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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。

光是如何巨量转移结合就是目前许多新创公司的研究题目,英国公司Plessey就是这样的MicroLED巨量转移公司,其实该公司的技术应该不叫巨量转移,因为它是利用过去长年在精细的Printer Head的控制,加上剑桥大学的技术转移,Plessey用磊晶成长GaN于硅晶圆的技术,在微小的空间制作出百万颗等级的MicroLED晶圆,然后将MicroLED晶圆与硅基背板做结合,即可瞬间将200万颗的MicroLED结合到小于一英寸的硅基控制背板。

这样的技术一般称为Monolithic MicroLED,亦即单一成形的MicroLED晶圆贴合技术。这样就克服了巨量转移过程中的损耗产生的良率问题,也节省转移的时间跟成本。以小于一英寸的MicroLED显示芯片而言,似乎Monolithic MicroLED是唯一可行的量产技术,目前在德国及美加都有类似的公司开发这Monolithic MicroLED的技术。

如何让单色的MicroLED形成全彩又是另一个挑战。简单来说可以用量子点(QDs)或是荧光玻璃片(PG)来让MicroLED混色,以四个像素为一个全彩的基础,若是要追求亮度,就以RGBG作为这四个像素的组成。若要颜色好,就以RGRB当作这四个像素的组合。因此原本单色1920×1080的MicroLED就会变成960×540的全彩MicroLED,因为2×2的像素变成了全彩的单元。

MicroLED抢攻智能车头灯市场

超微小自发光的MicroLED已经带动产业的应用革命。首先对高发光效率、高亮度与低功耗对AR与HUD的应用生态带来新的冲击,改变过去未能达到的设计目标,进而取代OLED成为新宠儿。另外一个全新的应用变革则是一个比较无法联想的领域—智能车头灯。

智能矩阵车头灯Smart Matrix Headlights或许不是新闻,过去德州仪器(TI)也曾搭配激光光源推广其DMD技术。传统车头灯演进从卤素灯HID到发光效率更好的LED车灯,但是都还是基础发光效率的进步,投射出的光型没有变化。智能头灯指的是光源可以切割成许多单元,单元可独立控制,因此可以针对路况做出智能的判断与调控。

所以DMD就提供了一个可以切割许多单元控制的反射介面。但是DMD还是需要激光光源与相对应的光学元件,不仅效率降低、系统也变得复杂。当自发光源MicroLED正逐步取代LCD/LCoS等需要额外光源跟光学元件的投影技术在AR应用之际,MicroLED也出现在智能头灯的竞争技术蓝图,企图取代需要较复杂光学设计与系统的DMD+光源的解决方案。

MicroLED在智能头灯的技术门槛,主要在于亮度够不够。由于MicroLED越小颗、发光效率越差,因此AR显示器所使用的MicroLED显然在亮度尚无法满足车灯所需,必须用更大的电流与适当的晶粒大小并且发光效率更好的MicroLED。所以在智能头灯应用的MicroLED就不需要超高分辨率,也不用全彩,而是要去找出发光效率与体积的最佳组合的大小。

2018年OSRAM公布其1,024颗MicroLED(从尺寸看应该是MiniLED)的Eviyos智能头灯,这相对应于传统的LED车头灯已经是数百倍的倍数数量。所以Eniyos的车灯能投影呈现简单的影像与文字示范。将来大电流的驱动、适当尺寸高效率的MicroLED,应该能提供兼顾亮度与分辨率的智能车头灯。

智能车头灯有趣的应用是车辆以相机(Camera)、光达(LiDAR)、红外线与雷达等等不同的侦测组合,全时侦测前方路况,若侦测到行人或对向车辆,车辆的智能处理器会根据专家系统的经验与智能,控制矩阵式头灯的每个MicroLED亮度,避免炫光直接照到其他驾驶的眼睛。

另外,智能矩阵头灯还能将斑马线投射到前方道路,以表示礼让行人;或是投射提醒大货车的显示标志、路面状况等等。一旦能够大量制造生产,这个以MicroLED为核心的智能矩阵头灯将会为交通安全带来巨大的正面影响。

台厂LED技术领先开创蓝海市场有望台湾靠着半导体技术在IT产业建立了无可取代的重要地位,虽然IT代工的OEM/ODM利润不断被侵蚀,台积电在晶圆上下游产业仍然占据无法撼动的龙头地位。当台湾LED产业面临中国的低价竞争威胁,势必要走出不一样的蓝海策略。

最近透过MiniLED与MicroLED的研发与应用热潮,台湾产业再度领先在这个潮流的前端。其中在微小尺寸的MicroLED显示器,台湾Jasper Display与客户合力开发的MicroLED显示器屡屡出现在国际大展,并吸引其他国际大厂慕名前来开发智能车头灯等MicroLED应用。

除了MicroLED的应用外,也将其硅基背板与控制器技术发展成X-on-Silicon的数位异质整合应用平台。若是在硅基背板上结合反射式液晶就成为传统熟知的LCoS面板,可应用于高阶显示器、高分辨率的3D打印机(3D Printer)或是做为SLM(Spatial Light Modulator)、应用在医学以及3D立体显示的应用。

最近更有厂商以MEMS的Micro-Mirror微结构结合硅基背板平台,开发出类似德州仪器的DMD芯片。唯有不断的以创新精神去开发出蓝海的应用才是台湾厂商能灵活的在中国低价竞争的现实困境中脱颖而出,创造出台湾特有的附加价值与贡献。

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