microLED - microLED

microLED , også kendt som micro-LED , mLED eller µLED , er en fremvoksende fladskærmsteknologi . microLED skærme består af arrays af mikroskopiske lysdioder danner de enkelte pixel elementer. Sammenlignet med udbredt LCD -teknologi tilbyder microLED -skærme bedre kontrast , svartider og energieffektivitet .

Sammen med OLED'er er microLED'er primært rettet mod små, lavenergienheder såsom AR-briller, VR-headset, smartwatches og smartphones . OLED og microLED tilbyder begge stærkt reducerede energikrav sammenlignet med konventionelle LCD -systemer og tilbyder samtidig et uendeligt kontrastforhold . Den uorganiske natur af microLED'er giver dem en længere levetid fordel i forhold til OLED'er.

Fra 2020 er microLED-skærme ikke blevet masseproduceret, selvom Sony , Samsung og Konka sælger microLED- videovægge , og Luumii mass producerer microLED-belysning. LG , Tianma , PlayNitride , TCL / CSoT , Jasper Display, Jade Bird Display , Plessey Semiconductors Ltd og Ostendo Technologies, Inc. har demonstreret prototyper. Sony sælger allerede microLED -skærme som erstatning for konventionelle biografskærme. BOE , Epistar og Leyard har planer om microLED -masseproduktion. MicroLED kan gøres fleksibel og gennemsigtig , ligesom OLED'er.

Forskning

Uorganisk halvleder microLED (µLED) teknologi blev først opfundet i 2000 af forskergruppen Hongxing Jiang og Jingyu Lin fra Texas Tech University, mens de var på Kansas State University . Efter deres første rapport om elektriske injektionsmikroLED'er baseret på indiumgalliumnitrid (InGaN) halvledere har flere grupper hurtigt engageret sig i at forfølge dette koncept. Mange relaterede potentielle applikationer er blevet identificeret. Forskellige on-chip-tilslutningsordninger for microLED-pixelarrays er blevet anvendt, hvilket muliggør udvikling af single-chip højspændings DC/AC-LED'er til at løse kompatibilitetsproblemet mellem højspændings elektrisk infrastruktur og lavspændingsdriftskarakter for LED'er og høj lysstyrke selv -emissive mikrodisplays.

MicroLED -arrayet er også blevet undersøgt som en lyskilde til optogenetiske applikationer og til synlig lyskommunikation .

Tidlige InGaN -baserede microLED -arrays og mikrodisplays blev primært passivt drevet. Det første aktivt drevne videokompatible selvemitterende InGaN microLED mikrodisplay i VGA-format ( 640 × 480 pixels, hver 12  µm i størrelse med 15  µm imellem dem) med lavspændingskrav blev realiseret mellem 2009-2011 af III-N Technology, Inc ., et firma grundlagt af Hongxing Jiang og Jingyu Lin fra Texas Tech University , via en hybrid komplementær metaloxidhalvleder (CMOS) og integreret kredsløb (IC) hybridsamling.

De første microLED -produkter blev demonstreret af Sony i 2012. Disse skærme var dog meget dyre.

