Micro LED ist eine neue Generation von Display-Technologie, die heller und leuchtender ist als die bestehende OLED-Technologie, aber weniger Strom verbraucht. Im Mai 2017 hat Apple mit der Entwicklung einer neuen Generation von Display-Technologie begonnen. Im Februar 2018 stellte Samsung auf der CES 2018 Micro-LED-Fernseher vor.
Mikro-LED-Funktionen
Mikro-LEDs sind heller und effizienter als bestehende OLED-Technologien, verbrauchen aber weniger Strom. Die hervorragenden Eigenschaften von MicroLED machen es für Fernseher, iPhones und iPads verfügbar.
Micro-LED-Geschichte
Apropos Mikro-LED: Wir müssen mit der Anwendung des Display-TFT--LCD-Hintergrundbeleuchtungsmoduls beginnen. Als TFT-LCD in den 1990er Jahren zu florieren begannen, verwendeten einige Hersteller LEDs als Hintergrundbeleuchtung wegen ihrer hohen Farbsättigung, Energieeinsparung und geringen Dicke. Aufgrund von Faktoren wie hohen Kosten, schlechter Wärmeableitung und geringem photoelektrischen Wirkungsgrad wurde es jedoch in TFT--LCD-Produkten nicht weit verbreitet.
Bis zum Jahr 2000 begannen der Prozess, die Effizienz und die Kosten der weißen LED-Technologie mit durch Blaulicht-LED-Chips stimulierten Leuchtstoffen zu reifen; Zu Beginn des Jahres 2008 zeigten weiße LED-Hintergrundbeleuchtungsmodule ein explosives Wachstum und ersetzten CCFL in wenigen Jahren fast vollständig. Das Anwendungsfeld erstreckt sich von Mobiltelefonen, Tablet-Computern, Desktop-Monitoren bis hin zu Fernsehern und so weiter.
Aufgrund des nicht-selbst-leuchtenden Anzeigeprinzips von TFT-LCD beträgt die Durchlässigkeit offener Zellen jedoch etwa 7 % oder weniger, was zu einem geringen fotoelektrischen Wirkungsgrad von TFT{{4 }}LCD; und die Farbsättigung der weißen LED ist immer noch nicht so gut wie die der drei - primären LED. , Die meisten TFT-LCD-Produkte sind nur zu etwa 72 % NTSC; Darüber hinaus kann die Helligkeit von TFT--LCDs im Freien nicht auf mehr als 1000 nits erhöht werden, was zu einer geringen Bild- und Farberkennung führt, was ein wesentlicher Anwendungsfehler ist. Daher befindet sich auch eine andere LED-Display- oder Mikro-LED-Display-Technologie in der Entwicklung, die direkt drei Primärfarben-LEDs als selbst-leuchtende Punktpixel verwendet.
Prinzip der Micro-LED-Technologie
Das Anzeigeprinzip von Micro LED Display besteht darin, das LED-Strukturdesign dünn, miniaturisiert und angeordnet zu machen, und seine Größe beträgt nur etwa 1 bis 10 μm; dann wird die Mikro-LED chargenweise auf das Schaltungssubstrat übertragen, und das Substrat kann starr, weich sein. Es ist ein transparentes und undurchsichtiges Substrat mit guten Eigenschaften; und dann wird der physikalische Abscheidungsprozess verwendet, um die Schutzschicht und die obere Elektrode fertigzustellen, und dann kann das obere Substrat verpackt werden, um eine MicroLED-Anzeige mit einer einfachen Struktur fertigzustellen.
Um eine Anzeige herzustellen, muss die Oberfläche des Wafers in eine Array-Struktur wie eine LED-Anzeige gebracht werden, und jedes Punktpixel muss adressierbar und steuerbar sein und einzeln angesteuert werden, um aufzuleuchten. Wenn es von einer komplementären Metalloxid-Halbleiterschaltung angesteuert wird, handelt es sich um eine aktive Adressier-Ansteuerstruktur, und die Gehäusetechnologie kann zwischen dem Mikro-LED-Array-Chip und dem CMOS weitergegeben werden.
Nachdem das Einfügen abgeschlossen ist, kann die Mikro-LED die Helligkeit und den Kontrast verbessern, indem sie das Mikrolinsen-Array integriert. Das Mikro-LED-Array ist über vertikal versetzte positive und negative Gitterelektroden mit den positiven und negativen Elektroden jeder Mikro-LED verbunden. Die Elektroden werden nacheinander erregt und die Mikro-LEDs werden durch Scannen zum Anzeigen von Bildern beleuchtet.
