2020年10月29日,國內(nèi)首個(gè)MicroLED研究院正式成立。研究院由利亞德、晶元光電、利晶微電子聯(lián)合發(fā)起,旨在加速推進(jìn)Micro LED晶片的開發(fā)與應(yīng)用,Micro LED產(chǎn)品驅(qū)動技術(shù)和系統(tǒng)方案、巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)以及表面防護(hù)技術(shù)等的研究,從而高效推進(jìn)Micro LED技術(shù)的攻關(guān)和落地,引領(lǐng)Micro LED顯示技術(shù)新紀(jì)元。
中共無錫市委書記黃欽與利亞德董事長李軍共同為Micro LED研究院揭牌
研究院揭牌現(xiàn)場,由利亞德聯(lián)合晶元光電、利晶共同撰寫,Micro LED研究院系列行業(yè)技術(shù)白皮書的第一卷——《Micro LED顯示技術(shù)和應(yīng)用白皮書》(以下簡稱“《白皮書》”)也正式發(fā)布!栋灼分荚陉U釋Micro LED的定義和標(biāo)準(zhǔn),為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供導(dǎo)向支撐。利亞德集團(tuán)首席運(yùn)營官姜毅通過直播現(xiàn)場解讀白皮書內(nèi)容亮點(diǎn)。
利亞德首席運(yùn)營官姜毅現(xiàn)場解讀《Micro LED顯示技術(shù)和應(yīng)用白皮書》
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亮點(diǎn)一:定義Micro LED
定義Micro LED,明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),不但有助于大眾認(rèn)知,其實(shí)也是促進(jìn)行業(yè)向下一代顯示技術(shù)發(fā)展,從而推動我國LED顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的基本要求。
實(shí)際上,Micro LED技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近二十年。2012年,Sony展出了Micro LED的55英寸高清LED電視樣品,這是Micro LED作為商業(yè)化產(chǎn)品第一次出現(xiàn)在大眾視野,也讓大眾看到了Micro LED大規(guī)模商業(yè)化的可能性。2016年后,Micro LED進(jìn)入高速發(fā)展階段。直到2020年7月,利亞德全球首發(fā)四款標(biāo)準(zhǔn)化2K Micro LED(最小點(diǎn)間距0.4mm)商用顯示產(chǎn)品,標(biāo)志著Micro LED大尺寸商用顯示時(shí)代的到來。
因此,在充分考慮產(chǎn)業(yè)鏈各端實(shí)際量產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上,《白皮書》根據(jù)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景預(yù)判,對Micro LED技術(shù)界定出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
Mini LED顯示:芯片長寬均在100μm~300μm之間的LED,采用普通或巨量轉(zhuǎn)移方式及無焊線工藝實(shí)現(xiàn)的LED顯示產(chǎn)品。
Micro LED顯示:芯片長寬任意一邊小于100μm的LED,采用巨量轉(zhuǎn)移方式和無焊線工藝實(shí)現(xiàn)的LED顯示產(chǎn)品。
而確定是否屬于Micro LED顯示產(chǎn)品的關(guān)鍵維度包括以下三點(diǎn):Micro LED芯片、巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)。
亮點(diǎn)二:Micro LED顯示技術(shù)解析
我們認(rèn)為每一次顯示技術(shù)的躍遷都是行業(yè)競爭格局的重新洗牌,因此把握顯示創(chuàng)新的驅(qū)動因子和未來趨勢具有重要意義。通過《白皮書》的梳理,我們可以總結(jié)出顯示技術(shù)發(fā)展的兩點(diǎn)規(guī)律:畫質(zhì)(分辨率、色彩、響應(yīng)速度、對比度等)與形態(tài)(輕薄、可撓等)決定技術(shù)替代的可行性。
