MicroLEDs 显示器在汽车行业的应用正在迅速增长

话题:
作者:
Anne Corning

自上世纪80年代触摸屏显示器首次出现在汽车上以来,汽车行业一直在扩展显示器面板在汽车内部的应用,将其安装到仪表板以及更多其他位置。从一开始,LCD就一直是主导的车载显示器技术,直到OLED显示器技术的出现,该技术带来了提供更高亮度的前景,可提高显示器在所有环境光条件下的可视性。

此外,OLED面板的灵活性为曲面显示器开辟了新的设计可能性,使制造商们能够发挥更大的创造力,将显示器安装到汽车内的更多不同空间中。然而,OLED显示器在满足车载环境下的耐久性要求方面存在问题。车辆组件容易受到温度、直射阳光、湿度、振动等方面极端条件的影响。因此,OLED技术迄今尚未取得重大进展,而LCD仍是汽车行业采用的主流显示器。

Automotive display integration sites

显示器在汽车内的部分潜在安装位置包括仪表板、中控台、抬头显示(HUD)、乘客娱乐显示器、摄像头监控系统(CMS) 集成等等。

MicroLEDs 显示器在汽车应用中的优点

然而,MicroLED显示器有望提供更高的OLED亮度和灵活性,并具有更高的可靠性,这激发了汽车制造商们的兴趣。MicroLED技术在车载显示器应用中提供多种优点,包括:

  • 高亮度和高对比度
  • 高像素密度(每英寸像素,“PPI”)
  • 宽广色域
  • 灵活性
  • 低功耗
  • 在各种工作温度下保持稳定性

事实上,microLED显示器有望最早在2022年至2023年在汽车行业实现商业化1。举例来说,友达光电推出的新型microLED TFT车载显示器采用9.4英寸曲面屏,构建在柔性塑料LTPS背板上:
 

据预计,MicroLED在汽车行业中的普及速度将会比大众消费市场更快。对消费类电子产品而言,高制造成本仍然是一大挑战,这导致microLED产品迄今仅应用于电视机、头戴式AR/VR设备、智能手表等类别的高端设备中。然而,作为汽车的众多组件之一,microLED显示器仅增加了相对较小的增量成本,可以更容易在汽车价格中吸收掉。

MicroLEDs 使新一代车载抬头显示(HUD)成为可能

MicroLED技术对于新型车载 抬头显示 (HUDs)尤其具有吸引力,“因为它是唯一一种可以提供足够高亮度的显示器技术,以产生在明亮的阳光照射背景下(包括阳光直射穿过挡风玻璃)清楚地看到图像所需的对比度,并且提供宽广的工作温度范围,能够抵御天气变化,包括严寒的冬季和酷热的夏季。”2

抬头显示(HUD)将半透明的虚拟图像投影到驾驶员的视野中,使驾驶员能够在保持注视前方道路的同时,追踪速度、导航等关键信息。这些图像可以投影到应用于汽车挡风玻璃内表面的反射膜上,也可以投影到安装在仪表板上的透明显示屏(合成器)上。

挡风玻璃抬头显示(HUD)正在迅速取代合成器,尤其是随着增强现实抬头显示(AR-HUD)系统的发展。AR-HUD系统可以在更宽的视野范围内(通过将挡风玻璃的更多区域用于显示器)和更大的虚拟图像距离范围内投影图像,使图像能够以更动态的方式与外部环境中的物体进行整合。3
 

Plessy演示microLED抬头显示(HUD)。

据预计,车载HUD市场将以22%的复合年增长率持续增长,到2030年全球市场收入将达到57亿美元,4因此,microLED显示器在汽车行业拥有光明的市场前景。

MicroLED 显示器质量挑战:均匀性

然而,要想在市场上取得成功,产品制造商必须提供消费者期望的质量。MicroLED是独立的发射器,每个发射器独立驱动,以产生自己的光,从而实现对汽车制造商具有吸引力的宽广色域和高对比度。但这种独立性也意味着MicroLED在亮度和色度上可能存在很大范围的变化,这会导致外观不均匀,使得显示器无法使用(因此也无法销售)。

由于每个microLED通常是单色亚像素(红色、绿色或蓝色),其输出与其他亚像素组合在一起,以产生单个显示器像素的整体亮度和色度,这会导致可变性进一步复杂化。亚像素和像素层面的这种可变性表现为整个显示器的外观不均匀,导致合格显示器的良率较低、昂贵的组件被剔除或成本高昂的返工。

为确保在大众市场上取得成功,microLED显示器设备必须提供完美的消费者体验,包括均匀的亮度和色彩外观。缺陷、亮度或色度变化、死像素及其他异常可能会使消费者的满意度迅速降低,并损害品牌声誉。如果这些问题无法在组件层面得到解决和纠正,低良率和高生产成本将会阻碍microLED显示器技术进行量产和市场商品化的可行性。

为了解决这一挑战,microLED制造商必须采用严格的检测流程。由于microLED可以独立驱动,因此制造商还可以使用检测系统对每个发射器进行校正,以改进显示器的外观,确保无需返工。行业领先的microLED显示器创新者们选择的一种解决方案是来自瑞淀光学系统的检测系统,该系统可以在像素和亚像素层面进行测量和校正。通过解决生产中的均匀性问题,瑞淀可以帮助这些制造商确保产品质量,同时提高良率。

microled demura_before and after

校正之前(左)和应用校正过程(称为“Demura”)之后(右)的microLED显示器之比较,实现了均匀的外观。(图片:© Jasper Display

瑞淀提供MicroLED检测解决方案

瑞淀提供一系列解决方案和方法,可解决microLED制造过程中各关键点的成像精度问题。制造商们可以将瑞淀的 ProMetric® 成像色度计或亮度计TrueTest™ 软件显微镜头 搭配使用,以放大测量图像中极其细微的microLED亚像素,从而实现对microLED芯片进行晶圆层面的检测。

对于面板层面的检测,瑞淀已开发出以下两种方法:“间隔像素法”和“分数像素法”。大量实践已经证明,这两种方法可以显著提高成像系统隔离和测量分辨率越来越高的显示器中尺寸越来越小的亚像素的功能。两种方法都依赖于通过TrueTest软件应用的专有算法和分析技术。

MicroLED fabrication process steps

瑞淀提供独特的硬件和软件解决方案,可用于在microLED制造过程中的每个质量检测阶段进行像素级和亚像素级检测,包括在晶圆生产阶段检测单个芯片以及在巨量转移和装配之后的面板生产阶段检测面板。

如需了解更多有关这些microLED测量系统和方法的信息,请阅读我们的白皮书:MicroLED显示器均匀性测量和校正,其中所探讨的主题包括:

  • 如何使用成像色度计并应用独特的设备规格、标定和软件功能来满足microLED测量和校正要求
  • 两种精确的microLED测量和配准方法:“间隔像素法”和“分数像素法”
  • 增强色彩标定™(Enhanced Color Calibration,“ECC”)方法如何能够提高CIE匹配的三色刺激滤光片成像系统的色度测量精度
  • 各种测量和校正方法的优点,并通过测试数据和现实世界中的应用进行证明
read the white paper_microled uniformity

 

 

 

 

引用文献

  1. Han, S. and Huang, A., “Automotive micro LED display commercialization expected in 2-3 years”, Digitimes, April 23, 2020.
  2. MicroLED Market Opportunities 2018-2027, N-Tech Research, July 10, 2018
  3. Chen, Y., “HUDs with LED and Laser Light to Become a Trend in Automotive Application”, LEDinside, October 25, 2019.
  4. Automotive Head-up Display Market, Transparency Market Research, July 13, 2020.
     
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