Die typische Struktur einer Mikro-LED ist eine --Diode mit PN-Übergang, die aus Halbleitermaterial mit direkter Energielücke besteht. Wenn an die oberen und unteren Elektroden der Mikro-LED eine Vorspannung in Vorwärtsrichtung angelegt wird, wodurch der Strom fließt, rekombinieren die Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und emittieren eine einzige Lichtfarbe. Die FWHM der dominierenden Wellenlänge des Micro-LED-Spektrums beträgt etwa 20 nm, was eine extrem hohe Farbsättigung bieten kann, die normalerweise 120 Prozent NTSC erreicht.
Und seit 2008 wurde die photoelektrische Umwandlungseffizienz von LEDs stark verbessert, und mehr als 100 lm/W sind zu einem Massenproduktionsstandard geworden. Daher kann für die Anwendung von Mikro-LED-Anzeigen aufgrund ihrer selbst-leuchtenden Anzeigeeigenschaften, mit einer einfachen Struktur mit fast keinen licht-verbrauchenden Komponenten, ein Anzeigedesign mit geringem Energieverbrauch oder hoher Helligkeit verwendet werden einfach realisiert werden.
Dies kann die beiden Hauptprobleme aktueller Anzeigeanwendungen lösen. Einer davon ist, dass mehr als 80 % des Energieverbrauchs von tragbaren Geräten, Mobiltelefonen, Tablets und anderen Geräten auf das Display entfällt und die stromsparende Displaytechnologie -eine längere Akkulaufzeit bieten kann; das zweite ist Umgebungslicht. Das Problem besteht darin, dass das Bild auf dem Display weiß wird und die Erkennung schlecht ist, und die Displaytechnologie mit hoher -Helligkeit kann ihren Anwendungsbereich erweitern.
Micro-LED-Vorteile
Hohe Helligkeit, geringer Stromverbrauch, ultra-hohe Auflösung und Farbsättigung. Der größte Vorteil von Micro-LED ergibt sich aus ihrer größten Funktion, dem Mikron--Pegel, jedes Pixel kann adressiert und gesteuert und angesteuert werden, um Licht an einem einzigen Punkt zu emittieren. Im Vergleich zu anderen LEDs ist Micro LED in Bezug auf die Lichtausbeute derzeit am höchsten, und es gibt noch Raum für deutliche Verbesserungen; Auch bei der Lichtenergiedichte ist Micro LED am höchsten und es gibt noch Luft nach oben. Ersteres ist förderlich für die Energieeinsparung von Anzeigegeräten und sein Stromverbrauch beträgt etwa 10 Prozent von LCD und 50 Prozent von OLED; Letzteres kann die begrenzte Fläche von Anzeigegeräten einsparen und mehr Sensoren einsetzen. Das aktuelle theoretische Ergebnis ist, dass Micro-LEDs im Vergleich zu OLED zur Erzielung der gleichen Displayhelligkeit nur etwa 10 Prozent der Beschichtungsfläche letzterer benötigen. Verglichen mit OLED, das auch ein selbst-leuchtendes Display ist, ist die Helligkeit 30-mal höher und die Auflösung kann 1500 PPI (Pixeldichte) erreichen, was dem 5-fachen der 300 PPI entspricht, die von der Apple Watch verwendet werden.
langes Leben. Da Micro LED anorganische Materialien verwendet und eine einfache Struktur hat, hat sie fast keinen Lichtverbrauch und ihre Lebensdauer ist sehr lang. Dieser Punkt ist mit OLED nicht zu vergleichen. Als organisches Material und organische Substanz hat OLED seine inhärenten Mängel, nämlich Lebensdauer und Stabilität, und es ist schwierig, es mit QLED und MICROLED aus anorganischen Materialien zu vergleichen.