消費(fèi)者的這兩大需求,是LCD 替代 CRT、OLED 崛起、 Micro LED 充滿想象空間的核心驅(qū)動力;成本決定技術(shù)替代的滲透率。無論是 LCD 還是 LED 背光,其能夠大范圍的替代早期技術(shù)都基于成本的快速下降;同理,隨著技術(shù)成熟,成本下降,Micro LED技術(shù)將帶來巨大的成長空間。
對比LCD、OLED等其他顯示技術(shù),Micro LED顯示技術(shù)有三大優(yōu)勢:響應(yīng)速度達(dá)到納秒級、PPI到1500以上、應(yīng)用場景由上至下。
Micro LED無論從LED芯片、工藝實(shí)現(xiàn)方法和驅(qū)動技術(shù)來看,均與傳統(tǒng)LED顯示技術(shù)存在顯著差別
首先是LED芯片。有別于傳統(tǒng)正裝芯片和Mini LED芯片,Micro LED芯片尺寸更小,此處不再贅述。
再次是工藝實(shí)現(xiàn)方法。Micro LED顯示的幾種實(shí)現(xiàn)方式:
COB,即Chip on Board,顧名思義,就是將LED芯片直接固晶至顯示模組板,省去先行封裝流程;此處的模組基板,可以是FR4基材,也可以是BT基材,甚至可以是柔性PI、SI驅(qū)動板等。COB的優(yōu)勢是,免除封裝步驟,工藝流程縮短,理論而言可節(jié)省基板材料費(fèi),但實(shí)際現(xiàn)狀卻是,F(xiàn)R4基板無法承載Micro LED芯片,而多層BT板制作困難,成本居高不下,柔性板和玻璃基板技術(shù)仍在研發(fā)中。此外,因?yàn)榛霣IN困難,COB的墨色和顏色一致性仍需進(jìn)一步改善。
COG,即Chip on Glass,與COB相同,COG是指將LED芯片直接固晶到玻璃基板,利用TFT驅(qū)動實(shí)現(xiàn)Micro LED顯示。
封裝體,即先將Micro LED封裝成燈,再將燈貼片至模組基板。這種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)勢是,可以對封裝體進(jìn)行篩選混裝,整屏一致性較好。
再次是巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。無論是上述哪種方案,都需要將Micro LED從藍(lán)膜轉(zhuǎn)移固晶至基板,對于普通LED,可采用Pick-place的機(jī)械轉(zhuǎn)移方法;但轉(zhuǎn)移小于100μm 的LED對傳統(tǒng)固晶方法的精度和良率都是不小的挑戰(zhàn);如果說未剝離襯底的Micro LED還勉強(qiáng)可以采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移方法,那襯底剝離后的LED則完全無法采用該技術(shù)轉(zhuǎn)移。隨著LED芯片尺寸越來越小,可實(shí)現(xiàn)的顯示屏像素密度越來越高,單位面積LED數(shù)量成倍增長,機(jī)械轉(zhuǎn)移方法的效率和良率無法保證,于是業(yè)界提出Micro LED的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。
所謂巨量轉(zhuǎn)移,即每次可轉(zhuǎn)移上萬、數(shù)十萬乃至數(shù)百萬顆LED芯片至承載基板,轉(zhuǎn)移的效率和精度得到有效提升。
最后是Micro LED的驅(qū)動。高密度的LED必然需要更多的驅(qū)動芯片,因此如何降低顯示屏功耗,提升顯示質(zhì)量,也是Micro LED顯示與小間距顯示的差異之處。
亮點(diǎn)三:Micro LED顯示應(yīng)用場景
任何技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)都不是憑空產(chǎn)生的,是市場需求使然。
正如當(dāng)年的小間距顯示產(chǎn)品。雖然開始其成本很高,但是隨著研發(fā)和上游原材料使用方面不斷加大技術(shù)投入,現(xiàn)在的小間距產(chǎn)品比原有替代產(chǎn)品的價(jià)格更低。這個(gè)成本降低需要一個(gè)過程,市場空間會隨著成本下降越來越大,Mini/Micro LED顯示產(chǎn)品一定也會走出小間距這樣的成本下降、市場空間逐步打開的勢頭,且其未來潛在市場比小間距市場規(guī)模有幾倍甚至幾何倍數(shù)的擴(kuò)大。
