关于未来LED发展,他们是这样预测的
摘要:对于未来LED的发展,听听行业专家如何预测
预测本就是一件难事,预测未来尤其如此,但大家都十分希望提早知道未来可能的变化,以便做有利的决策,使自己更有信心向前。那么对于未来LED的发展,大家又是如何预测的呢?
未来光电技术将照亮何处?
LED技术的发展,它经历了其他所有工业革命以来的所有产业发展的基础,现在结合这次高交会所倡导或者所主导的新型技术介入人工智能,AI,人机交互,物联网,整个技术融合缔造了智能显示终端,我们认为它是未来大数据最终呈现的入口和出口。
从LED发展应用的环境和整个产品形态,它从原先的户外已经全面进入到室内,而且LED也全面向小经济,也就是2.0以上发展,并且已经取得了商用,在未来三年劳动五年甚至在十年,三十年会向新的方向发展。另外,新的工艺,整个设计工艺会给LED产品在技术上面带来无限的想象空间。我们现在已经经历了14年的发展,同开始的大经济满足户外的显示到目前我们已经推出了0.7产品,并且马上要发布,0.5以下在实验室已经开始设计。
当前LED应用领域,像今天的大会,我们在大型会议以及大型论坛包括像广电的演播厅,大型体育赛事,大型智慧城市的运行中心或者说各个政府,包括各个企业下一步所有与中心有关的都会用到LED显示屏。
创意显示,包括精准广告显示方面,整个LED的应用领域会越来越广,业界更加注重5G时代的到来,LED的光电产品将会无处不在,5G时代的到来解决掉了流媒体以及网络多级跨级平台共享的整个技术体系,它会对现有的所有,包括今天大型论坛的屏,包括指挥中心,气象中心的那些屏,会带来新的延伸应用。另外在信息发布内容上面,任何地方,任何通讯模式都可以实现LED部署,在任何可以安放LED的地方可以实现LED发布屏的安装。
LED本身的技术发展,MINI LED,Micro LED的到来会在全新领域进行应用,比如电竞,电竞现在已经被列入奥运会项目,还有汽车显示了,不仅仅是中控显示,未来整个汽车玻璃可能都是用LED技术做显示,现在已经实现了很多功能,还有医疗显示,医疗显示上面可以看到,目前每一个医生桌面上都有一个灯箱屏,但mini LED可以把那个屏替代,也就是说未来在CT房一照,每一个医生的办公室里面都可以实现实时显示,不用打胶片了,这是LED未来在医疗领域的应用。
还有新零售,无人商店,人机交互,新型互动可以提供非常好的新型体验,在高清影院,去年上海由三星提供了两个电影院,LED显示屏在整个电影的体验上面是跟现在的有革命性变化,未来全球会有45万个电影院,我们憧憬在未来的5年内高清电影院会带来更好的体验。Micro LED在近距离显示面板上面,眼镜、手表包括电脑所有的显示屏都有可能采用Micro LED产品。
另外,LED显示产品与照明的结合,现在深圳晚上的灯光秀展示改革开放40年的成果,主要技术都是用LED产品,LED灯,LED显示屏,用科技和文化重新演绎城市的光环境。在智慧城市采集这一块,全球也在推崇多功能杆,利用原先的路灯杆+信息发布屏对整个智慧城市的前端大数据进行信息采集和信息发布,它是未来智慧城市整个感知系统的最重要的载体。
现在整个照明比如灯光秀,其实已经把照明和灯结合在一起,照明已经显示化,未来所有场景里面都可以当做一个可以播放内容,可以演绎内容的场景。下一步跟物联网,跟软件融合在一起可以进行互动应用的所有场景的实现,软件定义大屏,软件定义照明。
在未来的整个体系里面,智能家居,智能健康,健康领域也有结合诺贝尔奖,比如光疗,哈佛医学院已经用LED的光营造环境,从而达到护眼,助眠和治疗抑郁症,这是已经进入临床的,所以它可以创造无限的光应用空间环节,光本身是可以通讯的,可以在室内做更加精准的通讯,比如地下车库找车或者在商场里面找商店,包括找人,都可以做到精准的定位作用。
整个照明是基于天花板的,利用照明和下面的人和下面的物进行联动,可以进行商业大数据的采集,并且可以进行大数据应用。
总体来说,LED技术发明于中村教授,但是发扬于中国,现在全球LED的智能制造集中在中国,已经形成了我们完全从芯片到应用全方位的国产自主知识产权体系,伴随着国家的一带一路,我们相信LED光电技术将更快点亮全球,点亮整个21世纪,LED光电技术将无处不在,谢谢大家!
