狼來了！Micro LED恐后來者居上

　　2023年是Micro LED量產(chǎn)元年，大屏應(yīng)用尺寸不斷下探，手表應(yīng)用即將商用化……Micro LED進(jìn)入發(fā)展快車道，未來有可能逐步改變現(xiàn)有的顯示產(chǎn)業(yè)格局，重塑顯示產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

　　不過與LCD、OLED產(chǎn)業(yè)相比，目前Micro LED還處于產(chǎn)業(yè)化初期，仍面臨材料、設(shè)計(jì)、工藝等方面技術(shù)挑戰(zhàn)，沒有形成規(guī)模化優(yōu)勢，成本較高，應(yīng)用普及需要一定時(shí)間。

　　為了加速M(fèi)icro LED產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，加速應(yīng)用滲透，京東方晶芯、TCL華星、天馬微電子、維信諾旗下辰顯光電等廠商都在積極整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，持續(xù)攻克關(guān)鍵工藝，逐步形成材料、工藝、設(shè)備、產(chǎn)線方案等技術(shù)，達(dá)到一定的工程化制造能力。

　　進(jìn)入量產(chǎn)元年，Micro LED或重塑產(chǎn)業(yè)生態(tài)

　　繼LCD、OLED之后，MLED是新一代新型顯示技術(shù)。根據(jù)晶粒尺寸大小，MLED可分為Mini LED和Micro LED，其中Mini LED晶粒尺寸為50微米到200微米，Micro LED晶粒尺寸小于50微米。其中Micro LED具有無機(jī)、固態(tài)、長壽命、高色域、高亮度、高對比度、快響應(yīng)速度等優(yōu)勢，成為近年來新型顯示行業(yè)熱點(diǎn)。

　　Micro LED適合超大屏顯示、車載顯示以及XR顯示等應(yīng)用。TCL華星副總裁、顯示創(chuàng)新中心總經(jīng)理張鑫指出，目前，TCL華星Micro LED技術(shù)開發(fā)主要聚焦于超大尺寸、車載HUD顯示以及AR/MR等領(lǐng)域。因?yàn)镸icro LED 與傳統(tǒng)超大尺寸LED產(chǎn)品相比，具有一定成本優(yōu)勢;Micro LED也符合汽車對車載HUD顯示的超高亮度、高可靠性要求;而且硅基Micro LED可以滿足XR對顯示規(guī)格的嚴(yán)苛需求，再配合光波導(dǎo)方案，能夠形成小尺寸高亮度XR顯示、光學(xué)方案。

　　隨著技術(shù)不斷迭代升級，Micro LED將滿足更多場景應(yīng)用需求，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代將大有可為。天馬微電子Micro-LED研究院副院長席克瑞認(rèn)為，隨著LED芯片微型化技術(shù)的不斷突破，顯示產(chǎn)品的性能不斷增強(qiáng)，Micro-LED應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展延伸。而且在5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、納米技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等科技時(shí)代大背景下，Micro LED因其微小化的特性易于與其他傳感、通訊等器件集成，更加適合于應(yīng)對未來信息化、智能化的要求。

　　更為主要的是，Micro LED兼具LCD、OLED優(yōu)勢，同時(shí)彌補(bǔ)他們的不足，有望改變未來顯示產(chǎn)業(yè)格局。辰顯光電產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)錢先銳表示，Micro LED具有高亮度、超長壽命、寬色域、超高PPI、無邊框、模塊化、高集成性等性能優(yōu)勢，適合拼接大屏、車載顯示、手表、VR/AR等應(yīng)用。而且相比PCB基Micro LED，TFT基Micro LED具有拼接縫隙小、散熱好、像素密度高、對比度高、LED芯片尺寸小、轉(zhuǎn)移效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅降低生產(chǎn)成本，形成成本優(yōu)勢。Micro LED作為下一代顯示技術(shù)將重塑顯示產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

　　2023年是“Micro LED量產(chǎn)元年”，三星近期在中國發(fā)布89英寸、110英寸Micro LED;友達(dá)今年底計(jì)劃量產(chǎn)1.39英寸Micro LED智能手表。2025年，蘋果有望首次將MicroLED顯示屏應(yīng)用至Apple Watch智能手表……Micro LED正進(jìn)入發(fā)展快車道。DSCC預(yù)測，MicroLED屏幕的出貨量未來將成倍增長，由2023年的45萬片增長至2027年的1747萬片。洛圖科技也預(yù)計(jì)，2027年Micro LED產(chǎn)值將超過100億美元。

　　工藝不甚成熟，Micro LED仍面臨技術(shù)挑戰(zhàn)

