Компании продемонстрировали яркие прототипы. Теперь им нужно освоить массовое производство.
Яркие и крошечные: Mojo Vision не скажет точно, какой именно сверхплотный микро LED дисплей [сверху] предназначен для iPhone'ов для насекомых? На крупном плане монохромно-зеленым цветом отображается 14 000 пикселей на дюйм [внизу].
Одним из самых поразительных моментов прототипа microLED дисплея, который стартап Mojo Vision из Силиконовой долины представил в июне, был его размер. На полмиллиметра в диаметре, это чуть больше, чем один пиксель от прототипа микро LED телевизора Samsung показал себя в 2018 году. То, что в обеих версиях используются одни и те же технологии, примечательно и открывает большие возможности для экранов, изготовленных из сверхэффективных и ярких светодиодов нитрида галлия в масштабе микрометра. Впечатляющие прототипы получили широкое распространение за последний год, и теперь, когда компании обращаются к тяжелой работе по масштабированию своих производственных процессов, дисплеи могут появиться в некоторых изделиях уже в конце следующего года.
"Мы видим действительно хороший прогресс по всем направлениям, и все больше компаний выходят с прототипами",
- говорит Эрик Вирей, аналитик, который следит за зарождающейся индустрией Yole Développement.
Движущей силой микро LED-дисплеев остается сочетание яркости и эффективности, недоступное для ЖК- и OLED-технологий. Один демонстрационный показ дисплея Smartwatch Gloy из Кремниевой долины светит на 4000 нит (канделябров на квадратный метр) при потреблении менее 1 Вт. Эквивалентный ЖК-дисплей выгорает за считанные секунды, пытаясь достичь вдвое меньшей яркости.
Компании, участвовавшие в проекте, в целом делятся на две категории. Некоторые из них делают монолитные дисплеи, где пиксели нитрида галлия изготавливаются в виде полного набора на чипе и управляются отдельной кремниевой объединительной платой. А другие используют технологию "pick and place" для передачи отдельных светодиодов или мультимикроволновых пикселей на объединительную плату тонкопленочного транзистора (TFT). Первые подходят для микродисплеев, например, для дисплеев дополненной реальности и дисплеев с подголовником. Последнее лучше подходит для больших дисплеев.
Для тех, кто находится в первом лагере, путь к высокопроизводительной и высокодоходной технологии, которая связывает объединительную плату с матрицей microLED, имеет ключевое значение. Недавно британская компания Plessey Semiconductors продемонстрировала технологию повышения производительности, соединив пластину, полную кремниевых CMOS-схем корпорации Jasper Display Corp. с пластиной своих микросветодиодов.
Проект "Люмиод" в Нью-Йорке основан на идее, что такие шаги по сближению не нужны. "Когда вам приходится связывать две вещи вместе, доходность ограничивается тем, как это связывание происходит", - говорит Винсент Ли, генеральный директор стартапа.
Этот 1,6-дюймовый полноцветный дисплей для смарт-часов был показан на конференции Общества по информационным дисплеям [вверху]. Монолитная светодиодная матрица Plessey из нитрида галлия была соединена с объединительной платой Jasper Display Corp. Silicon для создания монохромного HD дисплея [внизу].
Вместо этого Lumiode разрабатывает процесс, который позволяет ему построить TFT массив поверх готовой GaN микросветодиодной массива. Это включало в себя разработку достаточно щадящих низкотемпературных производственных процессов, чтобы не повредить и не разрушить микросветодиоды. По словам Ли, большая часть работы в этом году была направлена на перевод этого процесса в малообъемный литейный цех для производства.
Для компании Glo, работа была в большей степени направлена на то, чтобы микросветодиоды соответствовали возможностям современных коммерческих объединительных плат, например, тех, которые управляют дисплеями смартфонов. Наша конструкция устройства ориентирована на освещение с низким током - на два порядка меньшей величины, чем твердотельные лампы",
- объясняет Фариба Данеш, генеральный директор компании Glo,
- "Наноламперы и микроамперы". "В этом году впервые люди говорят о течении. Мы говорим об этом уже пять лет."
Glo берет эти светодиоды и размещает их либо на КМОП-панели для микродисплеев, либо на TFT-панели для больших дисплеев, используя ту же технологию для любого разрешения или размера дисплея. Компания не говорит о технологии "подбирай и клади на место", но это ключ к коммерческим продуктам. "В настоящее время наши показатели по производительности передачи данных достаточно высоки для изготовления некоторых деталей; сейчас мы сосредоточены на изготовлении тысяч, а затем миллионов панелей с нулевым уровнем дефектов",
- говорит Дэнеш.
Другие стремятся упростить производство, изменяя то, что собирается и складывается. Схема X-Celeprint заключается в размещении интегрированного пиксельного микросхемы, которая содержит как микросхемы драйвера CMOS, так и микросхемы красного, зеленого и синего цветов. Это многоступенчатый процесс, но это означает, что объединительная плата дисплея теперь должна быть только простой в изготовлении сетью проводов, а не кремниевой схемой. Инженеры компании CEA-Leti, Гренобль, Франция, недавно продемонстрировали способ упрощения этой схемы путем одновременной передачи микросветодиодов на драйверы CMOS в процессе склеивания пластин с ваферами.
"Еще слишком рано выбирать победителя и знать, какие технологии лучше всего подходят",
- говорит Йоулс Вайри.
"Некоторые прототипы впечатляют, но они еще не идеальны. Для перехода от прототипа к коммерческому показу требуется много дополнительной работы. Вам нужно повысить свою стоимость, увеличить урожайность и каждый раз создавать абсолютно идеальный дисплей".
