Ha arribat l'Edat d'Or de Mini LED, Micro LED i Punt Quàntic?

- Jan 21, 2021-

Els productes familiars LED utilitzats en pantalles, AR/ VR, automòbils i televisors estan constantment innovant. Tots aquests productes innovadors poden estar disponibles comercialment?


Moltes tecnologies LED han fet grans avenços, i cada segment de mercat té els seus propis avantatges, desavantatges i maduresa. Els punts miniled, micro LED i quàntics tenen un gran impacte en la tecnologia LED existent, però, fins ara, una observació acurada de cada segment de mercat mostra que la majoria d'ells encara no han arribat a l'etapa d'ús comercial rendible a gran escala.


Mini LEDs


Com a font de llum per a la il·luminació posterior, mini LED significa un major nombre de LED, però més petit que els LED utilitzats actualment, permetent pantalles més fines i millorant el contrast local, similar als OLED. En aplicacions d'automoció, compleix amb els requisits de la indústria per a l'alt contrast i brillantor, ajust de superfície i durabilitat. Mini LED són fàcils de fabricar en fabs existents, i la producció en massa i precisió d'unió de xips es pot aconseguir fàcilment.


Però mini LED encara s'enfronta a alguns reptes. Per a les aplicacions de telefonia intel·ligent, els MINI LED s'enfronten a un fort oponent d'OLED, que es redueix a ser utilitzat només en segments de mercat de gamma alta a causa del seu rendiment de costos. Els MINI LED de tipus directe poden aconseguir l'atenuació local; es poden utilitzar per a pantalles corbes, i s'espera que el cost de TV resultant sigui aproximadament un 20% a un 30% més baix que la versió OLED. No obstant això, a mesura que augmenta el nombre de LED utilitzats, també sorgeixen problemes de dissipació de calor. A més, les àrees d'atenuació més locals requereixen un major nombre de LED, augmentant així el nombre d'ICs. Per tant, augmenta el cost per millorar el rendiment, que és un repte important per als mini LED.




Mini LED BLU / auto-lluminós i micro led comparació de visualització


Micro LEDs


En canvi, el micro LED és més avançat que el mini LED en termes de rendiment, tecnologia i estructura bàsica. Micro LED és comparable a la tecnologia OLED existent en termes de temps de resposta i angle de visió, però és millor que OLED en termes de brillantor, durabilitat i consum d'energia.


"Des de la perspectiva dels dissenyadors d'exhibició o OEMs, aquesta tecnologia encara no ha pres forma", va dir Eric Virey, analista sènior de tecnologia i mercat de Yole Développement. "Fins i tot si es resolen els problemes restants, s'ha d'establir una cadena de subministrament. Per tant, encara que podem veure alguns productes micro LED impressionants en els propers anys, el nombre ha de ser limitat. Realització a gran escala La comercialització comercial trigarà almenys de dos a tres anys. En aquest moment, també es desenvoluparan tecnologies competidores com OLED o punts quàntics electroluminiscents. El rendiment és un aspecte, però la compatibilitat de costos és més important."


Amb l'avanç de la tecnologia, el micro LED té una manera fiable de reduir costos i pot competir en el mercat d'alta gamma per a diverses aplicacions, com ara tv, realitat augmentada (AR), realitat virtual (VR) i dispositius portàtils. En el camp dels telèfons intel·ligents, el cost d'OLED impulsa el micro LED per arribar al seu límit tecnològic en termes de mida de xip.


Plessey Semiconductors és un proveïdor que ha fet progressos significatius. En comparació amb oled tradicional, la pantalla de micro LED per auriculars produïda per la companyia aconsegueix 10 vegades la resolució, 100 vegades la relació de contrast, i 1.000 vegades la brillantor, mentre que el consum d'energia és només la meitat d'OLED. El 2019, Plessey també va demostrar les seves primeres ulleres AR/VR equipades amb micro LED al CES. Vuzix ha planejat abandonar l'ús d'OLED en les seves ulleres intel·ligents d'última generació i, en canvi, adoptar la tecnologia micro LED de Plessey.


Punts quàntics


Hi ha tres tecnologies de punts quàntics en diferents etapes de desenvolupament:


Els punts quàntics de conversió de color són una mena de tecnologia "plug and play" que Samsung utilitza en els seus productes de televisió "QLED", i Vizio també té aplicacions en la seva sèrie de productes "P-Quantum". Aquesta tecnologia afegeix una capa de pel·lícula de punts quàntics a la llum del darrere de la pantalla LCD. Els punts quàntics poden convertir la font de llum blava del LED en llum blava, verda i vermella més pura, millorant així la gamma de colors, mostren eficiència energètica i/o brillantor.

Els punts quàntics electroluminiscents o EL-QDs són més avenços. No hi ha cap procés de conversió de color de LED a punts quàntics.


QD-OLED combina la conversió de color OLED i QD, utilitzant píxels OLED blaus per excitar els punts quàntics estampats situats a la part superior de l'OLED per convertir píxels vermells i verds. En comparació amb la tecnologia OLED utilitzant filtres de color, aconsegueix una millor brillantor i eficiència a un cost menor.


Samsung Display (Samsung Display) ha confirmat recentment que està desenvolupant panells QD-OLED a gran escala per a televisors, que són una combinació de punts quàntics i tecnologia OLED. Utilitza un backlight OLED blau darrere de la capa de pel·lícula de punt quàntic, que pot proporcionar una major brillantor, una gamma de colors més àmplia, i pot reduir els costos de producció. No obstant això, Samsung va anunciar recentment l'establiment d'un comitè de revisió d'inversions a l'abril de 2019, que s'encarregarà de prendre decisions sobre els plans de Samsung per produir panells de televisió QD-OLED. Si s'aprova el pla, està previst que la producció en massa comenci a finals del 2020 o principis del 2021. La pregunta és, Samsung planeja començar la producció de prova a 2019, així és aquest pla un pla d'operació normal o un pla una mica retardat?