　　Micro LED工藝制程包括LED芯片、TFT背板、巨量轉(zhuǎn)移、側(cè)壁走線、檢測修復(fù)、驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)設(shè)計(jì)等。Micro LED在產(chǎn)業(yè)化過程中，材料、設(shè)計(jì)、工藝等方面都存在不同程度的技術(shù)挑戰(zhàn)。辰顯光電產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)錢先銳認(rèn)為，Micro LED器件方面，現(xiàn)有Micro LED效率、均一性尚不成熟，不同模塊的LED拼接在一起，亮度和色度存在一定差異，特別LED片內(nèi)和片間亮度均一性較差會引起亮度Mura。

　　Micro LED顯示亮度均一性方面，Wafer上LED特性存在差異，LED隨機(jī)轉(zhuǎn)移至背板上存在麻點(diǎn)顯示，體驗(yàn)感差，需要通過對LED篩選，提升轉(zhuǎn)移均一性，并進(jìn)行外部補(bǔ)償，才能獲得更好的顯示效果。Micro LED驅(qū)動(dòng)架構(gòu)方面，LED器件發(fā)光波長隨電流變化，一旦驅(qū)動(dòng)電流變化，灰階也會跟著變化，從而發(fā)生色偏，需要采用PWM或者混合驅(qū)動(dòng)來調(diào)整。而且Micro LED器件發(fā)光效率還受溫度影響，Micro LED顯示屏工作溫度較高，溫度存在變化和分布不均，顯示亮度、色度也會受到影響。

　　MLED直顯在驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體、高效率巨量轉(zhuǎn)移方面存在技術(shù)難點(diǎn)。重慶康佳研究院副總經(jīng)理張瑋指出，MLED分辨率越高，元件越小，充電能力不足，工藝制作存在一定困難;LED尺寸越小，發(fā)光面積越小，發(fā)光效率越低;而且數(shù)百萬至上千萬顆微米級LED同時(shí)轉(zhuǎn)移到微米級元件上鍵合目前還沒有成熟的技術(shù)路線。

　　TFT基板Micro-LED也面臨均一性、功耗、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、無邊框拼接等難題。天馬微電子Micro-LED研究院副院長席克瑞認(rèn)為，在均一性方面，Micro-LED背板的不均一性主要來源于大電流帶來的IR Drop惡化以及TFT寬長比增加導(dǎo)致的Vth不均。

　　在功耗方面，Micro-LED采用純PWM驅(qū)動(dòng)方式，雖然具備功耗優(yōu)勢，但其缺點(diǎn)是解析度難以提升;而采用PAM方式其對Micro-LED來說，功耗又不理想，同時(shí)還會由于低灰階下RGB效率變化情況不同引入色偏。

　　在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，柔性化是TFT基板的優(yōu)勢，Micro-LED可以實(shí)現(xiàn)更加輕薄多樣的顯示形態(tài)，但柔性屏對結(jié)構(gòu)形變、外力沖擊的耐受度更弱，對各膜層的材料選擇、堆疊方式、及封裝保護(hù)等提出更高挑戰(zhàn) 。

　　在無邊框拼接方面，TFT基Micro LED顯示不像PCB基板易于穿孔走線，需采用側(cè)面走線結(jié)合IC背綁工藝來實(shí)現(xiàn)無邊框拼接。隨著像素Pitch減小，Micro LED為保持無邊框，側(cè)面走線區(qū)空間縮小，走線Pitch也會減小，對切割、磨邊、側(cè)面走線等相關(guān)工藝都提出技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　技術(shù)不斷突破，Micro LED已取得階段成果

　　為了突破關(guān)鍵技術(shù)難題，京東方晶芯、TCL華星、天馬微電子、科韻激光等Micro LED產(chǎn)業(yè)鏈廠商正在積極聯(lián)合產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)攻關(guān)，并取得了一定成果。

　　TCL華星正逐步突破背板、驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償、LED芯片、轉(zhuǎn)移與鍵合等Micro LED顯示關(guān)鍵技術(shù)。張鑫表示，TCL華星主導(dǎo)開發(fā)的高遷移率高穩(wěn)定性氧化物技術(shù)遷移率>25cm2/V.s，穩(wěn)定性優(yōu)于同遷移率的其他氧化物器件;研發(fā)出偵測補(bǔ)償技術(shù)，可以補(bǔ)償AM器件漂移，實(shí)現(xiàn)MLED電路穩(wěn)定驅(qū)動(dòng);自主開發(fā)補(bǔ)償技術(shù)，將偏離色點(diǎn)校準(zhǔn)到目標(biāo)色點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)均一畫質(zhì)。TCL華星與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴共同推進(jìn)LED芯片技術(shù)發(fā)展，LED芯片成功實(shí)現(xiàn)F-COC新結(jié)構(gòu)，已初步完成工藝開發(fā)，提升了芯片利用率;打通轉(zhuǎn)移與鍵合工藝流程，成功實(shí)現(xiàn)有效焊接并點(diǎn)亮，同時(shí)從Metal on TFT向Metal on Chip過渡……TCL華星已經(jīng)形成材料、工藝、設(shè)備、產(chǎn)線方案等技術(shù)，達(dá)到一定的工程化制造能力。

