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狼来了！Micro LED恐后来者居上

2023-06-21 11:02

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。
【来源：集微网】

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