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关于MicroLED
2017-9-25   该文已阅读 959次

缺点是像素密度相 对较低,电视上取得成功的可能则更高。这种情况下。4K55英寸电视中的间距 约为100毫米。低密度阻碍 了转移技术的效率,因为每个周期需要移动数千个芯片,而智能手机或智能手表则是数十万个。想在这个市场上蓬勃发展,就需要开发替代的高效率装配技术。

但是显示屏的背光 仍然是LED实质性市场。十多 年来,尽管固态照明迅速发展。屏幕都是由这些设备进行显示的最初这些设备被放置在保守的封装中,最近更多地是芯片级的封装中,而且它现在LCD背光源。

比方在体育场馆、 商场等。根据显示屏的尺寸和分辨率,LED封装的一个最成功 案例是作为大型视频广告牌中的光源。包括红色、绿色和蓝色芯片的分立封装LED形成单个像素,间 距通常为1mm至40mm

LED都没有被用作为小 间距显示屏中的直接发光元件,截止今日。即像素。这种现象是由许多问题造成的包括利息和制造可行性。但是使用MicroLED和亚毫米像素间距 生产显示屏的想法可以追溯到LED起步时期。

开发基于MicroLED显示器兴趣大增, 过去五年中。尤其是2014年苹果公司收购 Luxvu之后。去年 10月,Facebook收购沉溺式虚拟现 实技术公司Oculu而今年5月,夏普收购了另 外一家MicroLED新创公司eLux以及最近Googl注资瑞典MicroLED制造商Glo

证明microLED不只仅是停留在实 验室。那么,鉴于这些收购。这些大品牌为什么对这项技术这么感兴趣呢?因为microLED可以将独立的红色 、绿色和蓝色子像素作为独立可控的光源,能够形成具有高对比度、高速和宽视角的显示器。

MicroLED显示器比OLED对手要强很多,事 实上。因为MicroLED有更宽的色域、带 来更高的亮度、更低的功耗、更长的使用寿命、更强的耐用性和更好的环境稳定性。此外,如苹果最近的专利文件所示,MicroLED可以集成传感器和 电路,实现具有嵌入式感测功能的薄型显示器,如指纹识别和手势控制。

但是还不只是停留 在纸上的想法。2012年1月的InternatCES上,虽然MicroLED仍然还未进入市场 。索尼就展出了19201080像素的55英寸MicroLED显示器,包括 620万个子像素,每个 都是可独立控制的MicroLED芯片,受到媒体的 强烈关注。但是索尼对于商业化还没有给出时间表,目前为止,没有一台microLED电视机进入市场。

MicroLED实质上是一项很复 杂的技术

MicroLED还没有一个普遍认 可的定义。但是一般来说,今天。MicroLED被认为是总表面小 于2500mm2LED芯片。这相当于是 50mm50mm正方形,或直径为 55mm圆形芯片。根据这 一定义,microLED今天已经呈现在市 场上了索尼在2016年再次亮相,采用 小间距大型LED视频墙的形式,保 守的LED封装由MicroLED替代。

用于集成到非均匀 集成的系统中:显示器。显示器又集成LED像素驱动晶体管、 光学器件等。外延片可容纳数亿MicroLED芯片。制造 MicroLED显示器的技术涉及 方方面面:将LED基板加工成准备用 于拾取和转移到接收基板的MicroLED阵列。

这类似于OLED显示器中使用的另 一个是使用CMOS驱动电路将数十万 个MicroLED完整单片阵列组合 起来。实现MicroLED显示屏有两个主要 选项。一个是将MicroLED单独或分组地拾取 并转移到薄膜晶体管驱动矩阵上。

则组装一个 4K显示器需要拾取、 放置和单独连接2500万个MicroLED芯片(假设没有像 素冗余)晶体管背板。用传统的拾放设备支配这样的小型设备,每小时的加工速度约为25,如果采用这两种方 法中的第一种。000个单位。这太慢了 组装单个显示器将需要一个月的时间。

像苹果、X-Celeprint等数十家公司已经 开发出大规模的并联抓取技术。可以同时加工数万到数百万的MicroLED但是当MicroLED尺寸仅为10μm时,为了解决这个 问题。以足够的精度加工和放置非常具有挑战性。

