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Micro—LED未来应用探讨

   2020-08-25 中华液晶网中华液晶网1560
核心提示:OLED不仅可以自发光,它还引入了柔性的特点,但是我们觉得所有的特点仅仅停留在显示的层面,强调的是显示特性,那Micro-LED技术除了具有前面优良的显示特性以外,还可以凭借半导体器件可集成性有望在集成前面所有的优点前提之下突破显示的层面,具备交互的功能,实现一体化信息显示的平台。

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高上(海信电子信息集团研发中心显示部总经理)

各位来宾、专家:下午好,因为刘博士临时有其他的安排,我代替他做汇报,我就借简短的材料把海信对于Micro-LED显示未来应用的探讨跟大家分享一下,主要是分五个部分,首先是我们要来看一下Micro-LED显示技术给我们带来什么,显示技术本身从CRT经历了PDP、LCD,到了OLED、QLED现在发展到了Micro-LED,PDP和LCD实际上给我们开启了显示的概念。OLED不仅可以自发光,它还引入了柔性的特点,但是我们觉得所有的特点仅仅停留在显示的层面,强调的是显示特性,那Micro-LED技术除了具有前面优良的显示特性以外,还可以凭借半导体器件可集成性有望在集成前面所有的优点前提之下突破显示的层面,具备交互的功能,实现一体化信息显示的平台。

那首先来看一下Micro-LED作为显示的特性有多么优秀,本身它是自发光的,无机半导体基底的特点给它带来了环保,机械性能比较好,寿命长等优点充分彰显了作为显示方面的优势。另外一个就是说从透明显示和柔性方面来看,其实Micro-LED也是可以实现的,从目前应用来讲Micro-LED技术在显示的方面没有明显的短板,唯一要解决的问题就是可指导性和成本问题。

从实际的市场应用来看,在追求性价比的中大尺寸领域,包括TV、一些中尺寸的方面我们觉得短期内Micro-LED很难有机会替代LCD的,无论从成本还是加工制造性都很难跟成熟的LCD相抗衡的,在超大尺寸显示领域100寸以上,因为Micro-LED具有可拼接的特点,当然显示特性也很优异,所以Micro-LED在这个方面占有绝对的优势。

那在中小尺寸的高端市场,Micro-LED面临的直接对手就是OLED,我们可以看到右边的表格,有一些关键特性进行比较,从色彩、可靠性、透明显示与传感器集成,另外micro-LED较低的驱动电压、低功耗、低发热量实际上它相对于OLED来讲都是有明显优势的,从显示性能来说是有比较好的胜出,能不能占领或者是分掉一部分OLED的市场确实要看未来的价格走向。

Micro-LED技术主要技术分为6大部分,一个是外延、芯片、巨量转移、驱动背板、检测修复以及驱动IC的技术,那实际上我们认为重中之重其实还是外延、LED芯片和巨量转移这三个方面,只有做好了后端才容易做,或者说有很多问题如果是前端解决了,后端不需要解决一些复杂的问题了。从芯片外延来讲,大部分的厂家在做努力,主要是提升它的均匀性,增加可靠性降成本,那从目前的研究可以看到已经可以实现在12寸片上做到氮化镓LED晶圆了,那从8寸片的角度来看可以做到波长一致性小于一纳米,这个实际上对于Micro-LED应用来讲已经是够了,从成本来看的话如果是上到12寸片,综合的成本预计可以下降到4成,40%,所以说成本的下降实际上还是对应用有很大推动作用,去年也实现了GaN-on-Si工艺,在单个晶圆上实现原生的蓝色和绿色外延的Micro-LED技术,,这个以前实现不了的,也就是说大家都在做这方面的努力。

关于这方面以蓝宝石作为衬底的方面韩国也有一些团队做了创新的工作,比如说世宗大学的有研究团队使用石墨烯在蓝宝石上进行涂层,在经石墨烯涂层的蓝宝石基板上,选择性排列数万个Micro-LED,因石墨烯和LED间并非化学性直接结合,故不需化学蚀刻,剥离的步骤就会变得更加简单,所以说为透明显示打下比较好的基础。

另外韩国首尔国立大学也在做100nm的蓝宝石纳米薄膜上生长Micro-LED,大概的尺寸是4μm × 16μm,好处就是这种方法无需经过等离子蚀刻等工艺就能够实现Micro-LED芯片的单片化,很容易剥离,用普通的机械力就可以很轻易把芯片剥离开,这样的话降低了转移的成本,所以说大家做的主要的工作实际上都是增加可靠性、提升效率、降低成本。对于驱动大尺寸显示主要是考虑这个方向。

从各类应用的具体技术需求来看,Micr-LED相对于其他的显示有什么优势,从功耗来讲使用电池的可用设备可能对功耗要求最高了,比如说手机、笔记本电脑对功耗要求特别高的,另外户外的超大尺寸显示虽然不是使用电池是插电的,但是一方面功耗比较大。功耗太大以后会有发热的情况,所以说这种显示条件我们认为对能耗的要求比较高的。

其次一个关键的参数就是寿命,考虑到成本或者是长周期的使用,实际上车载的应用以及户外大屏的应用是要求长时间无故障去运作的,所以对可靠性要求最高。还有PPI的要求,对于这方面的要求的话,对显示设备AR、VR设备要求最高,而低功耗、高PPI和寿命长实际上都是Micro-LED作为显示的一个优势所在,这里面就没有特别讲的是TV的应用,实际上这个可能是比较容易忽略的,目前来讲我们国内TV的尺寸在不停增长,今年TV的平均数和尺寸到了49.92的尺寸,明年会超过这个尺寸,预计是在51.4寸左右。

所以消费者对于大尺寸电视的需求非常明确的,现在海信自己出货来看,就75寸、85寸的需求量是增长很旺盛的,但是对于普通的小区或者一般家庭来讲85寸以上甚至超过100寸这种电视进入家庭里面非常难的,但特定场景需要大尺寸, Micro-LED可拼接性实现大屏可以很好解决这个问题,在大屏的显示当中Micro-LED就有很大优势。

从Micro-LED行业的市场发展情况来看从2012年CES索尼发表了55寸的Crytal LED Display,近几年各个厂家都在积极布局Micro-LED的产业了。我们可以借IHS预测来看一下,可穿戴的设备上的量会首先增长,其次对高端显示大屏的预测是非常保守,从2021、2022、2023年基本上每年也有1K的量,实际上如果是大屏维持在百万级的售价的话可能这个量的确很难增长,但是他对TV的预测反而会非常乐观,认为TV的量首先起来,这个数据还是通过时间去验证,我们觉得TV的尺寸很难去和液晶抗衡,其实75寸以下的尺寸段,OLED也在成长上很难比较。

最后总结一下,我们认为Micro-LED应用的时间轴是什么样的,首先小尺寸的可穿戴设备去切入,然后超大尺寸的户外显示屏是Micro-LED应用的首先突破点,逐步扩展到TV车载和AR、VR以及其他的场景。

就跟我们开篇所说的Micro-LED绝对不仅仅有着优异的显示特性和器件,当加入了各种传感器,包括输出器件以后Micro-LED会成为整合式的系统平台,可以在大数据互联网,包括潜入式玻璃、汽车应用车内外的可见光通信、生物传感、智能建材方面都有很广泛的应用。所以就是说我们Micro-LED技术除了能给大家的工作和生活当中提供视觉的以外,实际上他可以造福我们各行各业,所以在这里也是希望通过我们的努力能把Micro-LED整个大发展这一天早日到来,我的分享到这里结束,谢谢大家。

 
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