内容来源:是2018中国高新技术论坛上,深圳市洲明科技股份有限公司高级副总裁袁道仁先生发表的“未来光电技术将照亮何处”演讲内容。
LED封装未来趋势
一、通用照明的封装未来趋势
1) 芯片超电流密度会继续增加。今后芯片超电流密度,将由0.5mA/mil2 发展为1mA/mil2,甚至更高。而芯片需求电压将会更低,更平滑的VI曲线( 发热量低),以及ESD 与VF 兼顾。
2) 适用于情景照明的多色LED光源。情景照明将是LED照明的核心竞争力,而未来LED照明的第二次起飞则需要依靠情景照明来实现。
3) 光效需求相对降低,性价比成为封装厂制胜法宝。今后室内照明不会太关注光效,而会更注重光的品质。而随着封装技术提高,LED灯具成本降低成为替代传统照明源的动。
4) 去电源方案( 高压LED)。今后室内照明将更关注品质,而在成本因素驱动下,去电源方案逐步会成为可接受的产品,而高压LED充分迎合了去电源方案,但其需要解决的是芯片可靠性需要加强。
5) 国际国内标准进一步完善。相信随着LED封装技术的不断精进,国内国际上对于LED产品的质量标准也会不断完善。
6) 更高光品质的需求。主要是针对室内照明,企业会以LED室内照明产品RA达到80为标准,以RA达到90为目标,尽量使照明产品的光色接近普兰克曲线,这样的光才能够均匀、无眩光。
二、显示屏未来的封装大趋势
过去显示屏的封装有直插式、SMD 与COB三个主流方向,但是随着小间距的要求越来越多,COB会越来越是未来的主流。直插式与SMD封装工艺在固晶焊线方面与COB封装没有区别,它最大的区别在于使用了支架。
大家都知道,支架一般有四个焊腿,需要通过SMT焊接到PCB板上。因此COB封装工艺相比直插式和SMD封装工艺最大的不同之处在于单灯省去了一个支架,因此也就节省了灯珠面过回流焊机的表贴焊接处理工艺。为什么COB会是未来技术的主流呢?以下是显示屏用的COB优势:
1)超轻薄:可根据客户的实际需求,采用厚度从0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原来传统产品的1/3,可为客户显着降低结构、运输和工程成本。
2)防撞抗压:COB产品是直接将LED芯片封装在PCB板的凹形灯位内,然后用环氧树脂胶封装固化,灯点表面凸起成球面,光滑而坚硬,耐撞耐磨。
3)大视角:COB封装采用的是浅井球面发光,视角大于175度,接近180度,而且具有更*秀的光学漫散色浑光效果。
4)可弯曲:可弯曲能力是COB封装所独有的特性,PCB的弯曲不会对封装好的LED芯片造成破坏,因此使用COB模块可方便地制作LED弧形屏,圆形屏,波浪形屏。是酒吧、夜总会个性化造型屏的理想基材。可做到无缝隙拼接,制作结构简单,而且价格远远低于柔性线路板和传统显示屏模块制作的LED异形屏。
5)散热能力强:COB产品是把灯封装在PCB板上,通过PCB板上的铜箔快速将灯芯的热量传出,而且PCB板的铜箔厚度都有严格的工艺要求,加上沉金工艺,几乎不会造成严重的光衰减。所以很少死灯,大大延长了LED显示屏的寿命。
6)耐磨、易清洁:灯点表面凸起成球面,光滑而坚硬,耐撞耐磨;出现坏点,可以逐点维修;没有面罩,有灰尘用水或布即可清洁。
