microLED , también conocido como micro-LED , mLED o µLED , es una tecnología emergente de pantalla plana . Las pantallas microLED consisten en matrices de LED microscópicos que forman los elementos de píxeles individuales . En comparación con la tecnología LCD generalizada, las pantallas microLED ofrecen un mejor contraste , tiempos de respuesta y eficiencia energética .
Junto con los OLED , los microLED están destinados principalmente a dispositivos pequeños de bajo consumo de energía, como gafas de realidad aumentada, auriculares de realidad virtual, relojes inteligentes y teléfonos inteligentes . Tanto OLED como microLED ofrecen requisitos de energía muy reducidos en comparación con los sistemas LCD convencionales y, al mismo tiempo, ofrecen una relación de contraste infinita . La naturaleza inorgánica de los microLED les da una ventaja de por vida sobre los OLED.
A partir de 2020 [actualizar], las pantallas microLED no se han producido en masa, aunque Sony , Samsung y Konka [1] venden paredes de video microLED , [2] [3] [4] y Luumii produce iluminación microLED en masa. [5] [6] [7] LG , Tianma , PlayNitride , TCL / CSoT , Jade Bird Display , Plessey Semiconductors Ltd y Ostendo Technologies, Inc. han demostrado prototipos. [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] Sony ya vende pantallas microLED como reemplazo de las pantallas de cine convencionales. [16] BOE , Epistar y Leyard tienen planes para la producción en masa de microLED. [17] [18] MicroLED se puede hacer flexible y transparente , al igual que los OLED. [19] [18]
Investigar
La tecnología de semiconductores inorgánicos microLED (µLED) [20] [21] [22] [23] fue inventada por primera vez en 2000 por el grupo de investigación de Hongxing Jiang y Jingyu Lin de la Universidad Tecnológica de Texas mientras estaban en la Universidad Estatal de Kansas . Tras su primer informe de microLED de inyección eléctrica basados en semiconductores de nitruro de galio indio (InGaN), varios grupos se han comprometido rápidamente en la búsqueda de este concepto. [24] [25] Se han identificado muchas aplicaciones potenciales relacionadas. Se han empleado varios esquemas de conexión en chip de matrices de píxeles microLED que permiten el desarrollo de LED de CC / CA de alto voltaje de un solo chip [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] a abordar el problema de compatibilidad entre la infraestructura eléctrica de alto voltaje y la naturaleza de funcionamiento de bajo voltaje de los LED y las micropantallas autoemisivas de alto brillo. [33] [34]
La matriz microLED también se ha explorado como fuente de luz para aplicaciones optogenéticas [35] [36] y para comunicaciones de luz visible . [37]
Las primeras matrices microLED y microdisplays basadas en InGaN se controlaban principalmente de forma pasiva. La primera micropantalla microLED de InGaN autoemisiva activa para video en formato VGA ( 640 × 480 píxeles, cada uno de 12 µm de tamaño con 15 µm entre ellos) que posee requisitos de bajo voltaje fue realizada en 2011 por el grupo de investigación de Hongxing Jiang y Jingyu Lin de la Texas Tech University a través de un semiconductor de óxido de metal complementario híbrido (CMOS) y un ensamblaje híbrido de circuito integrado (IC). [34] [38] [39]
Sony presentó los primeros productos microLED en 2012. Sin embargo, estas pantallas eran muy caras. [40]
Existen varios métodos para fabricar pantallas microLED. El método flip-chip fabrica el LED sobre un sustrato de zafiro convencional, mientras que la matriz de transistores y las protuberancias de soldadura se depositan en obleas de silicio mediante procesos convencionales de fabricación y metalización. La transferencia de masa se utiliza para seleccionar y colocar varios miles de LED de una oblea a otra al mismo tiempo, y los LED se unen al sustrato de silicio mediante hornos de reflujo. El método flip-chip se utiliza para micropantallas que se utilizan en auriculares de realidad virtual . Los inconvenientes incluyen el costo, el tamaño de píxel limitado, la precisión de colocación limitada y la necesidad de enfriamiento para evitar que la