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    狼来了!Micro LED恐后来者居上

    2023年06月21日 14:41:46   来源:集微网

      2023年是Micro LED量产元年,大屏应用尺寸不断下探,手表应用即将商用化……Micro LED进入发展快车道,未来有可能逐步改变现有的显示产业格局,重塑显示产业生态圈。

      不过与LCD、OLED产业相比,目前Micro LED还处于产业化初期,仍面临材料、设计、工艺等方面技术挑战,没有形成规模化优势,成本较高,应用普及需要一定时间。

      为了加速Micro LED产业化进程,加速应用渗透,京东方晶芯、TCL华星、天马微电子、维信诺旗下辰显光电等厂商都在积极整合产业链资源,持续攻克关键工艺,逐步形成材料、工艺、设备、产线方案等技术,达到一定的工程化制造能力。

      进入量产元年,Micro LED或重塑产业生态

      继LCD、OLED之后,MLED是新一代新型显示技术。根据晶粒尺寸大小,MLED可分为Mini LED和Micro LED,其中Mini LED晶粒尺寸为50微米到200微米,Micro LED晶粒尺寸小于50微米。其中Micro LED具有无机、固态、长寿命、高色域、高亮度、高对比度、快响应速度等优势,成为近年来新型显示行业热点。

      Micro LED适合超大屏显示、车载显示以及XR显示等应用。TCL华星副总裁、显示创新中心总经理张鑫指出,目前,TCL华星Micro LED技术开发主要聚焦于超大尺寸、车载HUD显示以及AR/MR等领域。因为Micro LED 与传统超大尺寸LED产品相比,具有一定成本优势;Micro LED也符合汽车对车载HUD显示的超高亮度、高可靠性要求;而且硅基Micro LED可以满足XR对显示规格的严苛需求,再配合光波导方案,能够形成小尺寸高亮度XR显示、光学方案。

      随着技术不断迭代升级,Micro LED将满足更多场景应用需求,在数字经济时代将大有可为。天马微电子Micro-LED研究院副院长席克瑞认为,随着LED芯片微型化技术的不断突破,显示产品的性能不断增强,Micro-LED应用领域也不断扩展延伸。而且在5G、人工智能、物联网、大数据、纳米技术、神经网络、远程医疗等科技时代大背景下,Micro LED因其微小化的特性易于与其他传感、通讯等器件集成,更加适合于应对未来信息化、智能化的要求。

      更为主要的是,Micro LED兼具LCD、OLED优势,同时弥补他们的不足,有望改变未来显示产业格局。辰显光电产品研发总监钱先锐表示,Micro LED具有高亮度、超长寿命、宽色域、超高PPI、无边框、模块化、高集成性等性能优势,适合拼接大屏、车载显示、手表、VR/AR等应用。而且相比PCB基Micro LED,TFT基Micro LED具有拼接缝隙小、散热好、像素密度高、对比度高、LED芯片尺寸小、转移效率高等优点,可以大幅降低生产成本,形成成本优势。Micro LED作为下一代显示技术将重塑显示产业生态圈。

      2023年是“Micro LED量产元年”,三星近期在中国发布89英寸、110英寸Micro LED;友达今年底计划量产1.39英寸Micro LED智能手表。2025年,苹果有望首次将MicroLED显示屏应用至Apple Watch智能手表……Micro LED正进入发展快车道。DSCC预测,MicroLED屏幕的出货量未来将成倍增长,由2023年的45万片增长至2027年的1747万片。洛图科技也预计,2027年Micro LED产值将超过100亿美元。

      工艺不甚成熟,Micro LED仍面临技术挑战

      Micro LED工艺制程包括LED芯片、TFT背板、巨量转移、侧壁走线、检测修复、驱动电路架构设计等。Micro LED在产业化过程中,材料、设计、工艺等方面都存在不同程度的技术挑战。辰显光电产品研发总监钱先锐认为,Micro LED器件方面,现有Micro LED效率、均一性尚不成熟,不同模块的LED拼接在一起,亮度和色度存在一定差异,特别LED片内和片间亮度均一性较差会引起亮度Mura。

      Micro LED显示亮度均一性方面,Wafer上LED特性存在差异,LED随机转移至背板上存在麻点显示,体验感差,需要通过对LED筛选,提升转移均一性,并进行外部补偿,才能获得更好的显示效果。Micro LED驱动架构方面,LED器件发光波长随电流变化,一旦驱动电流变化,灰阶也会跟着变化,从而发生色偏,需要采用PWM或者混合驱动来调整。而且Micro LED器件发光效率还受温度影响,Micro LED显示屏工作温度较高,温度存在变化和分布不均,显示亮度、色度也会受到影响。

      MLED直显在驱动半导体、高效率巨量转移方面存在技术难点。重庆康佳研究院副总经理张玮指出,MLED分辨率越高,元件越小,充电能力不足,工艺制作存在一定困难;LED尺寸越小,发光面积越小,发光效率越低;而且数百万至上千万颗微米级LED同时转移到微米级元件上键合目前还没有成熟的技术路线。

      TFT基板Micro-LED也面临均一性、功耗、结构强度、无边框拼接等难题。天马微电子Micro-LED研究院副院长席克瑞认为,在均一性方面,Micro-LED背板的不均一性主要来源于大电流带来的IR Drop恶化以及TFT宽长比增加导致的Vth不均。