Der er flere metoder til fremstilling af microLED -skærme. Flip-chip-metoden fremstiller lysdioden på et konventionelt safirsubstrat, mens transistormatrisen og loddehulerne aflejres på siliciumskiver ved hjælp af konventionelle fremstillings- og metalliseringsprocesser. Masseoverførsel bruges til at plukke og placere flere tusinde lysdioder fra en wafer til en anden på samme tid, og LED'erne er bundet til siliciumsubstratet ved hjælp af reflow -ovne. Flip-chip-metoden bruges til mikroskærme, der bruges på virtual reality-headsets . Ulemperne inkluderer omkostninger, begrænset pixelstørrelse, begrænset placeringsnøjagtighed og behovet for afkøling for at forhindre, at displayet vrider sig og går i stykker på grund af termisk uoverensstemmelse mellem lysdioderne og silicium. De nuværende microLED -skærme er også mindre effektive end sammenlignelige OLED -skærme. En anden mikroLED -fremstillingsmetode involverer binding af LED'erne til et IC -lag på et siliciumsubstrat og derefter fjernelse af LED -bindingsmaterialet ved hjælp af konventionelle halvlederfremstillingsteknikker. Den nuværende flaskehals i fremstillingsprocessen er behovet for individuelt at teste hver LED og udskifte defekte ved hjælp af et excimer laser-lift-off-apparat, som bruger en laser til at svække bindingen mellem LED'en og dens substrat. Defekt LED-udskiftning skal udføres ved hjælp af pick-and-place-maskiner med høj nøjagtighed , og test- og reparationsprocessen tager flere timer. Masseoverførselsprocessen alene kan tage 18 dage for en smartphone -skærm med et glassubstrat. Særlige LED -fremstillingsteknikker kan bruges til at øge udbyttet og reducere mængden af ​​defekte lysdioder, der skal udskiftes. Hver LED kan være så lille som 5  µm på tværs. LED epitaxy -teknikker skal forbedres for at øge LED -udbyttet.

Excimer-lasere bruges til flere trin: laser-lift-off til at adskille lysdioder fra deres safirunderlag og til at fjerne defekte lysdioder, til fremstilling af LTPS-TFT bagplanet og til laserskæring af de færdige lysdioder. Særlige masseoverførselsteknikker ved hjælp af elastomerfrimærker undersøges også. Andre virksomheder undersøger muligheden for at pakke 3 lysdioder: en rød, en grøn og en blå LED i en enkelt pakke for at reducere masseoverførselsomkostninger.

Quantum dots undersøges som en måde at skrumpe størrelsen på microLED-pixels, mens andre virksomheder undersøger brugen af ​​fosforer og quantum dots for at eliminere behovet for forskellige farvede lysdioder. Sensorer kan integreres i microLED -skærme.

Over 130 virksomheder er involveret i forskning og udvikling af microLED. MicroLED -lyspaneler laves også og er et alternativ til konventionelle OLED- og LED -lyspaneler.

Digital pulsbreddemodulation er velegnet til at drive microLED-skærme. MicroLED'er oplever et farveskift, når den aktuelle størrelse ændres. Analoge skemaer ændrer strøm for at ændre lysstyrke. Med en digital puls bruges kun en strømværdi til tilstanden Til. Der er således ikke noget farveskift, der opstår, når lysstyrken ændres.

Aktuelle microLED -displaytilbud fra Samsung og Sony består af "kabinetter", der kan fliser til at skabe et stort display i enhver størrelse, hvor skærmens opløsning stiger med størrelsen. De indeholder også mekanismer til at beskytte skærmen mod vand og støv. Hvert skab er 36,4 tommer (92 cm) diagonalt med en opløsning på 960 × 540 .

Kommercialisering

microLED'er har medfødte potentielle ydelsesfordele i forhold til LCD-skærme, herunder højere lysstyrke, lavere latenstid , højere kontrastforhold , større farvemætning , iboende selvbelysning og bedre effektivitet. Fra 2016 har teknologiske og produktionsbarrierer forhindret kommercialisering.

Fra 2016 var en række forskellige teknologier under aktiv forskning for samling af individuelle LED -pixels på et substrat. Disse omfatter chipbinding af microLED -chips på et substrat (anses for at have potentiale for store displays), waferproduktionsmetoder ved hjælp af ætsning til fremstilling af et LED -array efterfulgt af binding til en IC og wafer -produktionsmetoder ved hjælp af en midlertidig tynd film til at overføre LED -array til et substrat.

Glo og Jasper Display Corporation demonstrerede verdens første RGB microLED mikrodisplay, der måler 0,55 tommer (1,4 cm) diagonalt, på SID Display Week 2017. Glo overførte deres microLED'er til Jasper Display bagplan.

