micro|Micro-LED为什么难以普及?


_本文原题:Micro-LED为什么难以普及?
摘要:Micro-LED制造有众多关键技术 , 其中大规模转移技术在Micro-LED制造中是最难的一部分 , 因为巨量转移技术需要将在衬底上生成的LED芯片转移到TFT基底层上面 , 并实现精准的对位和连接 。 除了大批量转移技术之外 , Micro-LED仍会遇到其他技术难题 。 在固态半导体、TFT薄膜电晶体、界面力学、光学与色彩原理、驱动IC、检测设备、均匀性等技术领域瓶颈同样有待突破 。

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Micro LED技术是由氮化镓芯片的微小版本组成的屏幕 , Micro LED技术的功耗比目前 OLED及LCD技术减少两倍到三倍 , 且亮度要高出几个数量级 。 因此 , 众多企业与不少大型设备制造商都在竞相制造出第 一块商用Micro LED显示屏幕 。

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在苹果引领下 , 越来越多的玩家加入到Micro-LED领域当中 , Micro-LED用于显示有其得天独厚的一些优势 。 Micro-LED集低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等优点于一身 , 与LCD和OLED相比 , Micro-LED亮度和色彩饱和度优势十分明显 。

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【micro|Micro-LED为什么难以普及?】
Micro-LED做室内屏幕亮度能达到1000~2000nit , 液晶屏幕亮度只能达到几百nit 。 此外 , Micro-LED可以用三基色或者四基色等方案 , 色区覆盖更广 , 显示效果更好 。 但Micro-LED产业化过程中仍面临着众多技术挑战 , 甚至现在大多数人对Micro-LED定义模糊不清 , 不少人将小间距LED理解成Micro-LED 。

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Micro-LED制造有众多关键技术 , 其中大规模转移技术在Micro-LED制造中是最难的一部分 , 因为巨量转移技术需要将在衬底上生成的LED芯片转移到TFT基底层上面 , 并实现精准的对位和连接 。 除了大批量转移技术之外 , Micro-LED仍会遇到其他技术难题 。 在固态半导体、TFT薄膜电晶体、界面力学、光学与色彩原理、驱动IC、检测设备、均匀性等技术领域瓶颈同样有待突破 。

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第 一、倒装LED芯片自身路还未走好
对于Micro-LED来说 , 更适合采用倒装LED , 因为倒装LED不需要金属导线、可缩减LED芯片彼此间的间隙 , 所以更满足Micro-LED显示体积小 , 易制成微型化需求 。

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但是目前主流的照明显示LED领域 , 倒装芯片还存在着工艺、良率、成本等瓶颈问题 , 在传统LED行业使用的比例都还处在一个市占率相对薄弱的阶段 。 当然倒装LED在LED行业的使用规模增长却是越来越大 , 参与的企业越来越大 , 只是时间早晚的事 , 但是从倒装LED到倒装MicroLED还有一段距离要走 。

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第二、LED固晶良率控制难
以目前已成熟的LED灯条制程为例 , 在制作一LED灯条尚有坏点等失败问题发生 , 何况是一片显示器上要嵌入数百万颗微型LED 。 而LCD与OLED已采批次作业 , 良率表现相对较佳 。

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第三、LED规模化转移上
未来MicroLED 显示困难处在于嵌入LED制程不易采大批量的作业方式 , 尤其是RGB 的3色LED较单色难度更高 。 但是未来随着LED黏着、印刷等技术方法的提升 , 则有利于Micro LED 显示导入量产化阶段 。

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第四、全彩化
目前Micro-LED彩色化实现的方法主要是RGB三色LED法、UV/蓝光LED+发光介质法和光学透镜合成法 。

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首先LED上 , 如果采用UV LED , 大家都知道目前UV LED的发光效率很低 , 产品的良率成本都是问题 , 所以在线君认为这个方案实现量产化周期更长 , 更不用说再加上量子点 。
所以比较看好基于蓝光的量子点方案 , 虽然目前量子点还处于一个初级阶段 , 但是目前参与量子点的企业投资越来越多 , 而且蓝光LED的技术已经很成熟 , 现在需要克服的就是如何做小 。 第三种光学透镜合成法 , 个人认为主要是在投影上的应用 。
除此之外 , 还有个色彩转换技术 , 个人对于Micro-LED微型显示通过对单色LED的色彩转换方法更值得可期 , 因为单色较RGB要容易得多了 。

