首个微型发光二极管显示器——该屏幕的每个像素均由明亮、高效的氮化镓基LED制成

IEEE电气电子工程师学会 2018-07-03 08:35 次阅读

它们明亮且高效,可延长智能手表电池的使用寿命

新一代显示技术竞赛已接近尾声。英国芯片制造商普莱西半导体公司(Plessey Semiconductor)宣布,将率先在市场上推出首个微型发光二极管(micro LED)显示器——该屏幕的每个像素均由明亮、高效的氮化镓基LED制成。该公司计划在2018年开始销售单色显示器。事实上,这个行业已高手林立,如苹果公司、脸谱网和遍及全球的受丰厚利润驱使的创业公司等,普莱西只是其中的一位后起之秀。

它们都在竞逐一种可提供更高亮度,并将当今技术的效率提升到原来的2至3倍的显示器。尽管对于比智能手机更大的屏幕而言,micro LED 并不实用,但仍有许多小型显示器亟需提高亮度和效率,特别是智能手表和增强现实系统的屏幕。

法国创业公司Aledia的首席执行官乔吉奥•阿纳尼亚(Giorgio Anania)表示:“这将是一次技术上的代际转变。”该公司位于格勒诺布尔,目前正在研发一款基于纳米线的micro LED显示器。投资者们似乎都认可这一说法。就在1月份,英特尔投资公司向Aledia注资3700万美元;其纳米线竞争对手瑞典Glo公司在去年8月得到了由谷歌领衔投资的1500万美元。

苹果公司很早就意识到了该技术的价值。早在2014年,它就收购了micro LED显示器创业公司LuxVue。据市场研究机构Yole Développement的分析师埃里克•瓦里(Eric Virey)称,根据苹果公司的专利组合来判断,苹果公司一直都在追加投资。脸谱网旗下的OculusVR部门也是早期的投资者之一,该公司于2016年收购了位于爱尔兰科克郡的Infini LED公司。

瓦里解释道,使用氮化镓LED作为像素的主要优势在于其亮度和效率。OLED显示器(例如三星智能手机的显示器)的亮度通常只有1000坎德拉/平方米(尼特),而micro LED的亮度能达到10万甚至是100万尼特。“显而易见,这对智能手机来说是 ‘杀鸡用牛刀’,但对增强现实和平视显示器极具价值”,因为后两者需要更好地解决阳光下的可视度问题。

事实上,当我在创业公司Lumiode的纽约办事处使用亮度为1000尼特的液晶显示器时,除非背景为黑色,否则我几乎看不见任何文字。但使用该公司研发的亮度达10万尼特的micro LED设备时,即使对着蓝天,我也能清晰看到屏幕上显示的蓝色文字。

━━━━━

另一项优势,即效率,同样令人叹服。液晶显示屏和OLED显示器的效率只有5%到7%,而照明用氮化镓液晶显示屏的效率能接近70%。阿纳尼亚指出,液晶显示屏越薄,效率就越低,但即使效率只有15%的显示器“也意味着一场革命”,因为它将虚拟现实系统从电源线的束缚中解放出来,并极大地延长了智能手表和智能手机的电池使用寿命。

现在,这场革命似乎具备两个特点。普莱西和Lumiode、JB Displays等创业公司正争相研究所谓的单片显示器。其中,氮化镓LED像素在芯片上产生,随后作为一个单元被连接至一个可开启和关闭它们的硅晶体管阵列。但问题是,制造大于一两厘米的显示器毫无意义,因为这是在浪费昂贵的硅,以及更昂贵的氮化镓。

所以,这些公司纷纷将重点放在需要使用增强现实等技术的高密度显示器上。每一家公司对该技术都有自己的安排,而要想实现自己的独特之处,就必须避免硅控制矩阵与氮化镓LED之间出现热量和晶体失配。这种失配可导致LED晶体内与应力相关的位错,从而导致这种微型器件失效。普莱西公司的市场总监迈尔斯•布莱克(Myles Blake)表示,之所以说普莱西将成为首个推出micro LED显示器的公司,是因为它已积累了在硅基板上制造氮化镓LED和硅背板的丰富经验。

构建micro LED显示器的第二种方法近乎荒谬,然而它有望在智能手表屏幕和更大的显示器上发挥作用。这需要将晶片切割成单个micro LED,确保它们高效工作,并将每个晶片移至显示器的适当位置(不一定按顺序)。一块42毫米的苹果手表分辨率约为12万像素,每个像素都由三原色构成,因此,这可能意味着这块苹果手表需要大约36万个micro LED。“你需要一种可每秒为消费者应用程序传输3万个LED的技术。”瓦里说。

而这正是苹果公司追求的技术,他们现在与最终目标十分接近。目前,苹果还没有回应置评请求。瓦里估计,苹果及其他公司的micro LED显示器可能会在2019年首度问世;实际上,早在6个月前,他就在供应链中看到了相关迹象。

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原文标题:新一代显示技术:micro LED

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