告别OLED!LED显示屏行业,开始进入MicroLED时代呢?
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5G时代是屏的世界,作为物联交互端口的屏幕将不断增加,这将给LED显示打开新的增长空间。随着Mini/Micro LED技术日趋成熟,对LED显示屏市场的带动可期。
近日,三星公布了商用Micro LED基本模组“The Wall Professional”的价格,尺寸为806.4×453.6×72.5㎜的基本模组,零售价为20033美元(换算成人民币约为14万元)。除了价格之外,最令人吃惊的莫过于MicroLED实现了模组化,推动MicroLED量产化踏出重要的一步,但这就是否代表着LED显示屏行业,开始进入MicroLED时代呢?
Mini-LED和Micro-LED
从当前LED行业主流技术看,有两大主流技术:Mini-LED和Micro-LED。它们是业内认定的未来LED技术发展方向,也是继 LED 户内外显示屏、LED 小间距之后,LED 显示技术升级的新产品。
两者的区别在于,Mini-LED是传统LED和Micro-LED的一台过渡方案。Mini-LED也可以简单理解为是小间距 LED 的升级版。
Micro LED技术,即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一台芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,如LED显示屏每一台像素可定址、单独驱动点亮,可看成是户外LED显示屏的微缩版,将像素点距离从毫米级降低至微米级。
Mini/Micro LED性能优异,正在成为显示新趋势
相对于目前主流显示技术LCD、OLED来说,由于Micro LED显示不仅拥有寿命长、功耗低、可视角度大、响应时间短、亮度高等诸多优势,并且具有自发光无需背光源的特性。行业对Micro LED显示技术未来前景一致看好,甚至将其视为颠覆产业的新一代显示技术。
采用Mini /Micro LED技术的LED显示屏,在亮度,对比度、色彩还原和节能优于普通LED显示产品,符合当下终端市场对显示产品沉浸式观看一眼以及越来越超清化的产品需求。
寿命长。由于Micro-LED使用无机材料,且结构简易,几乎无光耗,它的使用寿命非常长。这一点是OLED无法相比的,OLED作为有机材料、有机物质,有其固有缺陷——即寿命和稳定性,难以媲美无机材料的QLED和MICROLED。
当前,Mini LED作为小间距技术的延伸,Micro LED的“先锋兵”,随着Mini LED产品关键技术的突破,Mini LED在高端商显领域、家庭影院等领域正在逐步加快应用渗透,可以说是当前最具应用前景的产品趋势。今日消息,据MacRumors报道,苹果将在2025年商用MicroLED屏幕,由Apple Watch Ultra率先搭载,供应商是欧斯朗。
欧司朗在2022年第四季度财报电话会议上透露,欧司朗会在2025年报告MicroLED技术的相关收入。欧司朗称,他们在MicroLED技术方面处于领先地位。据悉,采用MicroLED的Apple Watch Ultra屏幕尺寸是2.1英寸,比当前Apple Watch Ultra 1.92英寸更大,而且MicroLED是一项新兴技术。
有别于苹果目前使用的OLED屏幕和mini LED屏幕,MicroLED是一项LED微缩化和矩阵化技术,简单来说,就是将LED(发光二极管)背光源进行薄膜化、微小化、阵列化。可以让LED单元小于50微米,与OLED一样能够实现每个像素单独定制,单独驱动发光(自发光)。它的优势在于既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能轻易实现节能的效果。
从结构原理上看,MicroLED更简单,效果更好,TFT基板、超微LED晶粒、驱动IC都不是大问题,但是它最大的难题就是众所周知的巨量转移,如何将LED做的微小化,这需要晶圆级的工艺水平。一旦苹果商用这项技术,将能够为苹果设备提供更准确的色彩、高对比度,以改善HDR以及光照不佳场景下的观看效果,并且拥有更广的可视角度。同时相比OLED屏幕,烧屏几率将极大降低,响应时间更快,延迟更低,还能支持更高的帧数。
资料显示,Micro LED也称为微米发光二极管,是将传统 LED(发光二极管) 结构进行矩阵化、微缩化,尺寸缩小至 1~10μm,通过巨量转移将固晶转移到基板上后,再利用物理沉积完成保护层和电极,最后封装而成。
根据显示应用场景的不同,MicroLED芯片尺寸亦不一致。TCL电子研发中心光学系统工程师季洪雷博士团队在《液晶与显示》中指出,按照发光面积占像素面积的10%计算,在VR和AR应用时,MicroLED芯片的尺寸应为3-5μm;对于10-12英寸的平板显示器,按照300ppi的像素密度,对应的芯片尺寸为20-30μm;对于75寸大屏显示器,按照43ppi的像素密度,芯片尺寸在200μm左右。
国海证券研报则指出,随着LED芯片尺寸的缩小,单位面积LED数量成倍增长,如何实现99.9999%的转移良率,且将每颗芯片的精准度控制在±0.5μm以内,是巨量转移技术的主要难点,使其成为制约Micro LED量产关键。
那么何为巨量转移技术?简单来说,在Micro LED领域,是指当芯片在源基底上生长后,能够快速且精准将上百万或上千万颗微米级LED晶粒,转移至驱动电路基板上的过程。因此,高难度的转移过程也成为限制了Micro LED大规模生产障碍之一。
此外,群智咨询(Sigmaintell)显示技术资深分析师陈学诚也告诉中国家电网记者,受成本、良率及终端价格多方面因素限制,Micro LED技术目前仍然处于发展初期,普及家用还需要较长发展周期,因此Micro LED实现量产也受到限制。
虽然面临以上难点,但据国海证券研报指出,国产化的推进有助于降低 Micro LED 应用成本,并加速大规模商业化进程,另外,激光剥离转移技术是目前Micro LED巨量转移技术中最有潜力的技术路线,该技术不但保证转移效率,还能保障精度的技术方案,可用于任何尺寸版面板的转移,且在修复方面具有优势,可以与坏点剔除工艺相匹配,利于提高良率等。
或许在明年我们就可以看到价格更亲民的microLED显示器了,京东方近日宣布,已经成功研发出可以商用的microLED芯片,并且在波长均匀度、性能、良率等方面都已经通过多家企业的验证,目前已经小批量对外供应。
不仅仅是芯片,京东方在microLED像素器件,也就是显示面板上也同样取得了突破,在10月份成功实现上屏点亮,目前已经实现了样品屏幕的动态画面显示,研发进度顺利,京东方表示有信心在明年小规模量产。
如果京东方成功攻克microLED技术,那么将会成为继三星、LG、索尼等少数几家企业之后,中国第一家掌握相关技术的企业,意味着京东方已经与三星、LG等头部显示企业处于同一起跑线上。
当然,能否量产还得看明年的研发进度,从实验室到产线是microLED技术最难的一道关卡,难度要远大于OLED和miniLED的量产改进。
microLED为何难以量产?
即使是在该领域进展最顺利的三星与LG,目前也仅仅是能够小批量生产microLED面板,并且成本及良率都不算乐观,以至于三星的110寸microLED电视要价高达105万人民币,作为对比索尼的100英寸巨幕电视售价也已经降到了10万元左右。
接近10倍的价格差距,让microLED电视如同空中楼阁一般,可望而不可及。为何microLED如此难以量产?核心的问题就在于如何将巨量的微米级LED单元整齐排列到柔性基板上,并且保证这些单元可以正常发光而没有损坏。