Es gibt viel Raum für Kostensenkungen. Gegenwärtig basiert die Mikro--Projektionstechnologie hauptsächlich auf drei Technologien: Digital Light Processing (DLP), reflektierende Flüssigkristallanzeige auf Siliziumsubstrat (LiquidCrystalonSilicon, LCoS) und MEMS-Scannen (MEMS-Scanning), aber diese drei Technologien müssen externe Die Lichtquelle macht es schwierig, das Volumen des Moduls weiter zu reduzieren, und die Kosten sind ebenfalls hoch. Im Gegensatz dazu benötigt das selbst-selbstleuchtende Micro-LED-Mikrodisplay keine externe Lichtquelle und das optische System ist einfacher, sodass es Vorteile bei der Miniaturisierung des Modulvolumens und der Kostenreduzierung hat.
Breites Anwendungsspektrum. Micro LED löst mehrere große Probleme. Einer davon ist, dass 80 Prozent des Energieverbrauchs von Consumer-Tablets, einschließlich Smartphones und Wearables, auf dem Display liegen. Mikro-LED-Displays mit geringem Energieverbrauch verlängern die Batterielebensdauer erheblich. Für die Anwendung von Mikro-LED-Anzeigen kann aufgrund ihrer selbst-leuchtenden Anzeigeeigenschaften, kombiniert mit einer einfachen Struktur mit fast keinen licht-verbrauchenden Komponenten, leicht eine niedrige-Leistung oder eine hohe Leistung realisiert werden -Helligkeitsanzeigedesign. Zweitens bewirkt das starke Umgebungslicht, dass das Bild auf der Anzeige weiß wird und der Erkennungsgrad verschlechtert wird. Die Displaytechnologie mit hoher -Helligkeit von Micro LED kann dieses Problem leicht lösen und den Anwendungsbereich erweitern.
Wie ist die Micro-LED-Industriekette
Bei einem Mikro-LED-Anzeigeprodukt sind die Grundkomponenten TFT-Substrat, Ultra--Mikro-LED-Chip und Treiber-IC. Die drei haben ein gemeinsames Merkmal, nämlich eine große Anzahl von Vererbungen aus der bestehenden LCD- und LED-Industrie. Daher glaubt das Taiwan Industrial Research Institute, dass sie den Vorteil der gesamten Industriekette haben.
Zu den Regionen mit der gleichen industriellen Basis gehören jedoch auch Südkorea, Festlandchina und Japan. Unter ihnen übertreffen Japans Führungsrolle und Perfektion bei vorgelagerten Materialien und Ausrüstungen die von Taiwan in China bei weitem. Allerdings ist das Interesse japanischer Kollegen an Micro LED nicht so groß wie das der taiwanesischen Industrie.
Warum sind andere Regionen mit vergleichbarer oder besserer industrieller Basis weniger begeistert von Micro LED als Taiwan? Die Antwort ist in zwei Ebenen unterteilt: Die erste ist, dass die Display-Unternehmen in Festlandchina, Südkorea und Japan derzeit am stärksten mit OLED beschäftigt sind. Zweitens hat Mikro-LED einen schwierigen Prozess, den andere Elektronikindustrien selten verwenden - Massenmikro-transfer (auch Massentransfer genannt). Einer der größten Schritte in Taiwans Micro-LED-Industrie ist die Gründung einer "massiven Mikro--Transfer"-Industrieallianz im Dezember 2016 mit dem Taiwan Industrial Technology Research Institute als federführender Einheit.
Was für eine Technologie ist "Massentransfer"? Einfach ausgedrückt, auf das fingernagelgroße TFT-Schaltungssubstrat werden je nach den erforderlichen Spezifikationen für Optik und Elektrik drei- bis fünfhundert oder noch mehr rote, grüne und blaue LED-Mikro--Chips mit drei Primärfarben gleichmäßig aufgeschweißt , und die zulässige Prozessausfallrate beträgt nur Hunderttausende. ein Teil.
Für den Prozess der Micro-LED glauben viele Menschen, dass die Erfahrung von traditionellen LED-Bildschirmen gelernt werden kann. Micro LED unterscheidet sich jedoch stark von herkömmlichen LED-Display-Produkten. Verglichen mit der traditionellen LED-Anzeige sind die Hauptunterschiede von Micro LED: 1. Der Grad der Präzision wird um ein Dutzend Mal verbessert; 2. Der Integrationsprozess hat sich von direkter Einfügung, Oberflächenmontage, COB-Verpackung usw. zu "Massenmikro-transfer" geändert; 3. Die Reparaturfähigkeit von Defekten ist nahezu null; 4. Die Backplane hat sich von einer Leiterplatte zu einem TFT-Substrat geändert, das in Flüssigkristall- und OLED-Displays verwendet wird, oder zu einem Einkristall-Siliziumsubstrat, das in CPU und Speicher verwendet wird.
