從短中長期看Micro LED的應(yīng)用

2018-10-31 18:00 瀏覽次數(shù)：20577

Micro LED是指在芯片上集成的高密度微尺寸LED陣列，每個像素點定址化、單獨驅(qū)動，具有自發(fā)光特性。相比于當前顯示技術(shù)主流OLED和LCD，Micro LED結(jié)構(gòu)更加簡單，性能優(yōu)勢更加明顯，具有高亮度、低能耗、使用壽命長、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于手機、平板、筆記本電腦、電視、AR/VR設(shè)備、戶外顯示器、抬頭顯示器(HUD)等領(lǐng)域。早在2014年蘋果就通過收購LuxVue科技公司布局Micro LED應(yīng)用。最近三星、LG布局Micro LED大屏顯示應(yīng)用，分別推出Micro LED產(chǎn)品“The Wall”和175英寸電視。

Micro LED作為新一代的顯示產(chǎn)品，未來主要與LCD、OLED的現(xiàn)有市場展開應(yīng)用，目前眾多企業(yè)的應(yīng)用方向包括智能手表、智能手機、平板、汽車儀表與中控、電視(包括大尺寸電視和超大尺寸電視)，但是Micro LED還面臨LED芯片微縮和巨量轉(zhuǎn)移兩個難題：

1、微縮制程：微縮制程技術(shù)是指將原有的LED鏡片毫米級的長度微縮至預期目標10μm一下，即1-10μm，也將μLED芯片技術(shù)。Micro LED的μLED芯片與現(xiàn)有量產(chǎn)的LED紅藍黃芯片相比，在材質(zhì)和外延工藝上通用。差別之處以及相應(yīng)的技術(shù)難點在于：

(1)Micro LED需要用到微米級別的LED制程，現(xiàn)有的LED芯片量產(chǎn)工藝及設(shè)備無法滿足μLED芯片加工要求。

(2)μLED芯片需要做襯底剝離，現(xiàn)有的激光剝離襯底工藝，成本高、效率低，需要開發(fā)適合于μLED芯片的襯底剝離技術(shù)。μLED芯片尺寸縮小到了10μm，但是現(xiàn)有設(shè)備的加工極限在100μm以上，需要開發(fā)更高精度的工藝和設(shè)備。

2、巨量轉(zhuǎn)移，是指將數(shù)以千計的LED chip搬到驅(qū)動背板上并實現(xiàn)發(fā)光的功能。其目標不僅僅是一次搬運好幾萬、好幾十萬顆LED，還要能 “只搬運發(fā)光層”。?

??? Micro LED制造廠商面臨的挑戰(zhàn)集中于如何既能實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移又保持高良率高精度：

(1)轉(zhuǎn)移的僅僅是已經(jīng)點亮的LED晶體外延層，并不轉(zhuǎn)移原生基底，搬運厚度僅有3%，同時Micro LED尺寸極?�，需要更加精细化的操作茧H?。

(2)一次轉(zhuǎn)移需要移動幾萬乃至幾十萬顆LED，數(shù)量巨大，需要新技術(shù)滿足這一要求。巨量轉(zhuǎn)移需要突破的技術(shù)難題，不僅包括如何吸取、選擇、放置，還包括轉(zhuǎn)移的設(shè)備與吸嘴，選擇的各種技巧等，同時還需考慮如何將轉(zhuǎn)移良率提升到99.9999％又保證每顆芯片的精準度控制在正負0.5μm以內(nèi)。

一般來說，Micro LED顯示面積越大，所需的芯片就越多，這就會造成Micro LED中出現(xiàn)不良的概率提升，顯示器修復的成本就越高，而顯示的PPI越高，顯示器所需的芯片尺寸就越?�，芯片之紲Z木嗬刖馱叫�，芯片微他z途蘗孔�翌l哪訊染馱醬?，我們將目前Micro LED顯示有可能的應(yīng)用所需要的芯片數(shù)量和PPI羅列如下：

短期內(nèi)，考慮到顯示屏尺寸越?。?span>LED芯片尺寸越大，則Micro LED的生產(chǎn)技術(shù)難度越?。�因此晤U橋卸?span>Micro LED將率先從顯示尺寸最小的智能手表應(yīng)用和LED顯示芯片尺寸最大的超大電視(100-150寸)應(yīng)用開始滲透。