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第五、波长一致性、分bin成本问题
单色Micro-LED阵列通过倒装结构封装和驱动IC贴合就可以实现 , 但RGB阵列需要分次转贴红、蓝、绿三色的晶粒 , 需要嵌入几十万颗LED晶粒 , 对于波长的一致性要求更高 , 同时分bin的成本支出也是阻碍量产的技术瓶颈 。

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第六、电流拥挤、热堆积等问题
Micro-LED(《50微米(μm))不同于一般尺寸(》100μm)LED的特性 。 一般尺寸LED几乎没有电流拥挤、热堆积等问题 , 且因晶格应力释放及较大出光表面而可能有较佳的效率等优势 。 但是较大表面积的Micro-LED可能因表面缺陷多而有较大的漏电路径 , 微小电极提高串联电阻值 , 都会影响发光效率 。

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第七、成本高
原因之一在于LED芯片封装 , 现有LED显示器一般要准备RGB各色LED芯片 , 然后把这些芯片整合在一个封装中 , 将形成的LED作为1个像素使用 。 因此需要分别制造RGB各色LED芯片 , 并将其安装在一个封装内 , 造成成本较高 。

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而Sony方面没有透露这方面的详细情况 , 但据其资料显示很有可能就是这种技术 , 成本很高 , 尽管新一代的产品降低了PPI但是仍然很高 。 除此之外 , 还有很多高成本的环节 , 像绑定、封装、转移、测试及设备等等 。
特别是在商业化过程中 , Micro LED将直接面临OLED和LCD的价格竞争 。 Micro LED有一个致命的问题 , 就是分辨率提高的时候成本也会成倍增加 , 4K面板清晰度是FHD面板的4倍 , 但是成本不只增加4倍 , 还会更高 。 因为在制作过程中需要提升良率 , 不然无法量产 , 而且它不是物理的问题 , 而是艺术的问题 。

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就成本而言 , Micro LED在可穿戴设备领域很难 , 因为OLED已经占据了智能手表的主导地位 , 并且面板成本非常低 。 如果比较智能手机的情况 , 你会发现普通的刚性OLED面板与LTPS LCD面板的价格几乎相同 。分页标题
OLED正在蓬勃发展 , Micro LED显示器在进入市场时可能不得不面对这一挑战 , Micro LED将很难与OLED的成本相匹配 。 要取得成功 , 它必须提供其他显示技术无法提供的差异化性能或功能 。

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然而 , 增强现实(AR)和混合现实(MR)的头戴式显示器 , Micro LED显示器可以是一种支持技术;在虚拟现实中 , 用户佩戴完全封闭的头戴式显示器将其与外界视觉隔离;而AR和MR应用则将计算机生成的图像覆盖到现实世界中 。
Micro-LED在大尺寸显示和VR/AR设备领域同样具有应用的可能性 。 LCD液晶面板在50英寸以下市场竞争力非常强 , 但是在50英寸以上市场不一定 , 因为55英寸FHD Micro-LED生产成本只要同规格LCD液晶面板的60% , 55英寸4KMicro-LED生产成本只要同规格LCD的90% , 而且Micro-LED尺寸越大越经济 。

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但是从Micro-LED实际进展来看并没有那么顺利 , 主推大尺寸Micro-LED的索尼并没有在消费市场中推出大尺寸Micro-LED电视 。 LCD液晶面板成本低、良率稳定 , 竞争力非常强 。 就像当年LCD和PDP一样 , LCD面板和Micro-LED未来的竞争不单纯涉及技术的竞争 , 还牵扯到产业链以及生态的竞争 。
而Micro-LED在VR/AR设备领域的应用更加艰难 。 AR设备对亮度和ppi要求非常高 , 硅基OLED虽然分辨率不断提升 , 但是亮度没有优势 , 如果提高亮度 , 硅基OLED的寿命就会缩短 。 相反 , 硅基Micro-LED的亮度非常高 , 可以满足在阳光下实现清晰显示 。

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因此 , Micro-LED看似美好 , 但是在技术上和应用上都有其制约因素 , 一时很难成为市场的主流 , 最多只是显示市场中的一枚还为闪亮的新星 。
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