MicroLED在2020年国际消费电子展(CES 2020)上大放异彩

日期:  
2020年 1月 27日
作者: 
Anne Corning  | 
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MicroLED显示器可能是由当今一些最微小的技术元件构成的,单个microLED的尺寸通常不到100平方微米(1/10毫米)。但有趣的是,正如我们最近在2020年国际消费电子展CES)上所看到的那样,市场上目前推出的大多数microLED屏幕的尺寸都介于超大屏幕与巨大屏幕之间。

相比传统LCD屏幕,microLED作为显示器技术的吸引力在于,它们具有超高分辨率(PPI)、近乎完美的黑画面、鲜艳的色彩、高对比度和高能效等优点,并且不存在有些OLED显示器中可见的“烧屏”问题。作为一种新兴技术,microLED显示器的价格目前仍然非常昂贵,三星公司推出的配备microLED屏幕的“The Wall”电视机豪华和商业版本的安装成本可能达到数十万美元1。但业界许多公司正在努力将更多的microLED产品推向市场,预计该技术在智能手表、可穿戴设备、医用显示器等领域将具有巨大的市场潜力。

三星公司在CES上展示2020年版本的 The Wall电视机,尺寸为 292英寸。(图片:CNET

MicroLED电视机

  • 今年CES的一大亮点是三星公司展出的The Wall超大尺寸电视机,其尺寸达到292英寸(超过24英尺,即7.4米)。如果这对于您家的客厅来说尺寸太大的话,The Wall电视机还提供75英寸(4K)及88英寸、93英寸、110英寸和150英寸(8K)版本。
  • 其他大幅面microLED屏幕还包括中国品牌康佳(Konka)的236英寸8K电视机,还有LGE的microLED显示器,其尺寸仅为145英寸,但跟所有最新的microLED电视机屏幕一样,其仍然能够展现惊人的画面质量和细节。

近距离观察猎豹鼻子周围的微小细节,图片来自LGE在CES 2020上展出的145英寸microLED电视机。

MicroLED在AR/VR/MR领域的应用

今年CES上展出的不只是大屏幕,我们还可以看到一些“微型”microLED显示器,比如增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和混合现实(MR)设备中内置的近眼显示器(NED)所采用的显示器技术。NED领域的一些亮点包括:

  • 瑞典公司glō(隆德大学(Lund University)衍生企业)展示了1.6英寸和1.8英寸全彩色microLED显示器。这些显示器基于TFT背板,该背板是与JDI(1.6英寸)和Kyocera(1.8英寸)合作打造的2。他们的展位还布置了内置于头戴式AR / VR设备中的基于RGB LED的全彩色microLED显示器。尽管尚未被任何AR设备制造商采用,但glō方法展示了未来的发展前景。
  • Plessy展示了用于增强现实和混合现实设备的基于1080P microLED的近眼显示器解决方案。
  • 日本的JBD公司 (Jade Bird Display)展示了用于AR / VR设备的microLED显示器,虽然尺寸不到一美分硬币大,但可提供极高 的亮度(高达300万尼特)3。虽然300万尼特的亮度并不是您想要用肉眼去看的东西,但这些microLED为那些充分利用透明度的光学设计带来了新的市场机遇。此外,它们也可以非常节能,这是因为即使在非常低功耗的“调光”水平下运行,它们仍然可以提供与标准二极管相当的亮度。

JBD的单色超亮microLED显示器。(图片来源:Road to VR

值得注意的是,我们不要被松下公司在CES上推出的“MicroOLED” AR / VR设备所迷惑。该设备是松下公司与Kopin合作开发的。尽管具有创新性,但这些新型高清VR眼镜并非由某种新型的微型OLED发射器制成,而是尺寸为“微型”的超高档OLED显示器:即它们是一种OLED微型显示器。同样地,对于有些被宣传为“ microLED”的电视机,它们更准确的归类应当为miniLED显示器,比如TCL的118英寸The Cinema Wall 4K电视机和Planar/Leyard’s的216英寸The Great Space 8K电视机:“这些所谓的microLED 电视机实际上类似于具有超细像素间距的大尺寸RGB miniLED显示器。”4

其他MicroLED技术创新成果

与此同时,来自台湾的工业技术研究院(ITRI)在CES上展示了其创新的“像素区域释放”技术,该技术将传感器功能整合到microLED设备的像素中,可以根据室内/室外环境光线条件自动调节显示器亮度。此外,ITRI在解决一些microLED生产挑战方面也取得了进展。到目前为止,该技术的大规模商业化正是因为这些挑战而被延迟。

