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智能終端

號稱“秒殺”OLED和液晶,Micro LED能行嗎?

去年一年,Micro LED進入白熱化的發展狀態,無論是技術上的討論,還是工藝制作環節的期待,都讓人產生Micro LED將在今年或明年實現商業化的念想。事實是否如此呢?

記者注意到,Micro LED領域最新的進展是在CES 2018舉辦期間,三星展出了號稱Micro LED的“電視墻”,韓國企業Lumens展出了小尺寸和大尺寸的Micro LED產品,成功吸引了行業內的關注,而且它們都向外界透露了今年會將類似的產品推向市場。不過,記者在采訪多位專家后知悉,Micro LED正面臨巨大的量產難題,離商業化還有一段不小的距離。

Micro LED面臨巨量轉移和成本難題

Micro LED是與OLED并列的下一代顯示技術。相比LCD,Micro LED有更高的亮度、色彩飽和度、色彩還原力、響應速度等,而且是自發光,功率消耗量更低,還能做出柔性產品。相比OLED,Micro LED的亮度還是要比OLED更高,因為是無機材料,Micro LED的壽命也會更長,性能更加穩定,亮度和色彩飽和度更高,響應速度也更快。還有很重要的一點,Micro LED的功耗非常小,與LCD相比只有后者的10%%,與OLED相比只有后者的50%%。

所以,從這些特點來看,Micro LED用于汽車抬頭顯示、大屏投影等方面十分具有競爭力。用一位專家的話來說,如果Micro LED實現量產,那么LCD和OLED就都沒有多大的發展空間了。

Micro LED是一種新的顯示技術,是將LED微縮化、陣列化之后,將大批量的微縮LED轉移到電路基板上,每個LED晶粒都可驅動點亮,讓其自發光。核心技術難點,也是生產過程的難點,是將巨量的微縮LED轉移到基板上,轉移之后的LED要具有均一性,才能達到發光顯示的良好效果。

這個過程需要轉移的微縮LED的量非常龐大,比如韓國企業Lumens研發的0.57英寸Micro LED面板,雖然尺寸很小,但要放入約92萬顆8微米的Micro LED,因此生產過程非常困難,巨量轉移是主要的生產瓶頸。如果是大尺寸的Micro LED面板,比如150英寸的Micro LED面板,需要放入約2500萬顆Micro LED,難度很大。

基于這樣的技術特點,Micro LED商業化面臨的困難一是良率問題,微縮化之后轉移的巨量LED晶粒在發光和波長上需要達到一致性,也即良率問題。行業內技術領先的我國臺灣公司PlayNitride在去年年底宣布,它們轉移Micro LED的良率可以達到99%%。這已是業內非常好的數據了,不過奧維云網副總裁董敏告訴《中國電子報》記者:“之前我們粗略估算過,99%%的良率對于Micro LED來說還是非常低的,因為顆粒數目太大,這樣的良率還難以滿足商業化的要求。”

二是成本問題。由于特殊的制程,Micro LED需要兩套襯底,其中一套襯底是大面積的硅襯底,當規模化生產時用料成本很高。另外,巨量的LED成本也不菲。LGD首席技術官Kang In-byung在近期談到,即使一個LED顆粒成本低至1韓元,當用到大尺寸Micro LED面板時,2500萬顆LED晶粒的成本就是2500萬韓元,再加上電路、背板等成本,Micro LED成品的價格就不是普通百姓能承受的了。

三星等公司未實現真正的Micro LED

在這些實際的困難下,三星在CES 2018上展出146英寸的Micro LED電視墻,稱該產品在今年會推向市場。同時,Lumens在CES 2018上拿出了0.57英寸的Micro LED抬頭顯示器,以及130英寸和139英寸的Micro LED數字廣告牌,據韓國媒體報道,Lumens取得了Micro LED的量產技術,擁有Micro LED量產生產線。依據三星和Lumens宣傳的口徑,Micro LED量產已經提前到來,那么,事實果真如此嗎?