Sony lancerede en 55-tommer (140 cm) "Crystal LED Display" i 2012 med en opløsning på 1920 × 1080 som et demonstrationsprodukt. Sony annoncerede sit CLEDIS -mærke (Crystal LED Integrated Structure), der brugte overflademonterede LED'er til produktion af store skærme. Fra august 2019 tilbyder Sony CLEDIS i 146-tommer (3,7 m), 182-tommer (4,6 m) og 219-tommer (5,6 m) skærme. Den 12. september 2019 annoncerede Sony Crystal LED-tilgængelighed til forbrugere, der spænder fra 1080p 110-tommer (2,8 m) til 16K 790-tommer (20 m) skærme.

Samsung demonstrerede et 146 tommer (3,7 m) microLED-display kaldet The Wall på CES 2018 . I juli 2018 annoncerede Samsung planer om at bringe et 4K microLED-tv til forbrugermarkedet i 2019. På CES 2019 demonstrerede Samsung en 75 tommer (1,9 m) 4K microLED-skærm og 219 tommer (5,6 m) 6K microLED-skærm. Den 12. juni på InfoComm 2019 annoncerede Samsung den globale lancering af The Wall Luxury microLED-skærmen, der kan konfigureres fra 73 tommer (1,9 m) i 2K til 292 tommer (7,4 m) i 8K. Den 4. oktober 2019 meddelte Samsung, at The Wall Luxury microLED -displayforsendelser var begyndt.

I marts 2018 rapporterede Bloomberg, at Apple havde omkring 300 ingeniører dedikeret til egenudvikling af microLED-skærme. Ved IFA 2018 i august demonstrerede LG Display et 173-tommer (4,4 m) microLED-display.

På SID's Display Week 2019 i maj demonstrerede Tianma og PlayNitride deres medudviklede 7,56 tommer (19,2 cm) microLED-skærm med over 60% gennemsigtighed. China Star Optoelectronics Technology (CSoT) demonstrerede en 3,3 tommer (8,4 cm) gennemsigtig microLED-skærm med omkring 45% gennemsigtighed, også udviklet sammen med PlayNitride. Plessey Semiconductors Ltd demonstrerede en monolitisk monokromblå GaN-on-silicium-wafer, der var bundet til et Jasper Display CMOS-bagplan 0,7 tommer (18 mm) microLED-display med aktiv matrix med en 8  μm pixelhøjde .

På SID's Display Week 2019 i maj demonstrerede Jade Bird Display deres 720p og 1080p microLED mikrodisplay med henholdsvis 5  μm og 2,5  μm pitch og opnåede luminans i millioner af candelaer pr. Kvadratmeter. I 2021 har Jade Bird Display og Vuzix indgået en fælles produktionsaftale om fremstilling af microLED -baserede projektorer til smarte briller og augmented reality -briller

Den 15. august 2019 annoncerede Luumii, et joint venture mellem Rohinni LLC og KoJa (Cayman) Co. Ltd. masseproduktion af deres mikro- og miniLED-baserede løsninger til baggrundsbelysning af notebook-computere og logo belysning. Luumiis produktionsproduktion på deres Suzhou -produktionsanlæg er i øjeblikket 40.000 enheder om måneden og er målrettet 100.000 enheder om måneden ved årets udgang.

På Touch Taiwan 2019 den 4. september 2019 demonstrerede AU Optronics et 12,1-tommer (31 cm) microLED-display og angav, at microLED var 1-2 år fra massekommercialisering. På IFA 2019 den 13. september 2019 demonstrerede TCL Corporation deres Cinema Wall med et 4K 132-tommer (3,4 m) microLED-display med en maksimal lysstyrke på 1.500  cd/m 2 og 2.500.000∶1 kontrastforhold produceret af deres datterselskab China Star Optoelectronics Technology (CSoT) .

Se også

Referencer

eksterne links