마이크로 LED는 기존 OLED 기술보다 밝고 밝지만 전력 소모가 적은 차세대 디스플레이 기술입니다. 2017년 5월, 애플은 차세대 디스플레이 기술 개발을 시작했다. 2018년 2월, 삼성은 CES 2018에서 마이크로 LED TV를 출시했다.
마이크로 LED 기능
마이크로 LED는 기존 OLED 기술보다 밝고 효율적이지만 전력 소비는 적습니다. MicroLED의 우수한 특성으로 인해 TV, iPhone 및 iPad에서 사용할 수 있습니다.
마이크로 LED 역사
마이크로 LED에 대해 말하자면, 우리는 디스플레이 TFT-LCD 백라이트 모듈의 적용으로 시작해야합니다. TFT-LCD가 1990년대에 번성하기 시작했을 때, 일부 제조업체는 높은 채도, 절전 및 얇기 때문에 LED를 백라이트로 사용했습니다. 그러나 높은 비용, 열악한 방열 및 낮은 광전 효율과 같은 요인으로 인해 TFT-LCD 제품에는 널리 사용되지 않았습니다.
2000 년까지 형광체를 자극 한 청색 LED 칩을 사용한 백색 LED 기술의 공정, 효율성 및 비용이 성숙하기 시작했습니다. 2008 년에 들어서면서 백색 LED 백라이트 모듈은 폭발적인 성장을 보여 몇 년 만에 CCFL을 거의 완전히 대체했습니다. 응용 프로그램 필드는 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 데스크톱 모니터에서 TV 등으로 확장됩니다.
그러나 TFT-LCD의 비 자체 발광 디스플레이 원리로 인해 개방 셀 투과율은 약 7 % 이하이므로 TFT-LCD의 광전 효율이 낮습니다. 백색 LED가 제공하는 채도는 여전히 세 가지 기본 LED만큼 좋지 않습니다. , 대부분의 TFT-LCD 제품은 단지 약 72 % NTSC입니다; 또한 실외 환경에서는 TFT-LCD의 밝기를 1000nits 이상으로 높일 수 없으므로 이미지 및 색상 인식이 낮아 주요 응용 분야 결함입니다. 따라서 세 가지 기본 색상 LED를 자체 발광 디스플레이 도트 픽셀로 직접 사용하는 LED 디스플레이 또는 마이크로 LED 디스플레이의 또 다른 기술도 개발 중입니다.
마이크로 LED 기술의 원리
마이크로 LED 디스플레이의 디스플레이 원리는 LED 구조 디자인을 얇고 소형화하고 배열로 만드는 것이며 크기는 약 1 ~ 10μm에 불과합니다. 그런 다음 마이크로 LED가 회로 기판으로 일괄 적으로 전달되고 기판은 단단하고 부드러울 수 있습니다 좋은 특성을 가진 투명하고 불투명 한 기판입니다. 그런 다음 물리적 증착 공정을 사용하여 보호 층과 상부 전극을 완성 한 다음 상부 기판을 패키징하여 간단한 구조로 MicroLED 디스플레이를 완성 할 수 있습니다.
디스플레이를 만들기 위해서는 웨이퍼의 표면을 LED 디스플레이와 같은 어레이 구조로 만들어야 하며, 각 도트 픽셀은 어드레싱이 가능하고 제어가 가능해야 하며 개별적으로 구동되어 조명이 켜져야 합니다. 상보적인 금속 산화물 반도체 회로에 의해 구동되는 경우, 이는 능동 어드레싱 구동 구조이며, 패키징 기술은 Micro LED 어레이 칩과 CMOS 사이에 전달될 수 있다.
붙여 넣기가 완료되면 Micro LED는 마이크로 렌즈 어레이를 통합하여 밝기와 대비를 향상시킬 수 있습니다. Micro LED 어레이는 수직으로 엇갈린 양극 및 음극 그리드 전극을 통해 각 마이크로 LED의 양극 및 음극에 연결됩니다. 전극은 순차적으로 통전되며, Micro LED는 스캔하여 이미지를 표시하여 점등됩니다.