董敏向《中國電子報》記者解析此事時透露,三星Micro LED電視墻定位于家庭影院應用,產品的像素間距在0.8毫米,應該屬于目前主打的小間距LED系列產品。該規格產品在技術難度和生產難度上并不新鮮,我國國內不少LED企業是有優勢的。IHS研究總監張兵也告訴記者,三星的產品算不是嚴格意義上的Micro LED顯示產品,該規格的產品也曾被索尼于2012年、2017年的CES上展出過,從技術上講不算突破,只是三星在CES上的一種營銷策略。

群智咨詢分析師王健在接受《中國電子報》采訪時表示,關于哪些產品算得上真正的Micro LED,在學術界和產業界還沒有明確的定義,業內存在不同的說法。但是三星的Micro LED模塊化電視墻實現了微縮形式的LED顯示,所以也可以劃歸在Micro LED范疇。南方科技大學副教授劉召軍向《中國電子報》記者透露,雖然三星Micro LED電視墻的像素間距在0.8毫米,但是產品里面的芯片尺寸是很小的,是Micro LED,所以三星表示自己的這個產品為Micro LED電視墻并不算錯。

有一種說法是Micro LED產品的像素間距為0.05毫米。我國臺灣企業在Micro LED的研發上走在世界前列,為了和大尺寸的Micro LED以示區別,臺灣企業提出了mini LED的產品細分,他們認為:從像素間距看,小間距LED屏在0.8毫米~2.0毫米;mini-LED則在0.5毫米~1.0毫米;Micro LED最初目標則是0.05毫米。從LED晶體顆粒尺寸看,小間距LED屏在100微米級別;mini LED在幾十微米級別;Micro LED在個位數的微米級別。其中,小間距LED屏已經實現大規模商用;mini LED的技術難度要高一些,但實現商用的難度遠比Micro LED小得多。依據三星的產品規格看,像素間距0.8毫米,LED晶體顆粒尺寸在幾十微米,符合臺灣企業定義的mini LED產品的范疇。

董敏表示,Micro LED目前技術仍存在不少瓶頸,量產工藝還不匹配大面積生產需要,預計會先通過mini LED產品來過渡試產。待mini LED產品量產成熟后,Micro LED或許才能商用面世。從應用看,很大可能會是TV等產品形態。

Micro LED實現商用至少10年

蘋果公司在2014年收購了創業公司LuxVue,該公司在Micro LED的巨量轉移以及其他技術方面具有領先的專利技術。并且在2016年,蘋果公司啟動了Micro LED的專項研究計劃,在中國臺灣建立了實驗室,聯合臺灣產業鏈一起做前期研發。據傳,蘋果計劃將Micro LED應用在Apple Watch上。

業內普遍認為,Micro LED可以做成異型、柔性的顯示屏,其低功耗、高亮度、高解析度和色彩飽和度的特點,使得其在中小尺寸的可穿戴設備和超大尺寸的數字告示牌上有比液晶、OLED更為合適的應用場景。IHS Markit曾預測,如果Micro LED量產成功,其可產生的市場規模在300億~400億美元之間。

曾一度,業界將目光聚集在Micro LED的中小尺寸可穿戴應用上,希望蘋果的投入能帶來智能手表等可穿戴設備的殺手級應用,以此拉動Micro LED面板產業上下游的發展。然而,蘋果在去年年底撤出了位于臺灣的研發實驗室,將研發重心轉移到美國。中小尺寸的Micro LED面板應用,在現在看來實現難度比超大尺寸要大得多。在不到1英寸的面板上,集成接近100萬顆LED晶粒,當顯示精度和清晰度要求越高時,每顆LED晶粒的間距要求越小、良率要求越高。相對而言,在同樣是4K清晰度的需求下,超大尺寸Micro LED屏所要求的LED像素間距就可以放寬很多,在工藝控制上要克服的難度也會比中小尺寸小很多。

由于制程上的難題,做到像素間距在納米級別的Micro LED屏現在還面臨極大的挑戰。張兵告訴記者,截至目前,還沒有真正的Micro LED樣品出現。

我國臺灣企業在研發Micro LED上十分積極,有企業曾預言在2018年或2019年將陸續出現Micro LED樣品,在2023年以后才會出現大量的商業應用。而目前各大企業選擇的技術路線是mini LED產品。張兵認為,Micro LED在今天所處的狀況和15或20年前OLED所處的狀況是相似的。如果Micro LED能克服巨量轉移和成本問題,那么Micro LED屏實現商用指日可待。然而目前離那個階段還十分遙遠,至少需要10年以上的時間來孕育。

(《中國電子報》版權所有,轉載請注明出處)

責任編輯:趙強


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