MicroLED 將有望進(jìn)入智能車燈領(lǐng)域
2019-09-28
近年來許多廠商紛紛展出MicroLED顯示器,在該顯示技術(shù)量產(chǎn)之前,MiniLED做為LCD顯示器的背光應(yīng)用產(chǎn)品將會率先
上市。然而,這波LED的微型化趨勢掀起的不僅是顯示技術(shù)的革命,也將為智能車頭燈的應(yīng)用帶來更多可能性。
這幾年發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)的微小化,掀起一陣顯示器產(chǎn)品的革命。直下式微型LED背光模組能提供
LCD TV更細(xì)膩的區(qū)域調(diào)光技術(shù)(Local Dimming),更能提升影像對比與高動態(tài)范圍(HDR)。在索尼(Sony)推出8K×2K 10
公尺寬的超大LED顯示屏幕CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)之后,三星(Samsung)也不示弱地推出146英寸4K
×2KTheWALL LED顯示屏幕。甚至今年首先在瑞士蘇黎世推出Onyx品牌,也推出了10公尺寬5公尺高并具備4K×2K分辨
率的CinemaLED Screen,企圖逐步取代投影式的D-Cinema。
在中小尺寸方面,友達(dá)光電(AUO)推出了8英寸1280×480的MicroLED顯示器,而和蓮光電(Jasper Display)則推出0.7
英寸的硅基背板供MicroLED單色可達(dá)1920×1080的超高分辨率,可應(yīng)用在AR/VR、HUD、HMD與智能車頭燈等領(lǐng)域,
顛覆將LED做為傳統(tǒng)照明光源的印象。
MicroLED/MiniLED應(yīng)用大不同
在風(fēng)起云涌的潮流中,這些新型態(tài)微型發(fā)光二極管都被冠以MicroLED之名而風(fēng)行一時(shí),但是LED大小將造成應(yīng)用端極
不一樣的面貌,對技術(shù)的挑戰(zhàn)也有截然不同的難度。尤其是將巨量的微型LED轉(zhuǎn)移(Mass Transfer)至基板的技術(shù),更
是一大挑戰(zhàn)。因此或許可以將微型LED從尺寸做進(jìn)一步的分類,以利更深一層的探討。目前業(yè)界常見的分法是:若LED
尺寸在100μm以上歸類為MiniLED,若是LED尺寸小于100μm則歸類為MicroLED。以100μm做為分界的原因多少與傳
統(tǒng)LED制程相關(guān)。傳統(tǒng)LED制程以藍(lán)寶石為基板,其微小化目前只能做到5mil×6mil,亦即127μm×152μm,當(dāng)尺寸再
往下縮,藍(lán)寶石基板的良率就會變差。因此MicroLED大多以非藍(lán)寶石的基板做開發(fā),例如AUO以LTPS背板開發(fā)8英寸
全彩的顯示幕, 和蓮光電則以硅基背板開發(fā)出0.55英寸以及0.7英寸的MicroLED等開發(fā)套件。MicroLED與MiniLED的
應(yīng)用面截然不同, MiniLED大多應(yīng)用在大尺寸的直下式背光模組或是直視型顯示器,而MicroLED則大多在小尺寸的顯
示應(yīng)用,各有各的技術(shù)復(fù)雜度與挑戰(zhàn)。
高亮度優(yōu)勢助MicroLED對抗OLED
MicroLED因其高亮度、低功耗特色在近幾年受到業(yè)界的矚目。原本有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)
已在AR眼鏡、手機(jī)面板與智能手表等小尺寸應(yīng)用上,已有不錯的成績。但是在室外的強(qiáng)光環(huán)境, 有時(shí)其顏色亮度表現(xiàn)不
如預(yù)期。 隨著MicroLED的技術(shù)趨近成熟,由于MicroLED結(jié)構(gòu)簡單,加上無機(jī)材質(zhì)、無殘影與壽命長、低功耗與高亮度的
優(yōu)勢,讓該技術(shù)成為能與OLED競爭的技術(shù),LEDinside更在2018年4月大膽宣稱MicroLED即將變成AR顯示器產(chǎn)業(yè)的新主流。
任何顯示技術(shù)想要應(yīng)用在AR眼鏡,重點(diǎn)在于輕薄短小。過去的AR眼鏡,結(jié)構(gòu)上多以液晶屏幕(Liquid-Crystal Display, LCD)
或LCoS(Liquid Crystal on Silicon)顯示面板加上光源為主,體積與功耗往往成為限制,難以突破。OLED是一種自發(fā)光的材
料,系統(tǒng)架構(gòu)上比LCD或LCoS面板加背光源來的簡單,讓AR/VR眼鏡可以更輕巧 , 但是在室外的環(huán)境使用-穿透式 (See
Through)應(yīng)用上,亮度則仍略嫌不足。
但是以VR全罩式、非穿透式應(yīng)用上,OLED仍有其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。MicroLED跟OLED一樣也是自發(fā)光源,因此系統(tǒng)架構(gòu)上跟
OLED都比傳統(tǒng)LCD/LCoS搭配光源的設(shè)計(jì)來的簡單許多,不僅體積縮小,光效率也提升很多。但是MicroLED比起OLED在
亮度上更加明亮,加上功耗低的優(yōu)點(diǎn),在穿透式應(yīng)用上,已呈現(xiàn)對OLED逼宮的效果。