ITRI在展位上展示了一台模块化microLED显示器,他们声称这是“世界上首台在不使用临时背板的情况下通过传质方法将MicroLED芯片转移到印刷电路板(PCB)背板上制成的显示器。” 5该技术是ITRI与 PlayNitride, Inc.(提供microLED)、Unimicron Corp.(PCB背板)和 Macroblock, Inc.(驱动器IC和显示器组件)合作开发的。ITRI表示,他们的方法具有将microLED显示器的生产成本降低多达20%的潜力6

ITRI讨论了他们基于PCB的microLED装配方法。

MicroLED商业化挑战

“由于玻璃基板的尺寸受限于生产线,因此很难生产出尺寸超过120英寸的LCD或OLED电视面板。相比之下,microLED显示模块可以镶嵌在110英寸、220英寸、440英寸、790英寸甚至更大尺寸的显示器中,因此其将在100英寸以上的商用显示器市场上占据一席之地。”7

据DigiTimes Research的分析师们预测,“通过将CMOS电路嵌入MicoLED芯片的新制造工艺似乎能够提高良率,从而降低MicoLED面板的生产成本。该工艺降低了将MicoLED芯片通过传质方法转移到背板上的复杂性,从而促进晶圆级生产和测试。此外,背板并不局限于TFT-LCD玻璃基板,可以由玻璃、金属或柔性材料制成。”8

MicroLED质量挑战

无论最终证明何种microLED制造方法对于大规模商业化所需的良率和成本是有效的,制造商在整个制造过程中都普遍需要实现质量保证。Radiant在芯片/晶圆层面和面板/装配层面为microLED生产提供有效的测量和检测解决方案。

Radiant遇到并解决的一些microLED检测挑战包括:控制因相邻像素缺陷而产生的杂散光,以及消除跨通道(彩色)伪缺陷,以确保各个microLED像素和亚像素的准确配准,从而使制造商能够评估其显示组件的质量并执行LED模块校准(像素均匀性校正)。为了在单个像素层面和亚像素层面进行极其精确的检测,无论是单独使用还是与附加的显微镜头搭配使用,Radiant的ProMetric®成像亮度计和色度计都可以精确采集和测量每个显示像素,而无需考虑亚像素的布局。显微镜头通常用于研发阶段和实验室环境中的亚像素表征,可将成像系统的分辨率应用于显示器或晶圆的超小(放大)部分,从而使每个发光元件(每个单独的microLED)的测量精度呈指数级提高。

在将microLED转移到最终背板上之后,制造商就可以使用Radiant的测量系统同时对整个面板的亮度和色度均匀性进行评估。2D成像亮度计或色度计的优点在于,它能够通过单个图像采集较大的空间区域,以检测和测量所有的不均匀和Mura(瑕疵)区域。借助高达4300万像素的高分辨率产品选项,即使没有显微镜头,我们也可以利用显示器的完整图像来采集像素级亮度和色度测量数据。通过这些全面的测量,制造商可以在生产环境下非常高效地进行像素均匀性测试,并计算校正系数,以进行显示器校准。

Radiant的 ProMetric® Y系列成像亮度计与显微镜头搭配使用,此镜头提供5倍和10倍放大率,适用于超高分辨率亚像素级检测。

文献引用

  1. Katzmaier, D.,“Samsung’s ‘The Wall’ TV might be the biggest screen we’ve ever seen”,CNET,2019年1月6日。
  2. YiningChen,“CES 2020: glo Unveils RGB MicroLED Display with 525 PPI”,LED Inside,2020年1月21日。
  3. Lang., B.,“JBD Shows Micro LED Display for AR/VR? With 3,000,000 Nits Brightness”,Road to VR,2020年1月8日。
  4. Han, S.和Hwang, A.,“Mini, micro LED catch eyes at CES 2020”,DigiTimes,2020年1月21日。
  5. 引用如下:Berman, A.,“ITRI Showed a Modular Micro LED Display at CES 2020”,Display Daily,2019年1月17日。
  6. Berman, A., “ITRI Showed a Modular Micro LED Display at CES 2020”,Display Daily,2019年1月17日。
  7. Huang, T., “Micro LED to be widely used in large displays starting 2024”,DigiTimes,2020年1月8日,引用自DigiTimes Research机构发布的特别报告:Mini/micro LED:显示器行业的挑战与机遇,发布日期:2020年1月6日,星期一
  8. Ibid.