目前，智能手表用戶的主要痛點之一便是電池容量有限、續(xù)航時間較短。智能手表上添加LTE芯片，可以擺脫手機連接到移動網(wǎng)絡(luò)獨立工作。獨立的移動網(wǎng)絡(luò)?？楸亟�带来耗稻尶的X黽?，將進一步使有限的電池容量變得捉襟見肘，而Micro LED發(fā)光效率高、功耗低的特點極大的滿足了這一需求。而智能手表顯示尺寸小的特點也大幅度降低了前期Micro LED顯示器的技術(shù)難度，蘋果公司開發(fā)的Micro LED顯示最有可能的應(yīng)用就是其iWatch產(chǎn)品。

在8K清晰度情況下，100寸LCD屏幕價格是65寸大概16倍，OLED大概是37倍，而Micro LED 可以實現(xiàn)11倍左右的成本，因此Micro LED顯示在100寸以上的超大電視上對比現(xiàn)有的OLED和LCD產(chǎn)品價格提高幅度較?�，同十呍示效果有较大幅度處V?，再加上超大尺寸電視屬于高端電視市場，主要面向高端商業(yè)結(jié)構(gòu)或高凈值人群，因此這類消費群體對于價格的敏感度也比較低，這就為Micro LED在超大尺寸電視中的應(yīng)用提供了經(jīng)濟基?。�而超大硣\緄縭右蛭?span>LED顯示芯片的尺寸較?�，咎Y孔�翌l哪訊群拖允酒饜薷吹某殺疽不岜冉系?，正是因為上述原因，目前三星電子在2018年初發(fā)布了全球首款MicroLED 商用顯示“The Wall”，并根據(jù)市場的反應(yīng)決定提前B2C市場的Micro LED上市時間，預計在CES 2019發(fā)布后年初提前進入市?�，�?span>LG也在IFA 2018上展出了173英寸Micro LED電視。

中期內(nèi)，隨著Micro LED在小尺寸顯示和超大電視中的滲透和技術(shù)的進步，我們認為Micro LED顯示第二階段進入的市場將是車載顯示領(lǐng)域，包括儀表盤顯示和中控顯示，車載市場對顯示的可靠性要求較高，同時人眼距離顯示器的距離較手機、平板、VR等遠，因此對PPI的要求比較低，且車載顯示的面板相對比較?�，因创T?span>Micro LED的技術(shù)要求也相對比較低。

長遠來看，智能手機、平板電腦、VR/AR的PPI要求比較高，芯片尺寸?�，芯片微他z途蘗孔�翌l哪訊茸罡?，特別是智能手機，LCD和OLED應(yīng)用成熟，市場競爭激烈，因此我們認為智能手機、平板電腦、VR/AR這三個領(lǐng)域?qū)⑹?span>Micro LED最后才能滲透進去的市場。

智能手機和平板電腦，對于手機和平板而言，Micro LED還有著和OLED屏幕一樣高對比度、廣色域、高反應(yīng)速度等優(yōu)點。同時手機平板屏幕耗電占整體耗電量可達40%-80%。Micro LED耗電量大約為OLED的50%，LCD的10%。

目前智能手機均面臨續(xù)航焦慮，如果將智能手機中的LCD或OLED屏幕換成Micro LED，現(xiàn)有手機續(xù)航可以提升至1.5-2倍。再加上OLED和LCD屏由于發(fā)光材料和顯示結(jié)構(gòu)的限制，發(fā)出的光相對更柔和，在戶外高亮環(huán)境的表現(xiàn)比LED要差，Micro在戶外的顯示效果也會遠遠好于LCD和OLED。

VR/AR，Micro LED在納秒級別的響應(yīng)速度保證低余暉顯示，降低延時。顯示器上的像素點被點亮的時間為余暉時間，LCD屏由于背光源發(fā)光，像素點在每一幀都是被點亮的，稱為全余暉屏。余暉會導致視覺效果產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，從而使人產(chǎn)生頭暈。為了降低余暉，除了提高刷新率外，就是增加反應(yīng)速度。VR設(shè)備延時的最主要原因是顯示屏延時，占比達60%以上。

Oculus的總延時為19.3ms，其中顯示屏延時為13.3ms。Micro LED響應(yīng)速度媲美OLED顯示，有望將顯示屏延時降至當前的十分之一。故我們認為Micro LED是應(yīng)用在VR器件商的優(yōu)異屏幕選擇。臺灣工研院自2009年即投入Micro LED技術(shù)研發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)用方向即為VR產(chǎn)品，目前產(chǎn)品正在研發(fā)階段，預計不久的將來就會有產(chǎn)品成功量產(chǎn)供應(yīng)臺VR品牌廠，并建構(gòu)Micro LED完整供應(yīng)鏈。

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