pantalla se deforme y se rompa debido a un desajuste térmico entre los LED y el silicio. Además, las pantallas microLED actuales son menos eficientes que las pantallas OLED comparables. Otro método de fabricación de microLED implica unir los LED a una capa de IC sobre un sustrato de silicio y luego eliminar el material de unión del LED utilizando técnicas de fabricación de semiconductores convencionales. [41] [42] [43] El cuello de botella actual en el proceso de fabricación es la necesidad de probar individualmente cada LED y reemplazar los defectuosos usando un aparato de despegue de láser excimer, que usa un láser para debilitar la unión entre el LED y su sustrato. El reemplazo de LED defectuoso debe realizarse utilizando máquinas de recogida y colocación de alta precisión y el proceso de prueba y reparación toma varias horas. El proceso de transferencia masiva por sí solo puede llevar 18 días, para una pantalla de teléfono inteligente con un sustrato de vidrio. [44] [45] [46] Se pueden utilizar técnicas especiales de fabricación de LED para aumentar el rendimiento y reducir la cantidad de LED defectuosos que deben reemplazarse. Cada LED puede tener un tamaño tan pequeño como 5 µm de ancho. [47] [48] [49] [50] [51] Las técnicas de epitaxia de LED deben mejorarse para aumentar el rendimiento de los LED. [52] [53] [54]
Los láseres excímeros se utilizan para varios pasos: despegue láser para separar los LED de su sustrato de zafiro y para eliminar los LED defectuosos, para fabricar el backplane LTPS-TFT y para el corte con láser de los LED terminados. También se están investigando técnicas especiales de transferencia de masa que utilizan sellos de elastómero . [55] Otras empresas están explorando la posibilidad de empaquetar 3 LED: uno rojo, uno verde y uno azul en un solo paquete para reducir los costos de transferencia masiva. [56] [57]
Los puntos cuánticos se están investigando como una forma de reducir el tamaño de los píxeles microLED, mientras que otras empresas están explorando el uso de fósforos y puntos cuánticos para eliminar la necesidad de LED de diferentes colores. [58] [59] [60] [61] Los sensores pueden integrarse en pantallas microLED. [62]
Más de 130 empresas están involucradas en la investigación y el desarrollo de microLED. [63] También se están fabricando paneles de luz MicroLED, que son una alternativa a los paneles de luz OLED y LED convencionales. [64]
La modulación de ancho de pulso digital es adecuada para controlar pantallas microLED. Los MicroLED experimentan un cambio de color a medida que cambia la magnitud actual. Los esquemas analógicos cambian la corriente para cambiar el brillo. Con un pulso digital, solo se usa un valor de corriente para el estado de encendido. Por lo tanto, no se produce ningún cambio de color a medida que cambia el brillo.
Las ofertas actuales de pantallas microLED de Samsung y Sony consisten en "gabinetes" que se pueden colocar en mosaico para crear una pantalla grande de cualquier tamaño, y la resolución de la pantalla aumenta con el tamaño. También contienen mecanismos para proteger la pantalla contra el agua y el polvo. Cada gabinete mide 36,4 pulgadas (92 cm) en diagonal con una resolución de 960 × 540 . [65] [3] [66] [4] [67] [68]
Comercialización
Los microLED tienen ventajas innatas de rendimiento potencial sobre las pantallas LCD, que incluyen mayor brillo, menor latencia , mayor relación de contraste , mayor saturación de color , autoiluminación intrínseca y mejor eficiencia. A partir de 2016, las barreras tecnológicas y de producción han impedido la comercialización. [69]
A partir de 2016, se estaban investigando activamente varias tecnologías diferentes para el ensamblaje de píxeles LED individuales en un sustrato. Estos incluyen la unión de chips de chips microLED a un sustrato (que se considera que tiene potencial para pantallas grandes), métodos de producción de obleas que utilizan grabado para producir una matriz de LED seguido de la unión a un IC, y métodos de producción de obleas que utilizan una película delgada temporal intermedia para transferir el Matriz de LED a un sustrato.
