关键技术获突破,MicroLED商用化迎来曙光,寓“照”于乐也是未来风口

摩尔后时代 2023-10-08
2282 字丨阅读本文需 6 分钟

“照明和显示会是一件事情吗?”在LED产品市场,照明和显示一直是两大主要应用场景。但是,随着像素化车载大灯的深入研发,人们正在发现也许让“照明能够像素化”,将创生更多价值。

商用量产最大难关被突破

MicroLED迎来增长机遇

MicroLED几乎集合了OLED和LCD的所有优点,结构简单兼顾了高亮度、高色域、高对比度,又能做到长寿命、省电、柔性屏。可以说是未来屏幕的集大成者,那为什么MicroLED拥有这么多优点还没有普及呢?

现阶段MicroLED有许多技术瓶颈有待突破,如芯片制造、巨量转移、检测修复等,实现量产大规模商用进程中的最大痛点就出现在巨量转移上,这也是目前MicroLED出货量低、售价高昂的主要原因。

巨量转移技术是目前MicroLED的主流、理想制造技术,与OLED显示技术不同,无机LED无法在玻璃或其他大尺寸衬底进行大面积的制作,所以这就需要让在硅晶圆上生产出来的微米LED能够转移大量的器件到驱动基板上,在保持巨量转移的基础上,还必须同时保证转移的精度,良率及工艺的可靠性等。

巨量转移的难点在于,一次转移需要移动几万乃至几十万颗以上的LED,数量十分巨大,要求有极高的转移速率的同时还需要转移良率到99.9999%(意味着每转移一百万颗芯片只能有一颗不良)。而由于LED的尺寸更小,待转移的LED晶体外延层厚度仅有原LED的3%且每颗芯片的精准度必须控制在±0.5μm以内,这就让该技术的实现需要超高的精细化操作。

另外,由于MicroLED尺寸极小,传统测试设备难以使用,如何在百万级甚至千万级的芯片中对坏点进行检测也是一大挑战,通过检测技术挑出缺陷晶粒后,如何替换坏点也是未来将面临的难题。

总的来说,巨量转移技术是MicroLED产业化必须解决的问题,也是降低成本的关键。近十年来,经过全球范围内众多企业与研究机构的努力,MicroLED相关设备、材料、生产工艺的技术进展迅速,仅仅在2023年上半年就取得了大量的技术成果。

从未来的发展看,全球Micro LED显示行业将存在两大增长机遇。第一,未来随着生产工艺成熟及产品价格下移,有望在智能电视、大屏显示、户外显示等多领域对OLED与LCD形成替代,推动MicroLED在现有显示存量市场的扩张;第二,在新兴领域增量方面,由于MicroLED的微米级光源可以使显示像素有足够空间集成各类功能器件,可实现三维光场显示及高精度定位传感,其整体逼真度、交互性、集成性更强,有望在VR/AR设备、车载显示等交互式设备上得以快速应用,扩展市场增量。

预计未来2-3年,MicroLED会继续努力突破技术瓶颈,逐渐打开高端市场之后再进一步向下渗透,而第二代显示技术LCD还会依靠其他技术的修补进一步占据下沉市场,第三代技术OLED在实现大尺寸屏幕的降本后将进一步普及大众消费市场。由于各个世代的技术均有对应的目标市场,未来几年内不太可能出现某个技术一家独大的情况。不过可以肯定的是MicroLED就是未来显示技术的黄金赛道,提前布局相关技术的厂商将持续受益。

手机用上MicroLED还要等多久?

国际半导体产业协会(SEMI)的高级总监在2020年预计2024年会有高端手机搭载MicroLED屏幕上市,2026年达到普及,不过行业内主要都在关注苹果的动态,因为关于AppleWatch要使用MicroLED屏幕的传闻由来已久,几乎快成行业风向标了。一方面是因为苹果的行业影响力,另一方面是因为智能手表确实是MicroLED迈向大规模应用的良好试验田。

首先是MicroLED的高亮度、高对比度、高色彩饱和度、低功耗、长寿命、轻薄化等优点可以满足智能手表的显示需求,其次是智能手表的屏幕尺寸和分辨率也适合MicroLED的制程。智能手表的屏幕尺寸一般在1.5英寸左右,分辨率约为300x300,相当于30万颗MicroLED。这样的尺寸和分辨率是单次巨量转移可以完成的,不需要像大尺寸显示器那样进行多次拼接和对位,降低了制程的难度和成本。

知名面板供应链分析师RossYoung在4月份曾预计搭载MicroLED的AppleWatchUltra最快将在2025年下半年推出,而研究机构最新给出的预期表示苹果不太可能在2026年一季度之前推出,因为在生产方面遇到了问题,目前的成本无法大规模量产。

简而言之,手机要用上MicroLED起码要等到2026年。

下一风口:车载大灯变“投影机”

2018年,奔驰首先展示了采用光阀投影技术的汽车大灯产品。这一技术让汽车照明,能够实现几乎全面的“影像化”,并在前方路面投射“各种行驶和导航信息标志、强化路面划线标识、投射车距标识、智能调整不同区域光亮、投射行人提醒标识……”。可以说像素图形化的汽车大灯,是除了抬头显示之外,汽车混合现实驾驶“最重要”的场景武器。

早期,汽车大灯像素化的方案以投影光阀系统为主。其中DLP光阀能够带来超过9成的光效率;而LCOS或者LCD光阀因为液晶分子只能处理偏正光,光效率在50%以下。不过,随着LED技术的进步,micro LED像素化照明系统,有望成为另一种近乎100%光效的像素化大灯方案。

例如,近日,国星光电在ALE 2023展会上展出万级像素数字化大灯Micro LED光源。该产品集成了52800颗可独立控制的LED发光单元,像素间距仅为30微米,采用硅基CMOS控制电路、尺寸面积只有约50平方毫米、但是光源发光亮度超过30M nits。

无独有偶,三安光电在上半年报中提到,其子公司安瑞光电的像素化矩阵前照灯已导入顶级车型上应用。另外,安瑞光电上半年已完成了Mini/Micro LED基像素化照明的星环灯的设计和开发,并向市场推广。

国际市场上,艾迈斯欧司朗智能前灯像素化LED已经推出新一代产品:EVIYOS® 2.0。欧司朗该产品主要指标包括: 25,600 像素、宽高比 1:4 、面积仅为40mm、像素间距40 μm。欧司朗表示这一产品将持续提升未来驾驶的“人性化”和“安全性”。

现代汽车集团子公司、汽车零部件供应商现代摩比斯(Hyundai Mobis)也推出了像素化MICEO LED大灯产品。这一命名为高清照明系统(HD Lighting System)的产品,拥有25,000个Micro LED,每个仅0.04毫米宽,数量是目前常用大灯上的LED(80~120个)的250倍。现代摩比斯亦提到,该技术旨在大幅降低夜间交通事故的风险。

可以说,目前DLP投影技术和micro LED直接光源投影技术,已经以其更高的光效、极强的驾驶信息帮助能力,成为高端车型的“标志新新灯选”之一。行业认为,随着市场技术的进步、成本的下降,像素化照明是汽车照明市场的“核心方向”,甚至这一技术会外溢到更多的“市场领域”成为“普及型公共产品”。

“像素化照明能干什么、带来哪些新价值?有些方面已经有明确案例和尝试,但是更多的却需要等产品技术落地之后,才能发现。”行业人士指出,投影显示从一开始就不仅仅是显示,也是特种照明。未来这一趋势,可能随着数字技术的进步,带来更多的潜在应用场景。车载大灯只是其一。

文章来源: PConline太平洋科技,投影时代,电子产品世界

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