7)全天候优良特性:采用三重防护处理,防水、潮、腐、尘、静电、氧化、紫外效果突出;满足全天候工作条件,零下30度到零上80度的温差环境仍可正常使用。由上面的趋势来看,由于SMD需要解决焊脚问题,一个灯珠有四个焊脚,那么随着显示屏的密度更高,单位平方米中所使用的灯珠将会更多,焊脚将会越来越密,这个问题不解决,对于表贴来说小型化是一个非常大的挑战,COB把支架这一部分略过,几百万个焊点的难题全部被抛之脑后,小型化做起来更轻松。所以未来的显示屏技术会往COB方向走是毋庸置疑的,COB封装最大的技术优势就是直接在PCB板上进行封装,不受灯珠的限制,所以,对于COB来说点间距这个说法并不科学,理论上来说,COB封装想要达到高密,是非常容易的,借用行业人士一句话来说,COB封装就是为小间距量身打造的,如果RGB的倒装芯片逐渐往小芯片技术方向走,甚至未来的Mini LED甚至Micro LED都会往这个技术趋势做显示产品。
内容来源:节选自叶国光《LED封装结构、工艺发展现状及趋势》
Micro LED显示应用明年商品化
以往 LED 在显示器所扮演的角色,有自发光的非消费型看板显示屏幕应用,以及一般显示器中背光源的配角工作。未来LED 的尺寸微缩至小于100μm 的Micro LED,将可成为微小像素的自发光显示器,并且因其自发光的特性,除了在显示屏幕的应用外,也有机会取代原有的背光源市场,并同时整合大、中、小尺寸显示器的应用,掀起显示器的新革命。
随着技术的演进,LED 尺寸将循序渐进的微缩,将由尺寸约 100~300μm 的 Mini LED,向下微缩至小于 100μm 的 Micro LED 的进化之路。 Mini LED 现阶段显示应用,自发光显示以室内显示屏幕为主,背光源则以及手机、桌上型显示器、车用显示器以及电视等背光显示器等。 Mini LED 与Micro LED 随着显示应用规格的挑战,其量产时间也随之变化,Mini LED 显示应用预计在2019 年将商品化,而众所期待的Micro LED 显示应用,则预计于2021 年将有中小尺寸显示器量产计划。
内容来源:TechNews,为”2019 年集邦拓墣科技产业大预测“研讨会上的相关演讲
Micro LED与未来显示
之前Lars教授进行了Micro-LED进展,这对于我想要给大家讲的东西已经打下了非常好的基础。我认为我们现在的LED可以为手机应用情形或者AR情形把它放大或者缩小。
现在关于物联网方面的应用,你可以看到物联网底层架构由我们的各种设备组成的。我的这个幻灯片是一个月前做好的,我当时对于本次大会主题还不了解,恰好非常契合本次会议的主题。
下面我们来看一下,现在我们已经看到了AR、家居、汽车行业、可穿戴设备等等都需要更加的高性能表现的显示器。所以对于应用而言,我们的要求,对于显示器,比如说它的一个透明度,它的可靠性,它的传感以及柔性的架构以及所有的一些特性,还有像是移动的设备而言都提出了更高的显示器方面的要求,也需要它更加的整合起来才能够使得我们提出更好的产品。
这是我们在CES2018年大会当中看到的一些创新的显示屏的照片,这些显示屏而言,很显然是能够在CES大会上最先进的,136寸能向我们展示Micro-LED的应用场景,无论是从显示方面还是从它的透明度方面都可以看到。
在汽车行业,是另外的一个应用场景。我们在自动驾驶过程当中,你只需要坐在汽车当中更好的享受一个整体车载环境,因为你已经有了辅助驾驶,你需要有更多的时间需要来有更好的显示,包括在光方面、透比度方面以及颜色方面,如同你在家里面的享受。所以你可以在这样节能方面也提出更高的要求,这些都能解决。
我的这个幻灯片应用于其他场景,不好意思它是用中文写的。之前我是受到了中国科技部的邀请,让我做一次演讲。主要是来对于行业的趋势以及这些科技进行一些演讲,主要的主题词,不管什么样的设备而言,它都需要有一个比较好的性价比,从这个角度而言,我们已经开始有了一些可折叠、卷起的设备,它的显示屏一定要足够好,足够柔性才可以。