Glo y Jasper Display Corporation demostraron la primera micropantalla microLED RGB del mundo, que mide 1,4 cm (0,55 pulgadas) en diagonal, en la SID Display Week 2017. Glo transfirió sus microLED a la placa posterior de la pantalla Jasper. [70]
Sony lanzó una "Pantalla LED de cristal" de 55 pulgadas (140 cm) en 2012 con una resolución de 1920 × 1080 , como producto de demostración. [69] Sony anunció su marca CLEDIS (Crystal LED Integrated Structure) que utilizaba LED montados en la superficie para la producción de pantallas grandes. [71] A partir de agosto de 2019, Sony ofrece CLEDIS en pantallas de 146 pulgadas (3,7 m), 182 pulgadas (4,6 m) y 219 pulgadas (5,6 m). [72] El 12 de septiembre de 2019, Sony anunció la disponibilidad de Crystal LED para consumidores que van desde pantallas de 1080p 110 pulgadas (2.8 m) a 16K 790 pulgadas (20 m). [73]
Samsung demostró una pantalla microLED de 146 pulgadas (3,7 m) llamada The Wall en CES 2018 . [74] En julio de 2018, Samsung anunció planes para llevar un televisor 4K microLED al mercado de consumo en 2019. [75] En CES 2019 , Samsung mostró una pantalla 4K microLED de 75 pulgadas (1,9 m) y 219 pulgadas (5,6 m) Pantalla microLED de 6K. [76] El 12 de junio en InfoComm 2019, Samsung anunció el lanzamiento global de la pantalla microLED The Wall Luxury configurable desde 73 pulgadas (1,9 m) en 2K a 292 pulgadas (7,4 m) en 8K. [77] El 4 de octubre de 2019, Samsung anunció que habían comenzado los envíos de pantallas microLED de The Wall Luxury. [6] [78]
En marzo de 2018, Bloomberg informó que Apple tenía alrededor de 300 ingenieros dedicados al desarrollo interno de pantallas microLED. [79] [80] En IFA 2018 en agosto, LG Display mostró una pantalla microLED de 173 pulgadas (4,4 m). [9]
En la Display Week 2019 de SID en mayo, Tianma y PlayNitride demostraron su pantalla microLED desarrollada conjuntamente de 19,2 cm (7,56 pulgadas) con más del 60% de transparencia. [10] [11] China Star Optoelectronics Technology (CSoT) demostró una pantalla microLED transparente de 3,3 pulgadas (8,4 cm) con aproximadamente un 45% de transparencia, también desarrollada conjuntamente con PlayNitride. [12] Plessey Semiconductors Ltd demostró una oblea de GaN sobre silicio a una oblea de plano posterior CMOS unida a una pantalla microLED de matriz activa monocromática azul nativa de 0,7 pulgadas (18 mm) con un paso de píxel de 8 μm. [81] [82] [83]
En la Display Week 2019 de SID en mayo, Jade Bird Display mostró sus micropantallas microLED de 720p y 1080p con paso de 5 μm y 2.5 μm respectivamente, logrando una luminancia de millones de candelas por metro cuadrado. En 2021, Jade Bird Display y Vuzix firmaron un acuerdo de fabricación conjunta para fabricar proyectores basados en microLED para gafas inteligentes y gafas de realidad aumentada [84]
El 15 de agosto de 2019, Luumii, una empresa conjunta entre Rohinni LLC y KoJa (Cayman) Co.Ltd., Anunció la producción en masa de sus soluciones basadas en micro y miniLED para retroiluminación de teclados de computadoras portátiles e iluminación de logotipos. La producción de Luumii en su planta de fabricación de Suzhou es actualmente de 40.000 unidades por mes y apunta a 100.000 unidades por mes para fin de año. [85]
En Touch Taiwan 2019 el 4 de septiembre de 2019, AU Optronics mostró una pantalla microLED de 12,1 pulgadas (31 cm) e indicó que microLED estaba a 1 o 2 años de su comercialización masiva. [86] En IFA 2019 el 13 de septiembre de 2019, TCL Corporation demostró su Cinema Wall con una pantalla microLED 4K de 132 pulgadas (3.4 m) con brillo máximo de 1,500 cd / m 2 y una relación de contraste de 2,500,000∶1 producida por su subsidiaria China Tecnología Star Optoelectronics (CSoT) . [13]
Ver también
- OLED
- AMOLED
- Mini LED
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enlaces externos
- "The Long View With John Doerr" , John Doerr de KPC & B describe el concepto microLED, comienza alrededor de los 5 minutos.
- LED de cristal - Sony
- Las pantallas LED son significativamente diferentes de las microLED
- tipos de pantallas led