마이크로 LED의 전형적인 구조는 직접 에너지 갭 반도체 재료로 구성된 PN 접합 다이오드입니다. 마이크로 LED의 상부 및 하부 전극에 순방향 바이어스가 인가되어 전류가 통과하게 되면 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 단색의 빛을 방출합니다. 마이크로 LED 스펙트럼의 주파장의 FWHM은 약 20nm이며, 이는 매우 높은 채도를 제공 할 수 있으며 일반적으로 120 % NTSC에 도달합니다.
그리고 2008 년 이래로 LED 광전 변환 효율이 크게 향상되었으며 100lm / W 이상이 대량 생산 표준이되었습니다. 따라서 Micro LED 디스플레이의 적용을 위해 자체 발광 디스플레이 특성으로 인해 광 소모 부품이 거의없는 간단한 구조로 인해 에너지 소비가 적거나 밝기가 높은 디스플레이 설계를 쉽게 실현할 수 있습니다.
이것은 현재 디스플레이 응용 프로그램의 두 가지 주요 문제를 해결할 수 있습니다. 하나는 웨어러블 장치, 휴대 전화, 태블릿 및 기타 장치의 에너지 소비의 80 % 이상이 디스플레이에 있으며 저전력 디스플레이 기술이 더 긴 배터리 수명을 제공 할 수 있다는 것입니다. 두 번째는 주변 조명입니다. 문제는 디스플레이의 이미지가 희게되고 인식이 좋지 않으며 고휘도 디스플레이 기술로 인해 적용 범위가 더 넓어 질 수 있다는 것입니다.
마이크로 LED의 장점
높은 밝기, 낮은 전력 소비, 초고해상도 및 채도. 마이크로 LED의 가장 큰 장점은 가장 큰 기능인 미크론 레벨 피치에서 비롯되며, 각 픽셀을 처리하고 제어하고 구동하여 단일 지점에서 빛을 방출할 수 있습니다. 다른 LED와 비교하여 발광 효율 측면에서 마이크로 LED는 현재 가장 높으며 여전히 상당한 개선의 여지가 있습니다. 발광 에너지 밀도 측면에서 마이크로 LED도 가장 높으며 여전히 개선의 여지가 있습니다. 전자는 디스플레이 장치의 에너지 절약에 도움이되며 전력 소비는 LCD의 약 10 %와 OLED의 50 %입니다. 후자는 디스플레이 장치의 제한된 표면적을 저장하고 더 많은 센서를 배치 할 수 있습니다. 현재의 이론적 결과는 마이크로 LED가 OLED와 비교하여 동일한 디스플레이 밝기를 달성하기 위해 후자의 코팅 영역의 약 10 % 만 필요하다는 것입니다. 자체 발광 디스플레이 인 OLED와 비교할 때 밝기는 30 배 높으며 해상도는 1500PPI (픽셀 밀도)에 도달 할 수 있으며 이는 Apple Watch에서 사용하는 300PPI의 5 배에 해당합니다.
수. 마이크로 LED는 무기 재료를 사용하고 구조가 단순하기 때문에 광 소비가 거의 없으며 서비스 수명이 매우 깁니다. 이 점은 OLED와 비교할 수 없습니다. 유기 물질 및 유기 물질로서 OLED는 수명과 안정성이라는 고유 한 결함을 가지고 있으며 무기 재료의 QLED 및 MICROLED와 비교하기가 어렵습니다.
비용 절감을위한 많은 여지가 있습니다. 현재 마이크로 프로젝션 기술은 주로 디지털 광 처리 (DLP), 실리콘 기판의 반사 액정 디스플레이 (액정 실리콘, LCoS) 및 MEMS 스캐닝의 세 가지 기술을 기반으로하지만 이러한 세 가지 기술은 모두 외부 사용을 필요로합니다 광원은 모듈의 부피를 더 줄이기 어렵고 비용도 높습니다. 반대로 자체 조명 마이크로 LED 마이크로 디스플레이는 외부 광원을 필요로하지 않으며 광학 시스템이 더 간단하므로 모듈 볼륨의 소형화 및 비용 절감에 이점이 있습니다.
