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Micro-LED显示所面临的挑战
2020-05-25

Micro LED技术与当下流行的LCD、OLED显示技术相比,具有更高的亮度、发光效率,更容易实现自由弯曲特性。因此,从原理上来讲,Micro LED可以应用于一切显示设备上,包括智能手机、高清电视、户外超大屏显示等。
    Micro LED技术尚不成熟,制程比较复杂。想要得到Micro LED显示面板,首先就要解决将Micro LED阵列放到基本上的问题。例如在制备HD级别的显示器,其分辨率大约1920*1080,从数量上来看,RGB像素的数量大约有600万个,必须要保证良率达到6个9级别。从像素大小来看,理想来说,像素尺寸应该在3um以下,而为了控制成本,目前多控制在10um以下。从以上不难看出,Micro LED面临着诸多挑战。
    成本挑战
    在手机QHD硬屏方面,Micro LED显示面板成本要比目前OLED成本高出20%左右,Micro LED和巨量转移两项成本大约为11美元,如果是在柔性屏方面,应该会更高,达到20美元。而对于55 inch 电视方面,Micro LED电视成本会比OLED电视成本低10%左右,其中Micro LED和巨量转移的价格大约在165美元。如下图所示。

Micro LED芯片的数量直接决定着显示器的分辨率,要想降低成本,chip的尺寸就要做的足够小。目前而言,Micro LED的单位面积成本要高于传统的LED(未封装状态),这是因为Micro LED的制程复杂,均一性和缺陷要求更加严苛。手机端芯片大小要小于5um,电视端要小于10um。如下图所示(分别为5.8inch QHD Phone和55inch 4K TV),芯片的尺寸如果可以做到足够小,Micro LED的成本将会有大幅的下降。

对于传统大尺寸电视(75inch以上),Micro LED的应用将会带来巨幅的成本降低。芯片尺寸如果由150um以上减小到50um以下,略过芯片封装过程,会带来不小的成本优化。

制程挑战
    Micro LED显示对均一性和缺陷等性能的要求,根据其应用场景的不同而灵活改变。一般要求发光峰的波长位移在1-2nm,每块显示面不超过10个缺陷,该要求比当下OLED的标准还要严苛。如今的工艺制程水平,在4inch的外延晶圆上所制备的Micro LED发光峰位移高于6nm。虽然可以通过扩大晶圆尺寸(约6inch),使得发光峰位移降低到2nm以下,但是制造成本将会大幅增加。

有人提出将晶圆划分为更小的区域,划分依据可以是发光波长或者是其他感兴趣的参数(亮度,缺陷,漏电流,正偏压等),在这些更小的区域中筛选出性能较优的区块,拼成一个新的完整晶圆,再通过巨量转移等技术转移到显示衬底上。

其他挑战
    除了以上,Micro LED面临的挑战还有很多,例如:10um以下如何保证较高的外量子效率,芯片像素缺陷的测试及修复等等......路还很长,但方向明确。

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