      在功耗方面,Micro-LED采用纯PWM驱动方式,虽然具备功耗优势,但其缺点是解析度难以提升;而采用PAM方式其对Micro-LED来说,功耗又不理想,同时还会由于低灰阶下RGB效率变化情况不同引入色偏。

      在结构强度方面,柔性化是TFT基板的优势,Micro-LED可以实现更加轻薄多样的显示形态,但柔性屏对结构形变、外力冲击的耐受度更弱,对各膜层的材料选择、堆叠方式、及封装保护等提出更高挑战 。

      在无边框拼接方面,TFT基Micro LED显示不像PCB基板易于穿孔走线,需采用侧面走线结合IC背绑工艺来实现无边框拼接。随着像素Pitch减小,Micro LED为保持无边框,侧面走线区空间缩小,走线Pitch也会减小,对切割、磨边、侧面走线等相关工艺都提出技术挑战。

      技术不断突破,Micro LED已取得阶段成果

      为了突破关键技术难题,京东方晶芯、TCL华星、天马微电子、科韵激光等Micro LED产业链厂商正在积极联合产业上下游企业攻关,并取得了一定成果。

      TCL华星正逐步突破背板、驱动补偿、LED芯片、转移与键合等Micro LED显示关键技术。张鑫表示,TCL华星主导开发的高迁移率高稳定性氧化物技术迁移率>25cm2/V.s,稳定性优于同迁移率的其他氧化物器件;研发出侦测补偿技术,可以补偿AM器件漂移,实现MLED电路稳定驱动;自主开发补偿技术,将偏离色点校准到目标色点,实现均一画质。TCL华星与产业链合作伙伴共同推进LED芯片技术发展,LED芯片成功实现F-COC新结构,已初步完成工艺开发,提升了芯片利用率;打通转移与键合工艺流程,成功实现有效焊接并点亮,同时从Metal on TFT向Metal on Chip过渡……TCL华星已经形成材料、工艺、设备、产线方案等技术,达到一定的工程化制造能力。

      京东方晶芯在厚铜工艺、封装技术、侧边工艺等方面都有一定技术成果。京东方晶芯首席技术官陈明指出,京东方晶芯研发出可获得高亮度的低电阻面板和具有量产性的10mask TFT 工艺,亮度可达1000nit以上,相比于传统铝工艺,亮度提升1.5倍;若达到1000nit的相同亮度,铝工艺mask数将增加一倍以上;独有的“Black2”超薄封装技术,其厚度<300μm,具有更佳的墨色一致性,相对Molding方案,具有更佳的亮度、视角一致性,且具备客制化封装表面,在像素边缘颜色缝方面表现更佳;先进的侧边布线工艺,可实现65μm线距,且通过了1000小时RA测试,具备超低阻抗。

      辰显光电已开发出4.78英寸的TFT基Micro-LED无边框拼接显示模组,实现100%点亮率的技术突破;并成功点亮中国大陆首款TFT基无边框14.5英寸Micro LED拼接箱体。而且辰显光电还突破驱动架构和巨量转移技术瓶颈,其混合驱动IC可实现高色域、高亮度和高刷新率,亮度均匀性达到95%,色度均匀性达到1nm,拼缝均匀性达到97%;其巨量转移实现高效率、高良率和高均匀性,1小时转移1000万颗LED,转移良率高达100%。

      天马微电子研发出5.04英寸Micro LED拼接显示屏、9.38英寸透明Micro LED显示屏、7.56英寸Flexible Micro LED显示屏、11.6英寸刚性Micro LED显示屏等一系列产品。天马微电子Micro-LED研究院副院长席克瑞表示,Micro-LED作为近年来兴起的新型显示技术,在现有的新型显示器件标准体系中尚无相关标准体系。天马将致力于和业界一起推动Micro LED显示通用规范、测试方法等标准的建立,以及Micro-LED显示标准体系建设与完善。天马基于多年研究基础,已向电子显示器件标准化技术委员会提交4项Micro-LED显示器件标准立项建议。

      科韵激光基于显示领域丰富技术积累,为满足客户需求,对Mini/Micro LED修复工艺进行了深入研究和改善测试。科韵激光技术副中心长罗帅透露,目前,科韵激光已运用在巨量转移上的积累,使用准分子激光+Inner mask技术将剥离后芯片点对点剥离至焊盘,完成LED补晶;利用视觉系统,通过图像采用AI算法,可对焊盘、修复LED不良进行分类识别及过程判定,同步上报至MEMS系统;科韵还计划基于准分子技术开发巨量转移设备,同时兼容激光剥离及Wafer换点修复功能。

      整合产业链资源协同技术和产品开发,是Micro-LED商业化成功的关键。Micro-LED厂商都在积极整合产业链资源,逐步形成材料、工艺、设备、产线方案等技术,已经达到一定的工程化制造能力。张鑫指出,目前,Micro LED核心技术业界尚在持续攻克阶段,正在重点着手解决芯片效率提升、Transfer、Bonding 、Test & Repair等。

      文章内容仅供阅读,不构成投资建议,请谨慎对待。投资者据此操作,风险自担。

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