新型LED技術(shù)是否都可以商用了

應(yīng)用于顯示器、AR/VR、汽車和電視等領(lǐng)域的LED家族產(chǎn)品在持續(xù)不斷的創(chuàng)新中，這一大堆創(chuàng)新產(chǎn)品是否都可以商用了呢？

許多LED技術(shù)都取得了重大突破，每個細分市場都有它自身的優(yōu)勢、劣勢和成熟度。 MiniLED、micro LED和量子點，都對現(xiàn)有LED技術(shù)造成極大沖擊，但是，到目前為止，仔細觀察每個細分市場都表明，它們大多數(shù)都還沒有達到有收益的規(guī)模商用階段。

Mini LEDs

作為背光照明光源，mini LED意味著更多數(shù)量的LED，但是比目前使用的LED更小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更薄的顯示屏并改善局部對比度，這類似于OLED。在汽車應(yīng)用中，它滿足了行業(yè)對高對比度和亮度、曲面貼合性和耐用性的要求。Mini LED很容易在現(xiàn)有的晶圓廠中制造，而且已經(jīng)可以輕松實現(xiàn)量產(chǎn)和芯片鍵合精度。

但是mini LED仍然面臨一些挑戰(zhàn)。對于智能手機應(yīng)用，mini LED面臨著OLED這個強大對手，由于它們的性價比將其降級為只能應(yīng)用于高端細分市場。直下式mini LED可實現(xiàn)局部調(diào)光；它們可用于曲面顯示器，由此產(chǎn)生電視的成本預(yù)計比OLED版本低約20%至30%。然而，隨著所使用的LED數(shù)量的增加，散熱問題也隨之出現(xiàn)。此外，更多的局部調(diào)光區(qū)域需要更多數(shù)量的LED，從而增加了IC的數(shù)量。因此，為提高性能反而增加了成本，這是mini LED現(xiàn)存的一個主要挑戰(zhàn)。

Mini LED BLU/自發(fā)光及Micro LED顯示對比

Micro LEDs

相比之下，micro LED在性能、技術(shù)和基本結(jié)構(gòu)方面都比mini LED更具突破性。Micro LED在響應(yīng)時間和視角方面與現(xiàn)有OLED技術(shù)相當，但在亮度、耐用性和功耗方面更優(yōu)于OLED。

“從顯示器設(shè)計師或OEM的角度來看，這項技術(shù)還未成型，”Yole Développement的高級技術(shù)和市場分析師Eric Virey說。 “即使那些剩余的難題被解決了，也還必須建立起供應(yīng)鏈。因此，雖然我們可能會在未來幾年看到一些令人印象深刻的micro LED產(chǎn)品，但數(shù)量一定是有限的。實現(xiàn)大規(guī)模商用至少還需要兩到三年的時間。到那時，OLED或電致發(fā)光量子點等競爭技術(shù)也將會發(fā)展起來。性能是一方面，但成本兼容性更加重要?！?/p>

隨著技術(shù)的進步，micro LED有可靠的成本降低途徑，可以在各種應(yīng)用的高端市場競爭，如電視、增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和可穿戴設(shè)備。在智能手機領(lǐng)域，OLED的成本推動著micro LED在芯片尺寸方面達到其技術(shù)極限。

Plessey Semiconductors是一家取得重大進展的供應(yīng)商。該公司生產(chǎn)的用于耳機的micro LED顯示器， 相較于傳統(tǒng)OLED，實現(xiàn)了10倍的分辨率，100倍的對比度，以及高達1，000倍的亮度，而功耗僅為OLED的一半。2019年，Plessey還在CES上展示了其第一款搭載micro LED的AR/VR眼鏡。Vuzix已計劃在其下一代智能眼鏡中放棄采用OLED，轉(zhuǎn)而采用Plessey的micro LED技術(shù)。

量子點

在不同的發(fā)展階段存在三種量子點技術(shù)：

色彩轉(zhuǎn)換量子點是一種“即插即用”技術(shù)，三星在其“QLED”電視產(chǎn)品中應(yīng)用，Vizio在其“P-Quantum”系列產(chǎn)品中也有應(yīng)用。這種技術(shù)在LCD顯示器的背光中添加一層量子點薄膜，量子點能夠?qū)碜訪ED的藍色光源轉(zhuǎn)換為更加純凈的藍綠紅三色純色光，從而改善了色域、顯示能效和/或亮度。

電致發(fā)光量子點或EL-QD則更具突破性，它沒有從LED到量子點的色彩轉(zhuǎn)換過程。

QD-OLED結(jié)合了OLED和QD色彩轉(zhuǎn)換，使用藍色OLED像素激發(fā)位于OLED頂部的圖案化量子點，以轉(zhuǎn)換紅色和綠色像素。與采用彩色濾光片的OLED技術(shù)相比，它以更低的成本實現(xiàn)了更好的亮度和效率。