다양한 응용 분야. 마이크로 LED는 몇 가지 주요 문제를 해결합니다. 하나는 스마트 폰 및 웨어러블 장치를 포함한 소비자 태블릿의 에너지 소비의 80 %가 디스플레이에 있다는 것입니다. 에너지 소비가 적은 마이크로 LED 디스플레이는 배터리 수명을 크게 연장시킵니다. 마이크로 LED 디스플레이의 적용을 위해, 자체 발광 디스플레이 특성으로 인해 거의 빛을 소비하는 구성 요소가없는 간단한 구조와 결합되어 저전력 또는 고휘도 디스플레이 설계를 쉽게 실현할 수 있습니다. 둘째, 강한 주변광으로 인해 디스플레이의 이미지가 희게되고 인식 정도가 악화됩니다. 마이크로 LED 고휘도 디스플레이 기술은 쉽게이 문제를 해결하고 적용 범위를 넓힐 수 있습니다.
마이크로 LED 산업 체인은 어떻습니까?
마이크로 LED 디스플레이 제품의 경우 기본 구성 요소는 TFT 기판, 초마이크로 LED 다이, 드라이버 IC입니다. 이 세 가지는 공통된 특징, 즉 기존 LCD 및 LED 산업에서 많은 상속을 받았습니다. 따라서 대만 산업 연구소는 전체 산업 체인의 이점을 가지고 있다고 믿습니다.
그러나 동일한 산업 기반을 가진 지역에는 한국, 중국 본토 및 일본도 포함됩니다. 그 중에서도 업스트림 재료 및 장비에서 일본의 리더십과 완벽성은 중국의 대만보다 훨씬 뛰어납니다. 그러나 마이크로 LED에 대한 일본 동료들의 관심은 대만 산업만큼 높지 않습니다.
비교 가능하거나 더 나은 산업 기반을 가진 다른 지역이 대만보다 마이크로 LED에 덜 열광하는 이유는 무엇입니까? 대답은 두 단계로 나뉘어져 있습니다 : 첫 번째는 중국 본토, 한국 및 일본의 디스플레이 회사가 현재 가장 바쁜 일은 OLED입니다. 둘째, 마이크로 LED는 다른 전자 산업에서 거의 사용하지 않는 어려운 프로세스 인 질량 마이크로 전달 (질량 전달이라고도 함)을 가지고 있습니다. 대만의 마이크로 LED 산업에서 가장 큰 움직임 중 하나는 2016 년 12 월 대만 산업 기술 연구소와 "대규모 마이크로 전송"산업 제휴를 주도적으로 설립하는 것입니다.
"대량 전송"이란 어떤 종류의 기술입니까? 간단히 말해서, TFT 회로 기판에 손톱 크기, 광학 및 전기의 필요한 사양에 따라, 삼백 오백 또는 더 많은 빨간색, 녹색 및 파란색 세 가지 기본 색상 LED 작은 다이가 고르게 용접되며 허용 가능한 공정 실패율은 수십만 개에 불과합니다. 한 부분.
마이크로 LED의 과정을 위해, 많은 사람들은 경험이 전통적인 LED 스크린에서 배울 수 있다고 믿습니다. 그러나 마이크로 LED는 전통적인 LED 디스플레이 제품과 매우 다릅니다. 전통적인 LED 디스플레이와 비교할 때, 마이크로 LED의 주요 차이점은 다음과 같습니다 : 1. 정밀도의 정도는 수십 번 향상됩니다. 2. 통합 공정이 직접 삽입, 표면 실장, COB 포장 등에서 "질량 마이크로 전송"으로 변경되었습니다. 3. 결함 수리 가능성은 거의 제로입니다. 4. 백플레인이 인쇄 회로 기판에서 액정 및 OLED 디스플레이에 사용되는 TFT 기판 또는 CPU 및 메모리에 사용되는 단결정 실리콘 기판으로 변경되었습니다.