　　京東方晶芯在厚銅工藝、封裝技術(shù)、側(cè)邊工藝等方面都有一定技術(shù)成果。京東方晶芯首席技術(shù)官陳明指出，京東方晶芯研發(fā)出可獲得高亮度的低電阻面板和具有量產(chǎn)性的10mask TFT 工藝，亮度可達(dá)1000nit以上，相比于傳統(tǒng)鋁工藝，亮度提升1.5倍;若達(dá)到1000nit的相同亮度，鋁工藝mask數(shù)將增加一倍以上;獨(dú)有的“Black2”超薄封裝技術(shù)，其厚度<300μm，具有更佳的墨色一致性，相對Molding方案，具有更佳的亮度、視角一致性，且具備客制化封裝表面，在像素邊緣顏色縫方面表現(xiàn)更佳;先進(jìn)的側(cè)邊布線工藝，可實(shí)現(xiàn)65μm線距，且通過了1000小時(shí)RA測試，具備超低阻抗。

　　辰顯光電已開發(fā)出4.78英寸的TFT基Micro-LED無邊框拼接顯示模組，實(shí)現(xiàn)100%點(diǎn)亮率的技術(shù)突破;并成功點(diǎn)亮中國大陸首款TFT基無邊框14.5英寸Micro LED拼接箱體。而且辰顯光電還突破驅(qū)動(dòng)架構(gòu)和巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)瓶頸，其混合驅(qū)動(dòng)IC可實(shí)現(xiàn)高色域、高亮度和高刷新率，亮度均勻性達(dá)到95%，色度均勻性達(dá)到1nm，拼縫均勻性達(dá)到97%;其巨量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)高效率、高良率和高均勻性，1小時(shí)轉(zhuǎn)移1000萬顆LED，轉(zhuǎn)移良率高達(dá)100%。

　　天馬微電子研發(fā)出5.04英寸Micro LED拼接顯示屏、9.38英寸透明Micro LED顯示屏、7.56英寸Flexible Micro LED顯示屏、11.6英寸剛性Micro LED顯示屏等一系列產(chǎn)品。天馬微電子Micro-LED研究院副院長席克瑞表示，Micro-LED作為近年來興起的新型顯示技術(shù)，在現(xiàn)有的新型顯示器件標(biāo)準(zhǔn)體系中尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。天馬將致力于和業(yè)界一起推動(dòng)Micro LED顯示通用規(guī)范、測試方法等標(biāo)準(zhǔn)的建立，以及Micro-LED顯示標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與完善。天馬基于多年研究基礎(chǔ)，已向電子顯示器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提交4項(xiàng)Micro-LED顯示器件標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)建議。

　　科韻激光基于顯示領(lǐng)域豐富技術(shù)積累，為滿足客戶需求，對Mini/Micro LED修復(fù)工藝進(jìn)行了深入研究和改善測試�？祈嵓す饧夹g(shù)副中心長羅帥透露，目前，科韻激光已運(yùn)用在巨量轉(zhuǎn)移上的積累，使用準(zhǔn)分子激光+Inner mask技術(shù)將剝離后芯片點(diǎn)對點(diǎn)剝離至焊盤，完成LED補(bǔ)晶;利用視覺系統(tǒng)，通過圖像采用AI算法，可對焊盤、修復(fù)LED不良進(jìn)行分類識別及過程判定，同步上報(bào)至MEMS系統(tǒng);科韻還計(jì)劃基于準(zhǔn)分子技術(shù)開發(fā)巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備，同時(shí)兼容激光剝離及Wafer換點(diǎn)修復(fù)功能。

　　整合產(chǎn)業(yè)鏈資源協(xié)同技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)，是Micro-LED商業(yè)化成功的關(guān)鍵。Micro-LED廠商都在積極整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，逐步形成材料、工藝、設(shè)備、產(chǎn)線方案等技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到一定的工程化制造能力。張鑫指出，目前，Micro LED核心技術(shù)業(yè)界尚在持續(xù)攻克階段，正在重點(diǎn)著手解決芯片效率提升、Transfer、Bonding 、Test & Repair等。