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      2. Micro LED量产几道坎,芯片难关居首位

        来源:电子信息产业网

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        所属频道:新闻中心

        关键词:Micro LED

          凭借高解析度、高亮度、高对比度、高色彩饱和度、低功耗、反应速度快、厚度薄、寿命长等诸多优势,Micro LED被认为是最具潜力的新型显示技术之一。经过几年的耕耘与沉淀, Micro LED新型显示技术已取得了关键性突破。11月30日—12月1日,由四川省人民政府、工业和信息化部主办的2022世界显示产业大会在四川省成都市举行。大会同期举办了“Mini/MicroLED显示关键技术主题论坛”,论坛上,与会专家及企业家在肯定Micro LED发展前景的同时亦指出,Micro LED距离成功仍有几步之遥,能否成为“最佳显示技术”尚需要产业界合力跨越几重难关。

          Micro LED应用将分四个阶段推进

          Micro LED被认为是“终极显示”解决方案,应用前景及其可创造的价值极具吸引力,商显、高端TV、车载与可穿戴设备等应用新契机持续实现蓬勃发展,相关上下游产业正在重塑显示生态圈。

          成都辰显光电有限公司总经理黄秀颀认为,玻璃基Micro LED显示具有优异的性能和多变的功能,有望在商显、高端TV、车载和可穿戴等领域获得广泛应用,市场潜力巨大。其新增设备、材料将成为产业发展重要机遇,并有望重塑显示产业生态圈。Micro LED可以实现大尺寸自由拼接显示应用,模块化封装和侧壁走线等技术使得自由拼接成为可能。Micro LED也可以实现交互器件集成应用,未来的屏幕有望变成一个平台,可通过传感器实现交互等各种功能,突破“显示”概念。器件层面的革新能够带来功能层面的革命,3D显示、3D交互,再叠加5G、大数据等新兴技术,未来全息显示这一发展方向无疑令人激动。玻璃基Micro LED可覆盖大中小尺寸产品应用领域,市场规模预计从2024年起高速增长,有望构建新的上下游产业生态链。

          Micro LED大型显示器历经多年研发后,今年正式迈上量产里程碑,成为相关零组件、设备与制程发展中丰沛的推进动能。更多厂商的加入与持续微小化的发展趋势,促使Micro LED产业不断实现新的技术突破,市场规模也不断扩大。

          三安光电股份有限公司副总经理徐宸科在谈及Micro LED显示大屏市场及技术趋势时表示,该市场具有持续增量。从LED直显显示技术来看,随着应用领域的增加,整个显示产业在向更小间距方向发展,转移速度会更快且更有效率。作为Micro LED微间距显示技术之一,fine pitch技术是连接背板与芯片的桥梁,未来将成为显示大屏领域的主流技术。fine pitch产品在生产制造过程中同样具备优势。fine pitch产品在打件部分需要的时间更短,维修更加容易,可以在玻璃基和PCB上使用,还有助于扩展更小的点间距。产品优势方面,由于fine pitch使用先进的Micro LED芯片,再叠加巨量转移技术和先进封装技术,因此与Mini LED相比具备更高的对比度和超广可视角。总体而言,他认为fine pitch技术是目前最好的解决方案,可以加速Micro LED在大屏领域的商业化进程。

          除大型显示器之外,Micro LED具备可搭配柔性、可穿透背板的优异特性,有望在车用显示与穿戴显示中崭露头角,开创出一条与当前显示技术与众不同的应用新商机。而更多厂商的加入与持续微小化的发展趋势,将是促使芯片成本持续下降的关键。

          利亚德集团副总裁兼首席技术官卢长军认为,Micro LED的应用分为几个阶段,其中第一阶段和第二阶段着重于商业应用领域,分别是更高分辨率的大尺寸商业显示和更小空间(会议室)的商业应用。第三阶段是在AR/VR、车载等需要更高分辨率和可靠性的领域。第四阶段则是在成本敏感度更高的手机、平板等消费电子领域。预计Micro LED最终将向无衬底方向发展,芯片尺寸还将进一步缩小。从技术上讲,未来大尺寸Micro LED显示将不再追求间距的缩小,毕竟p0.4左右的间距已能够满足大部分拼接屏的应用要求。而极致的画质、可靠性和稳定性将成为Micro LED发展的最大追求。比如,优秀的低灰表现、AM(有源矩阵)的无闪烁、更宽的色域及饱和度可能将成为利亚德的技术发展方向。从产品和应用端而言,Micro LED应用将不再拘泥于传统拼接墙,利亚德将针对不同需求开发多样化的产品,使技术真正服务于产品和应用。