MicroLED搶攻智能車頭燈市場
超微小自發(fā)光的MicroLED已經(jīng)帶動產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用革命。首先對高發(fā)光效率、高亮度與低功耗對AR與HUD的應(yīng)用生態(tài)帶來新
的沖擊,改變過去未能達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo),進(jìn)而取代OLED成為新寵兒。另外一個(gè)全新的應(yīng)用變革則是一個(gè)比較無法聯(lián)想的
領(lǐng)域—智能車頭燈。智能矩陣車頭燈Smart Matrix Headlights或許不是新聞,過去德州儀器(TI)也曾搭配激光光源推廣其
DMD技術(shù)。傳統(tǒng)車頭燈演進(jìn)從鹵素?zé)鬑ID到發(fā)光效率更好的LED車燈,但是都還是基礎(chǔ)發(fā)光效率的進(jìn)步,投射出的光型沒
有變化。智能頭燈指的是光源可以切割成許多單元,單元可獨(dú)立控制,因此可以針對路況做出智能的判斷與調(diào)控。
所以DMD就提供了一個(gè)可以切割許多單元控制的反射介面。但是DMD還是需要激光光源與相對應(yīng)的光學(xué)元件,不僅效率
降低、系統(tǒng)也變得復(fù)雜。當(dāng)自發(fā)光源MicroLED正逐步取代LCD/LCoS等需要額外光源跟光學(xué)元件的投影技術(shù)在AR應(yīng)用之際,
MicroLED也出現(xiàn)在智能頭燈的競爭技術(shù)藍(lán)圖,企圖取代需要較復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的DMD+光源的解決方案。MicroLED
在智能頭燈的技術(shù)門檻,主要在于亮度夠不夠。由于MicroLED越小顆、發(fā)光效率越差,因此AR顯示器所使用的MicroLED
顯然在亮度尚無法滿足車燈所需,必須用更大的電流與適當(dāng)?shù)木Я?/span>大小并且發(fā)光效率更好的MicroLED。所以在智能頭燈
應(yīng)用的MicroLED就不需要超高分辨率,也不用全彩,而是要去找出發(fā)光效率與體積的最佳組合的大小。
2018年OSRAM公布其1,024顆MicroLED(從尺寸看應(yīng)該是MiniLED)的Eviyos智能頭燈,這相對應(yīng)于傳統(tǒng)的LED車頭燈已經(jīng)
是數(shù)百倍的倍數(shù)數(shù)量。所以Eniyos的車燈能投影呈現(xiàn)簡單的影像與文字示范。將來大電流的驅(qū)動、適當(dāng)尺寸高效率的
MicroLED,應(yīng)該能提供兼顧亮度與分辨率的智能車頭燈。
智能車頭燈有趣的應(yīng)用是車輛以相機(jī)(Camera)、光達(dá)(LiDAR)、紅外線與雷達(dá)等等不同的偵測組合,全時(shí)偵測前方路況,
若偵測到行人或?qū)ο蜍囕v,車輛的智能處理器會根據(jù)專家系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)與智能,控制矩陣式頭燈的每個(gè)MicroLED亮度,
避免炫光直接照到其他駕駛的眼睛。
另外,智能矩陣頭燈還能將斑馬線投射到前方道路,以表示禮讓行人;或是投射提醒大貨車的顯示標(biāo)志、路面狀況等
等。一旦能夠大量制造生產(chǎn),這個(gè)以MicroLED為核心的智能矩陣頭燈將會為交通安全帶來巨大的正面影響。臺廠LED
技術(shù)領(lǐng)先 開創(chuàng)藍(lán)海市場有望臺灣靠著半導(dǎo)體技術(shù)在IT產(chǎn)業(yè)建立了無可取代的重要地位,雖然IT代工的OEM/ODM利潤
不斷被侵蝕,臺積電在晶圓上下游產(chǎn)業(yè)仍然占據(jù)無法撼動的龍頭地位。當(dāng)臺灣LED產(chǎn)業(yè)面臨中國的低價(jià)競爭威脅,勢
必要走出不一樣的藍(lán)海策略。最近透過MiniLED與MicroLED的研發(fā)與應(yīng)用熱潮,臺灣產(chǎn)業(yè)再度領(lǐng)先在這個(gè)潮流的前端。
其中在微小尺寸的MicroLED顯示器,臺灣Jasper Display與客戶合力開發(fā)的MicroLED顯示器屢屢出現(xiàn)在國際大展,并
吸引其他國際大廠慕名前來開發(fā)智能車頭燈等MicroLED應(yīng)用。
除了MicroLED的應(yīng)用外,也將其硅基背板與控制器技術(shù)發(fā)展成X-on-Silicon的數(shù)位異質(zhì)整合應(yīng)用平臺。若是在硅基背
板上結(jié)合反射式液晶就成為傳統(tǒng)熟知的LCoS面板,可應(yīng)用于高階顯示器、高分辨率的3D打印機(jī)(3D Printer)或是做為
SLM(Spatial LightModulator)、應(yīng)用在醫(yī)學(xué)以及3D立體顯示的應(yīng)用。
最近更有廠商以MEMS的Micro-Mirror微結(jié)構(gòu)結(jié)合硅基背板平臺,開發(fā)出類似德州儀器的DMD芯片。唯有不斷的以創(chuàng)新
精神去開發(fā)出藍(lán)海的應(yīng)用才是臺灣廠商能靈活的在中國低價(jià)競爭的現(xiàn)實(shí)困境中脫穎而出,創(chuàng)造出臺灣特有的附加價(jià)值
與貢獻(xiàn)。