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Micro LED将有望进入智能车灯领域

导读: 近年来许多厂商纷纷展出MicroLED显示器,在该显示技术量产之前,MiniLED做为LCD显示器的背光应用产品将会率先上市。然而,这波LED的微型化趋势掀起的不仅是显示技术的革命,也将为智能车头灯的应用带来更多可能性。

近年来许多厂商纷纷展出MicroLED显示器,在该显示技术量产之前,MiniLED做为LCD显示器的背光应用产品将会率先上市。然而,这波LED的微型化趋势掀起的不仅是显示技术的革命,也将为智能车头灯的应用带来更多可能性。

这几年发光二极管(Light Emitting Diode, LED)的微小化,掀起一阵显示器产品的革命。直下式微型LED背光模组能提供LCD TV更细腻的区域调光技术(Local Dimming),更能提升影像对比与高动态范围(HDR)。

在索尼(Sony)推出8K×2K 10公尺宽的超大LED显示屏幕CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)之后,三星(Samsung)也不示弱地推出146英寸4K×2K The WALL LED显示屏幕。甚至今年首先在瑞士苏黎世推出Onyx品牌,也推出了10公尺宽5公尺高并具备4K×2K分辨率的Cinema LED Screen,企图逐步取代投影式的D-Cinema。

在中小尺寸方面,友达光电(AUO)推出了8英寸1280×480的MicroLED显示器,而和莲光电(Jasper Display)则推出0.7英寸的硅基背板供MicroLED单色可达1920×1080的超高分辨率,可应用在AR/VR、HUD、HMD与智能车头灯等领域,颠覆将LED做为传统照明光源的印象。

MicroLED/MiniLED应用大不同

在风起云涌的潮流中,这些新型态微型发光二极管都被冠以MicroLED之名而风行一时,但是LED大小将造成应用端极不一样的面貌,对技术的挑战也有截然不同的难度。尤其是将巨量的微型LED转移(Mass Transfer)至基板的技术,更是一大挑战。

因此或许可以将微型LED从尺寸做进一步的分类,以利更深一层的探讨。目前业界常见的分法是:若LED尺寸在100μm以上归类为MiniLED,若是LED尺寸小于100μm则归类为MicroLED。

以100μm做为分界的原因多少与传统LED制程相关。传统LED制程以蓝宝石为基板,其微小化目前只能做到5mil×6mil,亦即127μm×152μm,当尺寸再往下缩,蓝宝石基板的良率就会变差。

因此MicroLED大多以非蓝宝石的基板做开发,例如AUO以LTPS背板开发8英寸全彩的显示幕,和莲光电则以硅基背板开发出0.55英寸以及0.7英寸的MicroLED等开发套件。

MicroLED与MiniLED的应用面截然不同,MiniLED大多应用在大尺寸的直下式背光模组或是直视型显示器,而MicroLED则大多在小尺寸的显示应用,各有各的技术复杂度与挑战。

高亮度优势助MicroLED对抗OLED

MicroLED因其高亮度、低功耗特色在近几年受到业界的瞩目。原本有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)已在AR眼镜、手机面板与智能手表等小尺寸应用上,已有不错的成绩。

但是在室外的强光环境,有时其颜色亮度表现不如预期。随着MicroLED的技术趋近成熟,由于MicroLED结构简单,加上无机材质、无残影与寿命长、低功耗与高亮度的优势,让该技术成为能与OLED竞争的技术,LEDinside更在2018年4月大胆宣称MicroLED即将变成AR显示器产业的新主流。

任何显示技术想要应用在AR眼镜,重点在于轻薄短小。过去的AR眼镜,结构上多以液晶屏幕(Liquid-Crystal Display, LCD)或LCoS(Liquid Crystal on Silicon)显示面板加上光源为主,体积与功耗往往成为限制,难以突破。

OLED是一种自发光的材料,系统架构上比LCD或LCoS面板加背光源来的简单,让AR/VR眼镜可以更轻巧,但是在室外的环境使用-穿透式(See Through)应用上,亮度则仍略嫌不足。

但是以VR全罩式、非穿透式应用上,OLED仍有其应用的优点。MicroLED跟OLED一样也是自发光源,因此系统架构上跟OLED都比传统LCD/LCoS搭配光源的设计来的简单许多,不仅体积缩小,光效率也提升很多。

但是MicroLED比起OLED在亮度上更加明亮,加上功耗低的优点,在穿透式应用上,已呈现对OLED逼宫的效果。

建立完整生态圈 巨量转移良率提升

目前做为最微小型的MicroLED的驱动背板专注于1英寸以下的硅基背板,这是利用台湾多年的半导体技术为深厚的基底,以SRAM为基本的画素单位,数位式的调变控制(Pulse-Width Modulation, PWM),控制画素(Pixel)的on/off跟不同的功率输出阶层(有点像显示器的Gray Scale Level)。

其中国内的Jasper Display以其LCoS对基板SRAM的开发经验,转而帮助配合厂商开发MicroLED专用驱动背板。但是过程其实突显了MicroLED产业必须是个宏大的生态体系,因为硅基背板如何去结合MicroLED在一个小于1英寸的硅基背板上,如何巨量转移两百万颗MicroLED而且还要有很高的良率,这都不是单一厂商可以完成的,至少目前还没有看到这样有野心的厂商。

因此做为提供硅基背板与控制器的公司,必须与有能力生产μm等级的LED芯片厂商配合,双方找出合作的基础,让MicroLED的晶粒大小与硅基背版画素的Pixel大小相当,好让彼此的结合能做到一对一的绝配。

这样硅基背板若是1920×1080结合上同等大小的MicroLED就能达到单色1920×1080的MicroLED显示芯片,读者可以想像这好比一个小于1英寸的超高精细1920×1080的显示屏幕。

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