Das heißt, im Vergleich zu herkömmlichen LED-Displays unterscheiden sich Mikro-LEDs in jeder Hinsicht, wie Chip, Verpackung, Integrationsprozess, Backplane und Treiber. Daher ist ersichtlich, dass die Popularität von Micro-LED-Produkten keine traditionellen LED-Großbildschirme gewonnen hat. Aussage des Herstellers.
Tatsächlich sind zusätzlich zu den "Elementkomponenten" wie Chips, TFT-Backplane und IC, die von LED-Chips (wie Sanan), Halbleiterdisplays (wie BOE) und IC-Designfirmen (wie Accumulation, Qijing) usw. Der eigentliche Kern von Micro LED ist die „Integration dieser Komponenten“, dh die „Massentransfer“-Technologie. Letzteres ist das Lebenselixier der gesamten Branche. Wenn es ein Unternehmen gibt, das Micro-LED-Produkte führen möchte, ist es das Wichtigste, hier anzufangen.
In diesem Zusammenhang ist die genauere Nachricht, dass Mikro Mesa und Chongqing Huike im Februar dieses Jahres gemeinsam das erste Mikro-LED-Panel-Labor auf beiden Seiten der Taiwanstraße gebaut haben. Das Labor soll bis Ende dieses Jahres fertiggestellt werden, wobei Voll--Farb-Mikro-LED-Muster im Jahr 2018 hergestellt werden. Mikro Mesa verfügt derzeit über führende F&E-Technologie für LED-Mikro--Chips, und es wird gemunkelt dass es 3UM erreichen kann. Huike hat eine A-SILCD-Produktionslinie aufgebaut und verfügt über technische Ressourcen wie eine TFT-Backplane. Ziel der Kooperation der beiden ist es, möglichst leicht verfügbare Ressourcen zu nutzen, um die „Massentransfer“-Technologie zu durchbrechen.
Aber selbst für ein so- tiefgreifendes Projekt sind die Erwartungen für den Zeitplan der Micro-LED-Industrie nicht optimistisch: Die Realisierung von Voll--Farbmustern im Jahr 2018, es ist immer noch schwer zu sagen, wie weit weg von der eigentlichen kommerziellen Anwendung. Am Beispiel von OLED hat es mehr als 20 Jahre gedauert, bis Vollfarbe und die aktuelle -große Anerkennung in der Mobiltelefonindustrie erreicht wurden. Außerdem sind Huike und Mikro Mesa beide Newcomer im Display-Kreis. Ihre Aufmerksamkeit für Micro LED ist ein ziemlicher Versuch, in Kurven zu überholen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Micro-LED aus Sicht der Komponenten in TFT-, IC- und LED-Dies nicht schwierig ist; Aus der Perspektive der Technologie und des industriellen Prozesses liegt der große Transfer jedoch zwischen der Vision und der Realität von Micro LED, und es ist schwierig, ihn kurzfristig vollständig zu übertragen. Spanne.
Micro LED hat breite Anwendungsperspektiven
Unter Berücksichtigung der vorhandenen technischen Möglichkeiten hat Micro LED derzeit zwei Hauptanwendungsrichtungen. Einer ist der Wearable-Markt, vertreten durch Apple. Es wird gemunkelt, dass Apple die Micro-LED-Technologie bei der neuen Generation von Apple Watch und iPhone verwenden wird, und es wird erwartet, dass die Micro-LED-Technologie im Jahr 2018 verwendet wird. Einführung von tragbaren Micro-LED-Geräten. Der zweite ist der über-große Fernsehmarkt, vertreten durch Sony. Die Micro LED Cledis, die Sony dieses Jahr auf der CES vorstellte, haben eine hervorragende Leistung in Bezug auf Auflösung, Helligkeit und Kontrast.
Kurzfristig konzentriert sich der Mikro-LED-Markt auf ultra-kleine Displays. Mittel- und langfristig hat Micro-LED ein breites Anwendungsspektrum, das tragbare Geräte, große Innenbildschirme, Head--montierte Displays (HUDs), Head--up-Displays (HUDs) umfasst. Rücklichter, drahtlose optische Kommunikation Li-Fi, AR/VR, Projektoren usw.