三星顯示器（Samsung Display）最近證實它正在開發(fā)用于電視的大型QD-OLED面板，這是量子點和OLED技術(shù)的結(jié)合。 它在量子點薄膜層后面使用藍色OLED背光，可提供更高的亮度，更廣的色彩范圍，并可能降低生產(chǎn)成本。但，三星最近曾宣布于2019年4月成立投資審查委員會，該委員會將負責就三星生產(chǎn)QD-OLED電視面板的計劃作出決定。 如果計劃獲得批準，預(yù)計將于2020年底或2021年初開始量產(chǎn)。問題是，三星計劃在2019年開始試生產(chǎn)，那么這個計劃是正常運轉(zhuǎn)的計劃，還是有點延遲的計劃呢？

此外，在micro LED領(lǐng)域，Plessey與Nanoco Technologies合作，應(yīng)用Nanoco的無鎘量子點（CFQD）半導(dǎo)體納米粒子技術(shù)以縮小單片micro LED顯示器的像素尺寸。Plessey將Nanoco CFQD量子點集成到藍色LED晶圓的選定區(qū)域，以添加紅光和綠光。這將當今最小的像素尺寸又縮小了難以置信的87%。這項工藝能夠為AR/VR設(shè)備、手表和移動設(shè)備提供更小、更高分辨率的micro LED顯示器，同時增強了顯色性與能效。

各自為政可行嗎？

根據(jù)LED各種技術(shù)的不同，以及實現(xiàn)這些技術(shù)需要從現(xiàn)有材料、流程和供應(yīng)鏈中進行多大程度的轉(zhuǎn)變，只有合作才是最有效的途徑，可以實現(xiàn)更快速的開發(fā)和成本的降低?！敖⒒锇殛P(guān)系對創(chuàng)新和產(chǎn)品發(fā)展至關(guān)重要，尤其在克服關(guān)鍵技術(shù)瓶頸上，”LEDinside研究協(xié)理Roger Chu說。 “如果沒有合作伙伴關(guān)系，那些小眾前沿技術(shù)可能無法成功發(fā)展?！?/p>

Roger還說道：“目前，人們普遍認為，一旦micro LED芯片和巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)準備好了，制造商就可以成功生產(chǎn)micro LED顯示器了。實際上，micro LED技術(shù)尚未成熟，在不同的制造工藝中仍然面臨許多瓶頸。 因此，相關(guān)領(lǐng)域的制造商必須共同努力，在技術(shù)開發(fā)方面做更多的投入?！?/p>

Yole公司的Virey在OLED和EL-QD領(lǐng)域也表達了相同的意見?！癘LED或EL-QD的材料分散在墨水中，被印刷到晶體管背板上。我們看到很多獨立的量子點材料公司都在開發(fā)自己的材料，而許多領(lǐng)先的顯示器制造商，如三星、TCL或BOE在努力做好自己的開發(fā)以外，也與獨立材料公司合作。協(xié)作至關(guān)重要。每一種材料都需要精確制造，以便與其他所有部件良好的配合?！?/p>

Virey進一步指出，micro LED的制造工藝和基本架構(gòu)是截然不同的，將LED和顯示器這兩個行業(yè)結(jié)合在一起，共通點少之又少。流程和工具尚不存在，建立完整的供應(yīng)鏈需要LED制造商、工具制造商、顯示器制造商和各種micro LED初創(chuàng)者之間的協(xié)同工作，這些初創(chuàng)者往往是開發(fā)一些關(guān)鍵技術(shù)的先行者。

最近一個合作的例子就是EV集團和Plessey最近宣布，將高性能GaN-on-silicon（GaN-on-Si）單片micro LED技術(shù)引入AR應(yīng)用的大眾市場。

創(chuàng)新帶來驚喜

根據(jù)Virey的說法，迄今為止他至少看到過兩個業(yè)內(nèi)驚喜。 “在過去的兩到三年里，micro LED從一個’永遠不會奏效的瘋狂想法’變身成為一種可靠的顯示器技術(shù)候選。想一想：要生產(chǎn)一個8K micro LED電視，需要組裝近1億個細菌大小的微型LED，精度為1μm，不能有一個錯誤，而且必須在幾分鐘內(nèi)完成，才能不辜負其成本?！?/p>

Virey補充道：“當業(yè)界第一次討論這個想法時，市場上最好的裝配技術(shù)可能需要數(shù)月或數(shù)年才能組裝一臺電視機。而現(xiàn)在，各種公司已經(jīng)開發(fā)了許多大規(guī)模并行傳輸和組裝方法，這使得micro LED越來越接近現(xiàn)實。當然未來還有很多挑戰(zhàn)，但這已不再是一個瘋狂的想法了。”

他還談到了三星的QD-OLED技術(shù)?！疤孤实卣f，我認為18個月以前還沒有人認真對待它，但那時三星就可能已經(jīng)馬上建立其第一個晶圓廠了。這么快的可行性源于三星早已投入了大量的時間和金錢分別用于啟用QD-OLED所需的兩大技術(shù)：OLED和量子點。在三星意識到可以將它們組合成第三種技術(shù)時，它已經(jīng)分別在這兩項技術(shù)上取得了很大進展。”

挑戰(zhàn)仍然很多，但LED市場正在迅速發(fā)展。包括Apple、Plessey、三星、友達光電等在內(nèi)的許多公司都在不斷推進中。短期內(nèi)將會有許多原型和新功能發(fā)布出來，但從顯示器設(shè)計師或OEM的角度來看，仍需要一些耐心。