즉, 기존의 LED 디스플레이와 비교하여 마이크로 LED는 다이, 패키징, 통합 프로세스, 백플레인 및 드라이버와 같은 모든 측면에서 다릅니다. 따라서 Micro LED 제품의 인기는 전통적인 LED 대형 스크린을 얻지 못했음을 알 수 있습니다. 제조업체의 진술.
실제로 LED 다이(예: Sanan), 반도체 디스플레이(BOE 등), IC 설계 회사(예: 축적, Qijing) 등에서 상속받는 다이, TFT 백플레인 및 IC와 같은 "요소 구성 요소" 외에도 Micro LED의 진정한 핵심은 "이러한 구성 요소를 통합하는 방법", 즉 "질량 전송" 기술입니다. 후자는 전체 산업의 피입니다. Micro LED 제품을 선도하려는 회사가 있다면 가장 중요한 것은 여기에서 시작하는 것입니다.
이와 관련하여 더 정확한 소식은 올해 2 월 Mikro Mesa와 Chongqing Huike가 대만 해협 양쪽에 최초의 마이크로 LED 패널 실험실을 공동으로 건설했다는 것입니다. 이 실험실은 올해 말까지 완공 될 예정이며 풀 컬러 마이크로 LED 샘플은 2018 년에 제조됩니다. Mikro Mesa는 현재 LED 마이크로 다이에서 선도적 인 R & D 기술을 보유하고 있으며 3UM을 달성 할 수 있다는 소문이 있습니다. Huike는 A-SILCD 생산 라인을 구축했으며 TFT 백플레인과 같은 기술 자원을 보유하고 있습니다. 둘 사이의 협력의 목적은 "대량 전송"기술을 돌파하기 위해 가능한 한 쉽게 사용할 수있는 자원을 사용하는 것입니다.
그러나 이러한 비교적 심층적 인 프로젝트의 경우에도 Micro LED 산업 시간표에 대한 기대는 낙관적이지 않습니다 : 2018 년 풀 컬러 샘플의 실현은 실제 상용 응용 제품에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 말하기는 여전히 어렵습니다. OLED를 예로 들자면, 풀 컬러와 휴대 전화 업계에서 현재 대규모 인정을 얻는 데 20 년 이상이 걸렸습니다. 또한 Huike와 Mikro Mesa는 모두 디스플레이 서클에 새로 온 사람들입니다. 마이크로 LED에 대한 그들의 관심은 구석에서 추월하려는 시도입니다.
요약하면, 구성 요소의 관점에서 마이크로 LED는 TFT, IC 및 LED 다이에서 어렵지 않습니다. 그러나 기술 및 산업 공정의 관점에서 볼 때 Micro LED의 비전과 현실 사이에 거대한 이전이 있으며 단기간에 완전히 이전하기가 어렵습니다. 범위.
마이크로 LED는 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
현재 기존 기술 역량을 고려하면 Micro LED에는 두 가지 주요 응용 방향이 있습니다. 하나는 애플이 대표하는 웨어러블 시장이다. 애플이 차세대 애플 워치와 아이폰에 마이크로 LED 기술을 사용할 것이라는 소문이 돌고 있으며, 2018 년에는 마이크로 LED 기술을 사용할 것으로 예상됩니다. 마이크로 LED 웨어러블 장치를 출시했습니다. 두 번째는 소니가 대표하는 초대형 TV 시장입니다. 소니가 올해 CES에서 선보인 마이크로 LED 클레디스는 해상도, 밝기 및 콘트라스트 측면에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
단기적으로 마이크로 LED 시장은 초소형 디스플레이에 집중되어 있습니다. 중장기적으로 Micro LED는 웨어러블 장치, 대형 실내 디스플레이 스크린, 헤드 마운트 디스플레이 (HUD), 헤드 업 디스플레이 (HUD), 테일 라이트, 무선 광 통신 Li-Fi, AR / VR, 프로젝터 등 광범위한 응용 분야를 보유하고 있습니다.
