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Micro-LED 有望成为显示产业新风口 规模化商用仍有诸多问题待解

中金网 2019-12-15

外汇天眼 APP 讯 : 日前举行的 2019 第三届中国(国际)Micro-LED 显示高峰论坛透露出产业发展的新特点。对于 Micro-LED 显示产业化问题,专 家认为,首先应发展相比 LCD 或 OLED 更具优势的领域,主要针对 TV、可穿戴设备、车载等运用场景,以及适用于柔性透明的运用场景。预计明年开始会有更多产品出现。但规模化商用仍有诸多问题需要解决。

发展势头良好

Micro-LED 是 LED 微缩化和矩阵化技术,即将 LED 背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,与 OLED 一样能够实现每个图元单独定址,单独驱动发光(自发光)。芯片尺寸方面,Micro-LED 一般小于 50 微米,小间距 LED 在 500 微米左右。作为 Micro-LED 的过渡,Mini-LED 介于 50 微米到 200 微米之间。

凭借诸多优异显示性能,Micro-LED 被认为是下一代显示技术的有力竞争者。包括功耗低、亮度高、超高解析度、高色彩饱和度、响应速度快、对比度高、可视角度宽、自发光和使用寿命长。理论上,Micro-LED 的功耗约为 LCD 的 10%、OLED 的 50%。基于这些优异性能,Micro-LED 有望在穿戴式终端、智能手机、AR、VR、车载显示、电视和大型显示的应用上发挥优势。

自 2012 年索尼在 CES 上推出首个 Micro-LED 产品(TV)以来,三星、华星光电、康佳、天马、LG 等都相继秀出自家 Micro-LED 产品。Micro-LED 产业逐渐升温。据不完全统计,近几年来,海外初创 Micro-LED 公司不断涌现,且几大互联网企业如苹果、Google、Facebook 都已介入;同时,京东方、华星光电、熊猫、维信诺、友达光电和群创光电等显示面板企业,三安、乾照、华灿等 LED 芯片企业,国星、雷曼、瑞丰和联电等 LED 封装企业纷纷加入。

业界认为 Micro-LED 将在 5G 时代发挥更大作用。中国科学院院士、南京大学物理系教授郑有炓介绍,Micro-LED 将支撑 5G+8K 和 5G+VR/AR 终端显示的新要求。随着量产技术的突破,Micro-LED 显示有望成为 5G 信息时代终端显示的主流技术。

友达光电前瞻技术研究中心资深协理林雨洁表示,5G 和 AIOT 时代来临,对显示器产业带来了很大冲击,但这种冲击是良性刺激。资讯传递速度越来越快,对承载硬件的要求越来越高。新应用不断出现,为显示器带来各种各样应用的可能。

探讨产业化之路

Micro-LED 显示技术被视为显示技术发展的新风口,但其高成本、关键技术等方面的问题仍待突破,Micro-LED 技术大规模产业化仍需时间。

工信部电子信息司处长王威伟认为,产业化需要把握好三个原则。首先,技术选择要尽早服从产业化需求。" 从 CRT 到液晶,当时并不认为液晶技术最优,但 20 年过去液晶产业发展起来了。因此,产业化未必开始就用最优的技术。" 其次,产业化过程中要有技术迭代的能力和资源。" 如果技术好,但投入成本巨大,没有持续的迭代能力,这项技术难以产业化。" 第三,找准目前可以产业化的方向。" 背显和大尺寸是目前 Micro-LED 相对看得清的细分方向。芯片制造、材料、模组、面板等相关企业要在确定的目标上共同探讨产业化之路。围绕目标,尽早推出商品,而不仅仅是产品。"

多位专 家和企业代表认为,考虑到 Micro-LED 不可替代性优势,大尺寸和小尺寸可能更适合率先产业化。大尺寸 Micro-LED 显示器方面,聚焦 5G+8K、5G+IOT+CC+AI 引发的新需求以及电视机大尺寸、超高清、智能化的发展趋势;小尺寸 Micro-LED 显示器方面,聚焦 5G+AR/VR 显示终端需求,发展便携式终端 AR、VR、智能手表以及阳光环境中使用的车载等抬头显示应用。

郑有炓表示,2012 年以来,相继推出了高阶高端样机和产品,并接受订货。但消费者负担得起的高阶高端产品才有市场前景。5G+AR/VR 作为下一代信息技术发展的风口,作为其生态圈终端微显示,对 Micro-LED 微显示产业发展起着很大的推动作用。Micro-LED 微显示经过 10 多年的研发,产业化技术路线开始明朗。近年来,众多研究部门和企业不断推出样品样机,且显示业界巨头高调投入,抢占先机。

镎创科技创始人 & 执行长李允立认为,Micro-LED 短时间取代 LCD 或者 OLED 不是合理方向,应该考虑从后者很难做到的领域切入。Micro-LED 的结构相对简单,在柔性显示和透明显示等方面具备优势。

此外,可以在性能要求高但成本敏感度相对低的应用领域入手,比如车载显示。

面临诸多挑战

中国证券报记者从峰会现场了解到,Micro-LED 的产业化之路并不容易。有观点认为还需要 2-3 年时间,也有人认为需要 3-5 年时间。这与 Micro-LED 显示产业仍要解决的诸多问题密切相关。

巨量转移(包括传递、检查、测试、修复)是制作 Micro-LED 显示屏的关键技术。传统的 LED 在封装环节,主要采用真空吸取的方式进行转移。由于真空管在物理极限下只能做到大约 80 微米,而 Micro-LED 的尺寸基本小于 50 微米,所以真空吸附的方式在 Micro-LED 时代不再适用。目前,Micro-LED 的巨量转移技术包括精准抬放技术(分为静电力、凡德瓦力、磁力)、自组装技术、选择性释放技术、转印技术和 COB 技术。

巨量转移存在两大挑战:Micro-LED 芯片在进行大量、多次转移时的良率必须达到 99.9999%,精准度控制在 ± 0.5 微米以内;RGB 全彩显示需要对红、蓝、绿芯片分别转移,要求精准定位灯珠。比如,量产分辨率为 FHD(全高清)的 Micro-LED 屏幕,需要 1920*1080 个像素,也就是 200 万个像素。而每个像素由 R、G、B 三个 Micro-LED 芯片组成,需要 600 万颗 Mciro-LED。一块屏幕需要 600 万颗微米级别的 LED 芯片等。

巨量转移技术不够成熟会影响产品的良率和转移效率,进而推高制造成本。这也是目前少数大尺寸 Micro-LED 产品售价高昂的原因。成本下不来,Micro-LED 的量产就会很艰难。同时,由于存在多个巨量转移技术,企业面临选择问题。

其他痛点还包括:LED 芯片要做得非常小(越小效率越高),且要确保每一颗芯片的光电性能都一样;三基色 Micro-LED 的像素光源问题。目前主要采用蓝光 + 荧光粉的解决方案,需要解决红光问题;三基色 Micro-LED 的像素组装尺寸微米化受限,难以实现超高密度封装等。

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