglia positivi e negativi sfalsati verticalmente. Gli elettrodi vengono eccitati in sequenza e i Micro LED vengono accesi mediante la scansione per visualizzare le immagini.
La struttura tipica di Micro LED è - diodo a giunzione PN, che è composto da materiale semiconduttore a gap di energia diretta. Quando viene applicata una polarizzazione diretta agli elettrodi superiore e inferiore del Micro LED, facendo passare la corrente, gli elettroni e le lacune si ricombinano nella regione attiva, emettendo un unico colore di luce. L'FWHM della lunghezza d'onda dominante dello spettro Micro LED è di circa 20 nm, che può fornire una saturazione del colore estremamente elevata, raggiungendo solitamente il 120% di NTSC.
E dal 2008, l'efficienza di conversione fotoelettrica dei LED è stata notevolmente migliorata e più di 100 lm/W è diventato uno standard di produzione di massa. Pertanto, per l'applicazione del display Micro LED, grazie alle sue caratteristiche di visualizzazione auto-luminose, con una struttura semplice quasi senza componenti{3}}che consumano luce, un design del display a basso consumo energetico o alta luminosità può essere facilmente realizzato.
Questo può risolvere i due problemi principali delle attuali applicazioni di visualizzazione. Uno è che oltre l'80% del consumo energetico di dispositivi indossabili, telefoni cellulari, tablet e altri dispositivi è sul display e la tecnologia di visualizzazione a bassa-alimentazione può fornire una maggiore durata della batteria; la seconda è la luce ambientale. Il problema è che l'immagine sul display è sbiancata e il riconoscimento è scarso e la tecnologia di visualizzazione ad alta-luminosità può ampliare la sua gamma di applicazioni.
Vantaggi dei micro LED
Elevata luminosità, basso consumo energetico, ultra{0}}alta risoluzione e saturazione del colore. Il più grande vantaggio di Micro LED deriva dalla sua caratteristica più grande, il micron-livello di passo, ogni pixel può essere indirizzato, controllato e guidato per emettere luce in un unico punto. Rispetto ad altri LED, in termini di efficienza luminosa, Micro LED è attualmente il più alto, e c'è ancora spazio per miglioramenti significativi; in termini di densità di energia luminosa, Micro LED è anche il più alto e c'è ancora spazio per miglioramenti. Il primo è favorevole al risparmio energetico dei dispositivi di visualizzazione e il suo consumo energetico è di circa il 10% dell'LCD e il 50% dell'OLED; quest'ultimo può salvare la superficie limitata dei dispositivi di visualizzazione e implementare più sensori. L'attuale risultato teorico è che i Micro LED rispetto agli OLED, per ottenere la stessa luminosità del display, è richiesto solo il 10 percento circa dell'area di rivestimento di quest'ultimo. Rispetto all'OLED, che è anche un display auto{5}}luminoso, la luminosità è 30 volte superiore e la risoluzione può raggiungere 1500 PPI (densità dei pixel), che equivale a 5 volte i 300 PPI utilizzati dall'Apple Watch.
lunga vita. Poiché Micro LED utilizza materiali inorganici e ha una struttura semplice, non consuma quasi luce e la sua durata è molto lunga. Questo punto è incomparabile con l'OLED. Come materiale organico e sostanza organica, OLED ha i suoi difetti intrinseci, vale a dire durata e stabilità, ed è difficile da confrontare con QLED e MICROLED di materiali inorganici.
C'è molto spazio per la riduzione dei costi. Attualmente, la tecnologia di micro{0}}proiezione si basa principalmente su tre tecnologie: Digital Light Processing (DLP), display a cristalli liquidi riflettente su substrato di silicio (LiquidCrystalonSilicon, LCoS) e scansione MEMS (MEMS Scanning), ma queste tre le tecnologie devono utilizzare esterne La sorgente luminosa rende difficile ridurre ulteriormente il volume del modulo, e anche il costo è elevato. Al contrario, il microdisplay Micro LED auto{1}}illuminante non necessita di una fonte di luce esterna e il sistema ottico è più semplice, quindi presenta vantaggi in termini di miniaturizzazione del volume del modulo e riduzione dei costi.
Ampia gamma di applicazioni. Micro LED risolve diversi problemi importanti. Uno è che l'80 percento del consumo energetico dei tablet consumer, inclusi smartphone e dispositivi indossabili, è sul display. I display a micro LED a basso consumo energetico prolungheranno notevolmente la durata della batteria. Per l'applicazione del display Micro LED, grazie alle sue caratteristiche di visualizzazione auto-luminose, combinate con una struttura semplice con quasi nessun componente di consumo di luce-, può facilmente realizzare bassa-potenza o alta -design del display con luminosità. In secondo luogo, la forte luce ambientale fa sbiancare l'immagine sul display e il grado di riconoscimento si deteriora. La tecnologia di visualizzazione ad alta-luminosità di Micro LED può risolvere facilmente questo problema e ampliare la sua gamma di applicazioni.
Com'è la filiera del Micro LED
Per un prodotto con display Micro LED, i suoi componenti di base sono il substrato TFT, ultra{0}}micro LED die e driver IC. I tre hanno una caratteristica comune, ovvero un gran numero di eredità dalle industrie LCD e LED esistenti. Pertanto, il Taiwan Industrial Research Institute ritiene di avere il vantaggio dell'intera catena industriale.
Tuttavia, le regioni con la stessa base industriale includono anche la Corea del Sud, la Cina continentale e il Giappone. Tra questi, la leadership e la perfezione del Giappone nei materiali e nelle attrezzature a monte superano di gran lunga quella di Taiwan in Cina. Tuttavia, l'interesse dei colleghi giapponesi per i Micro LED non è così alto come quello dell'industria taiwanese.