我们可以看到,它的面板是可以折叠、卷曲的,所以它可以采取各种不同的形式。这当然也是取决于各种不同的应用场景和不同的环境。我们的设备复杂性是千变万化的,而且工厂成本越来越高,我们和京东方的关系,可以追溯到京东方建5代线之前,也就是说大约是15年到20年之前了,所以这是非常高兴的一件事儿。看到京东方现在成为一个动力来源,对于整个的15年的显示产业发展来讲在驱动,现在已经达到10.5代线了。当然现在越来越贵,我们是不是能找到更具成本效益的方法来支持。
下一个问题,显示无所不在,我们如果能把LED的规模变小,变成芯片那样的大小,比如说从几个毫米下降到了微米级的,它的PPI分辨率能够大于好几百甚至上千,目前是一个挑战。
设备的复杂性,早期时候好几个发言人都谈到了,这里也可以清晰的看到。从薄模晶体管到OLED,如果OLED能够实现可以减少很多材料,我并不是说材料不好或者材料学对这个行业不重要,它一样重要,因为我们在材料方面有很多新的发展可以实现。
接下来我想借一张幻灯片,来自于我的同事他比较了一下好几个关键性因素,LCD、LED、OLED、Micro-LED属性特征的对比。回顾历史非常有趣,有好几个重要参数,一个是PPI还有AR、VR、UHD需要达到上千PPI甚至两千PPI还有亮度、耗电、色域、曲度、响应时间以及视角等等所有这些参数都结合在一起。
看起来微LED是非常独特的一种设备。它可以在持续十年,甚至更久的时间。我们举一个例子,比如智能手机需要柔性强有力的,高亮度、高能效的特征。所有这些LED都可以满足,当然了成本非常重要。如果能够降低成本的话,我觉得很显然这对于微LED来讲是一个利好。
在这里我们就强调了一些重要的参数,从功效或者能源效率角度来看,它有自由形式、低能耗、透明或者是轻薄、柔性、高对比度更为鲜艳的颜色等等,还有VR、AR,这些在未来都有可能使用微LED。但是微LED也面临相似的问题。
我接下来要讲的挑战如果能力得到解决,我觉得Micro LED会非常好。最大的市场是手机,你可以看到达到500PPI现在是*高的,LCD和LED如何达到这些PPI的要求,而且成本很重要。这里我们列出主要的问题,对于Micro LED应用趋势来讲,比如对PPI,对智能手机我们寻求的是超过500PPI,对于AR、VR一定要超过1000,还有不同的亮度,这些亮度是平均数。还有屏幕尺寸也可能有很多变化,还有象素数可能达到1000万,至少从1000万象素起步,从市场角度来讲,我们可以参考一下。
这是来自于市场调研公司,他们往往是对于新技术进行一些调研。我们在讲Micro LED之前做一个小小的比较,Mini LED和Micro-LED的比较,mini LED是大于100微米,从应用角度来讲核心技术需要得到解决,Mini LED至少从今天来讲,对于背光应用是非常有意义的。正如董先生之前所讲的那样,因为我们看到在这种低亮度的情况下,我们可以提升对比度,在Micro-LED也有一系列的问题。但如果去看一下生产工艺,从一开始要进行LED制造,我不是这方面的专家,早些时候已经有人讲过,怎么样去制造高度效率的RGB芯片。接下来就是怎么样去实现RGB,红、绿、蓝、白LED,背板可能是玻璃级、硅基背板,对于大的显示屏有薄膜背板,最终要进行设备的集成。这就是一个工艺流程,这一点跟我们所知道的不同,这里涉及到LED的制造。
这里有了新的技术叫做巨量传输,也就是说怎么样去将总共上千万的,非常小规模的芯片巨量的传输到晶圆上面。所以我想给大家展示一下我们的观点。我可能会给大家来看一下,究竟Micro-LED有哪些方面的挑战?首先是制造方面的挑战,因为我们必须要高效才行,尤其对于小器件来讲,纳米丝是一个解决方案,任何人如果开发芯片规模是小于两微米这样会使得尺寸下降很多,怎么样克服挑战,提升效率?
