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Micro LED未来如何发展?中科院院士指明了方向

来源:投影时代 更新日期:2021-04-02 作者:飘雪

    当下Micro LED成为了各企业突破国外垄断的技术门槛、同时也是显示行业弯道超车的绝技。在经历了CRT、等离子、液晶显示、OLED显示,Micro LED能否成为显示产业的武林霸主?

    什么是Micro LED?

    很多人对Micro LED显示屏的理解存在误区,消费者肉眼看到的画面仅仅是屏,而实际是“屏+芯”组成。芯是指以集成电路为标志的数字芯片。屏是以LED器件作为像素。随着技术的成熟与发展,如今芯片尺寸越来越小,这是半导体技术发展的趋势。

Micro LED未来如何发展?中科院院士指明了方向

    Micro LED是LED微缩化、矩阵化的二维像素矩阵,为什么LED微缩化是LED显示技术发展的必然趋势?在CMMA的论坛上,中国科学院院士郑有炓表示,以晶体管作为数字芯片朝微缩化、集成化演变为例,早期单个晶体管芯片,经过微缩化、集成化以后变成SOC,这是翻天覆地的变化。比如华为的麒麟CPU,一个芯片里面包含150亿个晶体管,这就是芯片的微缩化、集成化,能够实现巨大的功能。正因为晶体管微缩化和高度集成,使数字技术带来了今天5G技术的时代。所以半导体器件做的越来越小,功能则变得越来越强。

    LED微缩化之路

    LED显示大屏为什么能够从室外走进室内,很大程度是取决于半导体技术的进步。早期的室外LED显示屏,一个灯搭配一颗LED晶体,将红绿蓝三种颜色的灯插在PCB上组成一个RGB的像素点,后来经过改进可以将RGB三种LED晶体封装在一颗灯珠内,即三合一户外全彩屏,由于点间距受制于灯珠的直径,只能做到P6级别;如今4合1SMD可以做到P1.X,如果再往深入发展呢?就必须要微纳化、集成化。当然我们并非完全否认室外屏的技术难点,在室外还需要考虑防雨、防水、防雷击、防火等要求。

Micro LED未来如何发展?中科院院士指明了方向

    LED微缩化直接影响像素的面积和像素的间距,使得Micro LED技术前景充满想象,相比其他显示技术,LED优势在于可以无限大、无限小,而且无缝拼接、可实现任意形状。因此Micro LED应用场景非常广阔,市场规模十分庞大,产品包括商用显示大屏、电视、手机、车载显示、穿戴显示、VR显示等,中国科学院院士欧阳钟灿表示:“市值占比最大的TV达到68%,手机达到22%,预计2025年Micro LED市场规模为65亿美元。”

    LED微缩化还带来性能的提升,例如功耗相比是LCD的10%,可以省电90%,是OLED的50%,可以省一半;亮度比OLED要高30倍到50倍,而且具有超高的解析度和很好的色彩饱和度;LCD的响应时间在毫秒,OLED的显示大概在微秒,Micro LED可以到纳秒;对比度理论上可以无限大;Micro LED可视角很宽;寿命10万小时以上。

    Micro LED定义标准

    由于LED芯片巨量转移难度较大,制约了Micro LED商品化的进程,因此Mini LED与Micro LED是齐头并进在发展,当然也有人认为Mini LED只是Micro LED的一个过渡技术。而实际上目前对Micro LED的标准定义也存在争议,例如利亚德定义的MicroLED显示产品的关键维度包括Micro LED半导体晶体、巨量转移技术、驱动技术三个维度。其中芯片长宽任意一边小于100μm的LED,采用巨量转移方式和无焊线工艺实现的LED显示产品。而康佳将芯片尺寸标准提高到50um以下称为MicroLED。技术上有些分歧和争论对行业发展能起到正面作用,康佳和利亚德等都已经走到了行业的前头。

    从实用角度出发,郑有炓院士表示,目前Mini/Micro LED芯片在250um到100um之间比较合适,他将芯片尺寸小于100um的定义为Micro LED,从成本和实用性及技术突破上是较优的选择,在小间距市场也足够满足需求,同时也鼓励产业不断突破更低的标准,例如小于50um。但是,更小的间距技术上不能简单采用按比例缩小的老办法,间距越小,对LED晶体、驱动、巨量转移的的技术要求也越高,同时功能价值上也能进一步延伸。

    LED到nano LED的大跃进

    Micro LED 技术发展的脚步从未停止,目前世界上做的最小的Micro LED芯片尺寸比小米粒还小。Micro LED微缩化是开拓了一个“微纳LED世界”。例如2020年11月JBD推出了JBD4UM480P系列AMμLED微显示产品,其产品对角线仅0.13英寸(3.3毫米),分辨率为640X480,亮度红、绿、蓝面板分别可达20万、200万和150万尼特,可能是目前全球尺寸最小、亮度最高的微显示屏。

Micro LED未来如何发展?中科院院士指明了方向

    LED的微缩化不仅仅发展了Mini/Micro LED信息显示技术,将有可能成为创新的高地。因此LED的微缩化是半导体技术发展的必然趋势,一步一个脚印,从LED到Mini LED,再到Micro LED、再发展到nano LED。

    Micro LED从2001年提出来到今天,20年的进程,已经进入最后的冲刺阶段。投影时代萧萧认为,行业必须特别重视“统筹规划”,包括标准问题、知识产权与保护问题、上下游协同攻关与投资问题、海内外市场双循环协同竞争问题。厂商上下游携手,团结一致做好产业的统筹规划和发展步调,尤其是利用好十四五规划制定的契机,推动Mini/Micro LED产业更上新台阶,是行业同仁共同的战略责任。

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