Perché altre regioni con basi industriali comparabili o migliori sono meno entusiaste dei Micro LED rispetto a Taiwan? La risposta è divisa in due livelli: il primo è che le società di visualizzazione in Cina continentale, Corea del Sud e Giappone sono attualmente la cosa più impegnata da fare è OLED. In secondo luogo, Micro LED ha un processo difficile che altri settori dell'elettronica utilizzano raramente - microtrasferimento di massa- (chiamato anche trasferimento di massa). Una delle più grandi mosse nel settore dei micro LED di Taiwan è la creazione di un'alleanza industriale di "massiccio micro{2}}trasferimento" nel dicembre 2016 con il Taiwan Industrial Technology Research Institute come unità principale.
Che tipo di tecnologia è il "trasferimento di massa"? In poche parole, sul substrato del circuito TFT delle dimensioni di un'unghia, in base alle specifiche necessarie dell'ottica e dell'impianto elettrico, da tre a cinquecento o anche più microchip LED a tre colori primari rossi, verdi e blu{0}} sono saldati uniformemente e il tasso di errore del processo consentito è solo di centinaia di migliaia. una parte.
Per il processo di Micro LED, molte persone credono che l'esperienza possa essere appresa dai tradizionali schermi LED. Tuttavia, Micro LED è molto diverso dai tradizionali prodotti con display a LED. Rispetto al tradizionale display a LED, le principali differenze di Micro LED sono: 1. Il grado di precisione è migliorato di decine di volte; 2. Il processo di integrazione è cambiato da inserimento diretto, montaggio superficiale, confezionamento COB, ecc. a "micro{2}}trasferimento di massa"; 3. La riparabilità del difetto è quasi pari a zero; 4. Il backplane è passato da un circuito stampato a un substrato TFT utilizzato nei display a cristalli liquidi e OLED, o un substrato di silicio a cristallo singolo utilizzato nella CPU e nella memoria.
Cioè, rispetto ai tradizionali display a LED, i Micro LED sono diversi in ogni aspetto, come die, packaging, processo di integrazione, backplane e driver. Pertanto, si può vedere che la popolarità dei prodotti Micro LED non ha guadagnato nessun tradizionale grande schermo a LED. dichiarazione del produttore.
Infatti, oltre ai "componenti dell'elemento" come die, backplane TFT e IC, che sono ereditati da die LED (come Sanan), display a semiconduttore (come BOE) e società di progettazione di circuiti integrati (come Accumulation, Qijing), ecc., Il vero cuore di Micro LED è "come integrare questi componenti", ovvero la tecnologia di "trasferimento di massa". Quest'ultimo è la linfa vitale dell'intero settore. Se c'è un'azienda che vuole guidare i prodotti Micro LED, la cosa più importante è partire da qui.
A questo proposito, la notizia più accurata è che nel febbraio di quest'anno, Mikro Mesa e Chongqing Huike hanno costruito insieme il primo laboratorio di pannelli Micro LED su entrambi i lati dello Stretto di Taiwan. Il completamento del laboratorio è previsto per la fine di quest'anno, con campioni di micro LED-a colori prodotti nel 2018. Mikro Mesa attualmente dispone della tecnologia di ricerca e sviluppo leader nel settore dei micro-di LED e si dice che può raggiungere 3UM. Huike ha costruito una linea di produzione A-SILCD e dispone di risorse tecniche come il backplane TFT. Lo scopo della cooperazione tra i due è utilizzare le risorse il più prontamente disponibili per sfondare la tecnologia del "trasferimento di massa".
Tuttavia, anche per un progetto così{0}}approfondito, le sue aspettative per il calendario del settore dei micro LED non sono ottimistiche: la realizzazione di campioni{1}}a colori pieni nel 2018, è ancora difficile dire fino a che punto lontano dalla vera applicazione commerciale. Prendendo l'OLED come esempio, ci sono voluti più di 20 anni per ottenere il colore pieno e l'attuale riconoscimento su larga scala- nel settore della telefonia mobile. Inoltre, Huike e Mikro Mesa sono entrambi i nuovi arrivati nella cerchia dei display. La loro attenzione al Micro LED è piuttosto un tentativo di sorpasso in curva.
Per riassumere, dal punto di vista dei componenti, Micro LED non è difficile nei die TFT, IC e LED; tuttavia, dal punto di vista della tecnologia e del processo industriale, l'enorme trasferimento si trova tra la visione e la realtà di Micro LED, ed è difficile trasferirlo completamente a breve termine. intervallo.
Micro LED ha ampie prospettive di applicazione
Allo stato attuale, se si considerano le capacità tecniche esistenti, Micro LED ha due principali direzioni applicative. Uno è il mercato dei wearable, rappresentato da Apple. Si dice che Apple utilizzerà la tecnologia Micro LED sulla nuova generazione di Apple Watch e iPhone e si prevede che utilizzerà la tecnologia Micro LED nel 2018. Lanciati i dispositivi indossabili Micro LED. Il secondo è il mercato televisivo di dimensioni-super, rappresentato da Sony. Il Micro LED cledis presentato da Sony al CES di quest'anno ha ottime prestazioni in termini di risoluzione, luminosità e contrasto.
A breve termine, il mercato dei micro LED si concentra sui display ultra-piccoli. A medio e lungo termine, Micro LED ha un'ampia gamma di applicazioni, che vanno dai dispositivi indossabili, ai grandi schermi per interni, ai display-montati (HUD), ai display-in alto (HUD) ), luci posteriori, comunicazione ottica wireless Li-Fi, AR/VR, proiettori, ecc.
