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顯示面板

Micro-LED:顯示技術后起之秀 解決痛點需全產業鏈協同

11月21日,2020世界顯示產業大會“Micro-LED發展趨勢論壇”在合肥舉行。該論壇由國際信息顯示學會(SID)北京分會承辦。論壇上,來自Micro-LED產業鏈上下游企業及國內外高校、科研機構的代表,圍繞Micro-LED的關鍵技術、共性問題、產業化痛點、應用前景等熱點問題開展探討,并與現場觀眾互動交流。

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雖然2000年左右才被提出,Micro-LED憑借高亮度、廣色域、快速響應等一系列特性,成為新型顯示技術的后起之秀。蘋果、索尼等消費電子巨頭對Micro-LED的重視和推進,也促使各大面板廠商持續加強對Micro-LED技術的研發和布局。

如今的顯示產業被LCD和OLED兩大主流技術占據。對比LCD和OLED,Micro-LED在可靠性、壽命、顯示速度、色彩、亮度、對比度等方面均占據優勢。同時,Micro-LED還有兩大“殺手锏”。一是透明度,Micro-LED可以實現60%的透明度,較以往的顯示技術是一個巨大的突破,這也讓Micro-LED有望成為未來汽車HUD的主流技術。二是極窄邊框,Micro-LED的無機材料特性,可以將邊緣電路全部做到顯示區,實現零邊框。

但是,Micro-LED的顯著優勢構建在復雜的工藝流程和嚴苛的技術門檻上。Micro-LED顯示主要包括外延生長、驅動背板制作、芯片制作、批量轉移等工藝流程。其中,芯片制造、巨量轉移、驅動是Micro-LED產業化的主要痛點,巨量轉移更是“難上加難”。目前,業界推出了Stamp轉移、激光轉移、自組裝轉移以及bonding、Interpose等轉移技術,但總體來看,轉移技術的成熟度和良率水平還有待提升,需要全產業鏈的持續探索和優化。

與會專家表示,任何技術要打入終端市場,需要考慮成本和性能的平衡關系。Micro-LED要實現大面積量產,必須降低成本和功耗,這需要材料、設備、面板、終端廠商,以及專攻技術難點的解決方案提供商的共同努力,也需要高校院所的支持和協作,才能真正提升Micro-LED的市場競爭力。

專家觀點

斯特拉斯克萊德大學特聘教授、光電研究所研究主任馬丁·道森(Martin Dawson):

CMOS驅動Micro-LED實現高集成顯示

Micro-LED被稱為高集成半導體信息顯示技術。它具有獨特的CMOS兼容性、快速調制能力,以及高幀率時空模式的運行投影,并且與廣泛的固態攝像技術和光子計數技術兼容。具有CMOS控制的Micro-LED是高度集成的新型半導體信息顯示技術的基礎,該技術提供的不僅僅是直視顯示器,也能夠以時空控制進行多模式操作,并在光通信、傳感成像、照明顯示器、通信和傳感功能之間的技術融合等方面實現應用。

VueReal公司首席執行官雷扎·查基(Reza Chaji):

Micro-Solid技術解決巨量轉移痛點

制造Micro-LED顯示器的傳統方法是基于取放,選擇要轉移的LED,將它們抓取起來,放到顯示器基板上,然后一遍又一遍地重復此過程。由于這是一個非常復雜的過程,對于小型設備而言,往往會導致良率極低。Vuereal Micro-Solid打印技術是一個從良率、吞吐量、成本和性能角度解決Micro-LED制造問題的方案。運用傳統方法轉移16次才能填充的顯示器基板,通過使用墨盒將MicroLEDs印刷到基板上,可以輕松覆蓋相同的面積。

AZZURRO半導體公司首席營銷官亞歷山大·洛辛(Alexander Loesing):

用硅基氮化鎵高效實現Micro-LED量產

傳統的LED堆棧結構是藍寶石或者硅做襯底,隨后是緩沖層以及發光層。AZZURRO要做的是將發光層放在硅基緩沖層上,再添加到硅上,合成一個新的LED堆棧。可以將藍、綠、紅色的氮化物層集成在一起,放在緩沖層上,提供更大的靈活性。用于增強現實和應用程序的整體式集成顯示器時,需要通過CMOS晶圓匹配直徑。如果選擇藍寶石做基底,需要處理掉基底,因為它對Micro-LED不起作用。選擇硅基基底時,去除就變得容易得多。

中微半導體設備(上海)股份有限公司副總裁兼MOCVD產品事業部總經理郭世平:

MOCVD設備的四個重點

半導體設備相當于地基,把地基做好,下游的市場才會越來越大。Micro-LED要做小,對于芯片尺寸就有新的要求,目前的要求便是將芯片尺寸做到50μm以下。Micro-LED需要把波長的均一性做好,現有設備大概可以做4英寸晶圓,4英寸做得比較好的能把Micro-LED晶粒間距做到1μm左右。但是根據Micro-LED一些新的應用,特別是做6英寸、8英寸以及12英寸晶圓,基本上晶粒間距在0.5-0.6μm的水平。

京東方科技集團股份有限公司顯示與傳感器件事業群CTO組織技術企劃部副總監邱云:

Micro-LED產業化需全產業鏈深度參與

不同領域對Micro-LED的技術、規格、尺寸要求是不一樣的。如果做TV或者大面積的產品,需要考慮氧化物的遷移率,把它從10%提升到30%以上,這樣在功耗方面會有很好的提升。在面板設計方面,如果做大尺寸拼接,需要考慮GIA的設計,包括PAM、PWM。目前,很多研究都是集成在剛性的產品上來做,而后續為了發揮它的優勢,也會在柔性產品上做相關的工作。

TCL工業研究院新型顯示技術部總監謝相偉:

降低功耗需提升Micro-LED發光效率

Micro-LED顯示屏的功耗主要由以下幾部分組成:Micro-LED轉換為光和熱輸出、驅動TFT的損耗、連接VDD/VSS的線路電阻的熱損耗和其它(控制單元、電容充放等)。2020年“TCL技術合作開發大會”發布了合作項目,該項目交付了開發長邊小于20μm的倒裝結構的R/G/B Micro-LED芯片,紅、綠、藍發光效率分別達到18%、40%和45%以上。

天馬微電子股份有限公司先進技術研究院資深專家邢亮:

Micro-LED有兩個獨特優勢

Micro-LED有兩個最獨特的地方。一是透明度,早期的CRT顯示器是不透明的。到LCD時代,三星做出了透明的LCD屏,但透過率很低,需要很亮的背光才能看到顯示畫面。OLED的透明度做到30%左右就已經是很極限了,但Micro-LED不需要做太大的努力,就可以實現60%的透明度,相對于以往的顯示,它是一個巨大的突破。第二個特性是極窄邊框,Micro-LED是無機材料,邊框可以做得很小。

成都辰顯光電有限公司產品設計總監錢先銳:

Micro-LED的三個產業化難點

Micro-LED要實現產業化,芯片尺寸要小于35μm,否則無法大面積量產。目前Micro-LED有三個產業化難點,一是芯片效率下降、制造良率降低、波長分布均一性等問題。二是轉移良率、巨量檢測/修復、轉移精度和轉移效率的問題。三是由于LED芯片效率下降,需要重新開發數字驅動,其主要難點是如何實現高分辨率,以及更改高驅動能力的背板。

責任編輯:趙強


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