第二点,色彩转换,比如红绿蓝三色,不同批色制造颜色不同,对于色彩的转换是非常敏感的。
第三点,巨量转移。
第四点,背板制造。尤其薄膜晶体管LED背板制造,之后背板在传输的过程中如果发生损坏如何进行修复或者替换等等。
接下来我们来看一下LCD巨量传说、TFT背板、OEM从LED制造开始各个环节,我们怎么样去合作?我很抱歉这里边全是汉字,对于颜色转换,RGB用蓝光LED它可能转换速度更快,或者是用绿色片都会有它的生产制造的问题。比如用绿色片,这是我不喜欢的,因为效率的问题,很显然它下降到了三分之二,所以说这是一个非常大的挑战。
还有巨量传输或者巨量转移。这是在工程设计上面有很大的挑战,这里是一个例子,任何一个工程世界当中,如果达到小数点后6个9西格玛,点9999的话西格玛,意味着每一百万个象素只有一个坏点,所以我们看4K×2K的颜色显示的话,会有多少呢?2500个LED,会有25个坏点。如果对BOE来讲,比如有5个坏点就会使得产品的品级降到B级和C级,所以对我们的不良率管理以及运行维护方面提出了很大的挑战。
还有另外巨量转移,我们看到不同公司的办法不同。怎么样提升效率?不管用哪种方法你都要去面对这个次的问题。所以怎么样去降低次品率?对于面板的制造商,生产更大面板是一个挑战。其中一个是IC,从一边传输到另一边,它可能这个挑战非常的大。这种加载,很显然对于背板来讲非常的重要,你可以用低温多晶硅,或者其他的材料让它速干,TFT是一个驱动因素来驱动干燥的过程。
接下来你需要提升它的精度、准确率,如果有任何的失误的话需要进行修复,这非常的重要。去解决和处理返工的次品问题。所以这一点,肯定要求非常高效的自动化的检测手段。
还有驱动,我们有更高效的驱动来控制颜色。所以我们看一下专利的布局情况是非常有趣的。我们都知道Micro-LED主要专利持有者是苹果公司,但是如果去看一下,现在进行的专利申请还是非常的多,这是一个非常开放的竟技场。巨量转移Micro-LED制造是另外的一个方面,这是一个非常开放性的问题。IPC是一个创新伙伴大会,这么多伙伴在一起一定有更多办法让技术趋向成熟。要实现很高的PPI自由形态,穿透性,提高生命周期以及提升它的可扩展性,我们需要在LCD和LED以外寻求更多的解决方案,LED是已经存在了20年到30年了,但是怎么样让它变得更为微小?并且可以适用于很多不同的用途,是否可以普遍的使用它?这样取决于好几个不同的问题。
比如RGB W以及它的驱动、集成,这些芯片可以是硅积、玻璃、PCB、基板的等等,它是否能够在支持技术上实现很高的效率、很高的良率还有巨量转移的问题。
最后一点是成本效益。它是否能达到很好的性价比?如果它不能的话就不是下一个技术。所以这就是我的发言,我非常想要赞赏我的学生所进行的一个研究在这个方面。所以感谢大家的聆听,谢谢!
内容来源:在京东方全球创新伙伴大会-2018 (BOE IPC-2018)上,国际电气与电子工程师学会会士、美国光学学会会士、国际信息显示学会会士谢汉萍参加显示器件论坛并发表演讲。以上为其演讲实录。
来源:GDLED
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