其性能会受到与外 表和内部缺陷(例如开放式粘合、污染和结构损坏)相关的侧壁效应的影响。这些缺陷导致非辐射载体重组加速。侧壁效应可以延伸到类似于载体扩散长度的距离(通常为1mm至10mm这在保守的 LED中并不重要,还有 一些与LED芯片相关的问题要 克服。当其尺寸非常小时。因为其具有数百微米的边缘,但在MicroLED中却是十分致命的 这些设备中,可以限制芯片整个体积的效率。

MicroLED峰值效率通常低于 10%,由于这些缺陷 。当设备尺寸低于5mm时,峰值效率可能 小于1%,这远远低于目 前最好的激进蓝光发射的macroLED现在可以发生超越 70%的外部量子峰值 效率。

因为即使在这种低 效率下,更糟的MicroLED通常必需以非常低 的电流密度运行。通常在低于1-10Acm-2峰值效率区域驱动 。LED也是非常明亮的如 果一台带MicroLED手机以其最高效率 运行,其显示屏将提供高达数以万计nit亮度,比目前市场 上更亮的手机高出一个级别。屏幕会很亮,以至于胆大的用户都不敢看。

效率非常低,当 LED以非常低的电流密 度工作时。使得该技术不能实现其削减能量消耗的许诺。因此,解决这个问题就成为MicroLED公司的优先事项。 提高效率的方法包括引入新的芯片设计和改进制造技术。这两种方法都可以减少侧壁缺陷并使电载体远离芯片的边缘。

可以包括像素冗余 和单个像素修复,MicroLED开发人员也面临与 色彩转换、光提取和光束成形有关的挑战。现代显示屏的另一个要求就是消除坏点或有缺陷的像素。外延、芯片制造和转移方面实现100%的综合收益率是 不太可能的所以MicroLED显示器制造商必需 制定有效的缺陷管理战略。这得取决于显示器的特性和成本。

目前MicroLED最容易实现的领域

将比LCD和OLED显示器的最终组合 更好。但是生产可行性和经济利息限制了其使用。然而,MicroLED能够安排在从最小 到最大的任何显示应用中。许多情况下。详细的分析标明,智能手表和其他可穿戴产品,如AR/MR应用的微型显示器 ,最能显示MicroLED显示器的性能。

智能手表上实现 MicroLED最有可能的因为智 能手表具有相对较少的像素数和中等范围的像素密度,其中。因此,芯片和组装利息效率高,也最接近MicroLED当前技术发展的状 态。具有潜在差异化功能,包括能够延长电池寿命、降低功耗以及更高的亮度,从而提供户外环境下良好的可读性。

那么在显示器前端 平面内可引入各种传感器,如果这些显示器开始大量呈现。例如可以读取指纹并提供手势识别。

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。MicroLED另一个主要机会就 是增强现实(AR和混合现实( MR头戴式显示器。虚 拟现实中。

MicroLED浅析:优势、技术 难点及可实现领域

并以并行拾取和放 置技术将其转移到晶体管底板MicroLED显示器是通过将晶 片切割成微小器件。

可与环境光竞争, 这些应用的要求之一是覆盖的图像要足够亮。特别是户外应用中。

显示器必需放在不 引人注意的位置,使用光学效率小于10%的复合投影或波 导光学器件将图像投影到眼睛上。这些要求决定了显示器的亮度范围从10,为了满足这些条件 。00050,000Nit这比市场上最好的 手机的亮度高出10倍到50倍。

MicroLED唯一有潜力提供这 些亮度水平的候选,今天。同时坚持合理的功耗和紧凑性。令人鼓舞的同样的推理可以应用于汽车和其他环境中的平视显示器中,这类显示器可以被认为是AR一种形式。

OLED显示器已经以非常 有竞争力的利息提供了非常逊色的性能。如果MicroLED也参与其中, MicroLED想努力发生影响的 市场就是智能手机。目前。则子像素的尺寸必需减小到几微米,这样的话,提供可接受的效率会更难。

 

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