          Micro LED量产尚需迈过几道坎

          未来的显示应该能够解放双手,将多种功能集中到屏上,实现交互。这就要求显示必须具备高对比度、高PPI、高亮度,甚至是扩展现实。当前,Micro LED能够满足未来显示产业的发展需求,但产业化进程仍有待提速。

          康佳集团技术研发中心总经理林伟瀚表示,总体而言,Micro LED的产业化首先要实现芯片量产、性能持续优化;其次,巨量转移需要结合修复才能实现产品的批量生产;再次,在驱动微电流条件下,Micro LED的生产效率还需要进一步提高;最后,产业生态仍在建设中,硬件成本需持续下降。

          随着Micro LED大尺寸显示器正式开启量产,巨量转移方式逐步由现行的拾取方式迈向速度更快、利用率更高的激光雷射转移方式,同步优化了Micro LED的制程成本。尽管如此,当前Micro LED仍面临量产问题,生产性还有待提升。

          东丽先端工程技术(上海)有限公司董事长兼总经理董刚表示,业界要考虑如何提高Micro LED的生产性,这其中就包括修复。电视中有上千万LED,如果被转移到基板上,即使良率能够达到99.99%,最后需要修复的地方仍然很多,会花费很长时间。还要解决显示器亮度不均匀的问题。另外,在量产速度、良率和成本方面,Micro LED与当前已经非常成熟的液晶相比仍不具备优势。虽然业界已经在巨量转移方面做了不少工作,但Micro LED距离真正实现量产仍有一段较长的路要走。巨量转移主要有两种技术,一种是Pick & Place,另一种是激光巨量转移。在激光巨量转移方面,东丽做了很多工作,正在研发相关材料与设备。

          除基础工艺能力外,玻璃基Micro LED也面临着一些产业化挑战。对此,黄秀颀总结为三大问题:一是显示均一性问题;二是适用于Micro LED显示的驱动架构问题;三是无缝拼接问题。黄秀颀表示,辰显光电专注于玻璃基Micro LED显示的技术研发和产业化,目前已在团队、产线、技术、知识产权等方面进行了全面布局,希望与产业链合作伙伴协同创新,快速推动产业发展进程。

          基于自身具备的微小尺寸,Micro LED也对检测提出了更多挑战。Inziv公司CEO David Lewis针对这点表示,在Micro LED产业发展早期,业界更加关注Micro LED的芯片微缩化、芯片设计、效率提高和巨量转移等方面。但如今Micro LED的关键挑战在于检测、修复和亮度管理,Micro LED需要合适的设备来实现量产。当前Micro LED制造最根本的问题是极低的良率。针对导致其良率低下的结构缺陷、材料缺陷或热缺陷,业界需要开发一种快速的EL(电致发光)解决方案,以实现对Micro LED缺陷的快速检测。

          继液晶显示之后,Micro LED是新一代显示迭代技术的有力竞争者,Micro LED芯片无疑是其中的关键环节。据了解,Micro LED尺寸只有原来主流LED芯片的百分之一,达到几十微米量级。由于芯片尺寸小,传统的植球打线方式将严重降低芯片的发光比例,因此剥离掉蓝宝石衬底的垂直结构就成为了Micro LED主流芯片结构。

          上海芯元基半导体科技有限公司董事长郝茂盛表示,从LED到Mini LED,芯片技术、芯片工艺本质上并无较大差别,只是芯片尺寸在发生变化。Micro LED发展本质的变化是,不能通过蓝宝石衬底的减薄划裂来完成芯片分割,而是要把GaN芯片直接从蓝宝石衬底上剥离下来。行业现有的衬底剥离技术只有激光剥离技术,这个技术本身是一个破坏性工艺,在国内不是非常成熟,这是Micro LED芯片面临的第一个问题。第二个问题是Micro LED芯片的位错密度问题,该问题对Micro LED芯片一致性的副作用非常大。最初GaN LED外延中的位错密度高达1010,尽管位错密度很高,但发光效率也很高。氮化镓LED在日本产生之后,经过三十多年发展,工艺优化已走到天花板,位错密度达到5×108。但由于现有LED技术位错密度太高,发展Micro LED可能对后续产品发展有很大制约。因此,延续现有LED芯片技术并发展Micro LED要解决两个问题。其一是进一步降低氮化镓材料位错密度,其二是找到一个比激光剥离技术更好的剥离技术。


          (审核编辑: 智汇闻)

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