A més, en el camp dels micro LED, Plessey ha cooperat amb Nanoco Technologies per aplicar la tecnologia de nanopartícules semiconductores sense cadmi (CFQD) de Nanoco per reduir la mida del píxel de les pantalles micro LED monolítiques. Plessey va integrar punts quàntics Nanoco CFQD en àrees seleccionades de l'hòstia LED blava per afegir llum vermella i verda. Això redueix la mida de píxel més petita avui en dia per un increïble 87%. Aquest procés pot proporcionar pantalles de micro LED més petites i de més alta resolució per a dispositius AR/ VR, rellotges i dispositius mòbils, alhora que millora la representació del color i l'eficiència energètica.


És factible fer les coses per separat?


Segons les diferències en diverses tecnologies LED, i fins a quin punt aquestes tecnologies s'han de transformar a partir de materials, processos i cadenes de subministrament existents, només la cooperació és la manera més eficaç d'aconseguir un desenvolupament més ràpid i una reducció de costos. "Les associacions són fonamentals per a la innovació i el desenvolupament de productes, especialment en la superació de colls d'ampolla tecnològics clau", va dir Roger Chu, investigador associat. "Si no hi ha cap associació, aquestes tecnologies de frontera de nínxol no poden desenvolupar-se amb èxit."


Roger també deia: "En l'actualitat, generalment es creu que una vegada que xips de LED micro i tecnologia de transferència massiva estan preparats, els fabricants poden reeixidament produir exhibicions de LED micro. De fet, la tecnologia micro LED encara no està madura, i en diferents processos de fabricació encara s'enfronten a molts colls d'ampolla. Per tant, els fabricants en camps relacionats han de treballar junts i invertir més en el desenvolupament de la tecnologia".


Virey de Yole també va expressar la mateixa opinió en els camps OLED i EL-QD. "Els materials OLED o EL-QD es dispersen en tinta i s'imprimeixen en el backplane dels transistors. Veiem que moltes empreses independents de material de punts quàntics estan desenvolupant els seus propis materials, i molts fabricants de pantalla líders, com Samsung, TCL o BOE no només està treballant dur en el seu propi desenvolupament, sinó també cooperant amb empreses de materials independents. La col·laboració és essencial. Cada material ha de ser fabricat amb precisió per tal de treballar bé amb tots els altres components".


Virey també va assenyalar que el procés de fabricació i l'arquitectura bàsica dels micro LED són completament diferents. Les dues indústries de LED i exhibició es combinen, i hi ha pocs punts comuns. Els processos i les eines encara no existeixen. L'establiment d'una cadena de subministrament completa requereix un treball col·laboratiu entre fabricants de LED, fabricants d'eines, fabricants d'expositors i diverses micro start-ups LED. Aquestes start-ups són sovint pioneres en el desenvolupament d'algunes tecnologies clau.


Un exemple recent de cooperació és l'anunci recent del Grup EV i Plessey per introduir tecnologia monolítica gan-on-silici (GaN-on-Si) d'alt rendiment al mercat massiu d'aplicacions AR.


La innovació porta sorpreses


Segons Virey, ha vist almenys dues sorpreses en la indústria fins ara. "En els últims dos o tres anys, micro LED s'ha transformat d'una idea boja que mai funcionarà" en un candidat fiable de tecnologia d'exhibició. Penseu en això: per produir un micro LED TV 8K, es requereix gairebé 1 muntatge. Un micro LED de la mida de mil milions de bacteris té una precisió d'1 μm. No hi pot haver cap error, i s'ha de completar en pocs minuts per estar a l'altura del seu cost."


Virey va afegir: "Quan la indústria va discutir per primera vegada aquesta idea, la millor tecnologia de muntatge en el mercat pot trigar mesos o anys a muntar un televisor. Ara, diverses empreses han desenvolupat moltes transmissions massivament paral·leles. I el mètode de muntatge, que fa que el micro LED sigui més proper i proper a la realitat. Per descomptat, encara hi ha molts reptes en el futur, però això ja no és una idea boja".


També va parlar de la tecnologia QD-OLED de Samsung. "Francament parlant, no crec que ningú s'ho va prendre seriosament fa 18 mesos, però llavors Samsung podria haver establert el seu primer fab. La viabilitat d'aquesta velocitat es deriva del fet que Samsung ja ha invertit molt de temps. I els diners s'utilitzen per permetre les dues principals tecnologies necessàries per a QD-OLED: OLED i punts quàntics. Quan Samsung es va adonar que es podien combinar en la tercera tecnologia, ja havia avançat molt en aquestes dues tecnologies. ."


Encara hi ha molts reptes, però el mercat led s'està desenvolupant ràpidament. Moltes empreses, incloent Apple, Plessey, Samsung, AU Optronics, etc., estan avançant constantment. Molts prototips i noves característiques seran llançats a curt termini, però des de la perspectiva dels dissenyadors d'exhibició o OEMs, encara es requereix una mica de paciència


Un parell de:La Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina prepara LED perovskita de gran superfície i d’alta eficiència Següent:L’aplicació d’intel·ligència o el llum de sostre led controlat per Wifi portaran la moda