【Mini LED背光應(yīng)用】LED背光源應(yīng)用是LED下游市場重要組成部分,過去曾是LED行業(yè)高速發(fā)展的主要推動力,具體主要包括手機(jī)背光、液晶電視背光、筆電背光、顯示器背光等。2010-2013年,在海茲定律驅(qū)動下,LED亮度提升、價(jià)格下降,LED背光滲透率迅速提升,市場規(guī)模擴(kuò)大。2013 年LED背光市場出現(xiàn)頂峰,達(dá)到 50億美元左右市場規(guī)模。2013 年后LED背光出現(xiàn)飽和,且由于產(chǎn)能周期導(dǎo)致低價(jià)化嚴(yán)重,市場規(guī)模大幅下滑。加之OLED以及小間距LED對LED背光產(chǎn)生替代效應(yīng),LED背光市場逐步萎縮。但2018年下半年,隨著 Mini/Micro LED背光領(lǐng)域商業(yè)化進(jìn)程加速,助推 LED背光市場規(guī);嘏。
2019 年下半年,Mini LED首先應(yīng)用到了電競顯示器和電視領(lǐng)域;2020年開始,蘋果屢傳要在中尺寸產(chǎn)品上導(dǎo)入Mini LED(背光)顯示器,這些應(yīng)用都有利于 Mini LED 加速滲透,帶動整體 Mini LED 產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
據(jù)LEDinside研究報(bào)告預(yù)測,下一代Mini LED背光技術(shù)將是各家廠商的開發(fā)重點(diǎn),預(yù)估至2023年Mini LED市場規(guī)模達(dá)10億美元。Yole Research數(shù)據(jù)顯示,全球Mini LED顯示設(shè)備將從2019年的324萬臺增長至2023年的8070萬臺,年復(fù)合增長率高達(dá)90%。
【Micro LED自發(fā)光應(yīng)用】Micro LED自發(fā)光的應(yīng)用有望分為三個(gè)階段進(jìn)行。目前Micro LED 處于應(yīng)用的第一階段,主要用于戶外或公共顯示的超大尺寸解決方案,這是由于Micro LED的拼接能力好于LCD,且商顯的價(jià)格的敏感度低,可以承受高成本;第二階段,Micro LED 將發(fā)揮高刷新率、高對比度、極致輕薄化的特性,將應(yīng)用范圍可拓展至 AR、VR 等特定應(yīng)用領(lǐng)域;第三階段,Micro LED 將開始滲透到電視等大眾消費(fèi)型電子市場。
近年來,由于超高清電視的普及和 8K 電視的逐漸推廣,對 LED 顯示屏也提出了更高解析度的需求,傳統(tǒng)的 LED 顯示屏采用普通正裝LED及單像素封裝的形式,目前其主要應(yīng)用在像素間距大于1mm 以上的顯示產(chǎn)品中。正裝LED芯片面積、焊線距離和封裝尺寸等因素,限制了傳統(tǒng)方案在p1.0以下顯示產(chǎn)品中的應(yīng)用,這為Micro LD提供了廣闊的應(yīng)用空間。
Micro LED 顯示的出現(xiàn),在一定程度上是對傳統(tǒng)應(yīng)用市場的更新升級。此外,其在新興市場的開拓方面也體現(xiàn)了極強(qiáng)的優(yōu)勢,在大尺寸商用顯示領(lǐng)域,尤其是100寸以上商用顯示屏相比LCD有著無需背光、低功耗及抗反射防眩光的優(yōu)點(diǎn),而傳統(tǒng)LCD顯示面板隨著尺寸的變大,工藝難度成倍增加,良率很低。若能進(jìn)一步縮小Micro LED尺寸,降低成本,并能實(shí)現(xiàn)高效的大規(guī)模裝配,Micro LED在大尺寸商用顯示領(lǐng)域?qū)⒏邆鋬r(jià)格優(yōu)勢,從而全面取代LCD;另一方面,Micro LED是自發(fā)光技術(shù),在色彩表現(xiàn)力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于LCD,并能實(shí)現(xiàn)DCI-P3色域和HDR顯示,這為Micro LED大尺寸商顯進(jìn)入家庭影院打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
亮點(diǎn)四:Micro LED顯示技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著5G+8K超高清智能微顯示時(shí)代的到來,Micro LED顯示技術(shù)發(fā)展趨勢主要為以下三點(diǎn):
【趨勢一:Micro LED芯片的發(fā)展】MicroLED未來的發(fā)展趨勢必然是無襯底及尺寸越來越小。像素材料成本不再是Micro LED顯示系統(tǒng)的最大組成部分。
【趨勢二:玻璃基板技術(shù)(TFT)】玻璃基板將很可能是Micro LED技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步的“絕配”:玻璃基板將與超微LED晶體、COB和倒裝、巨量轉(zhuǎn)移共同組成下一代獨(dú)立顯示屏和新一代液晶顯示背光產(chǎn)品進(jìn)步的“四梁八棟”。
【趨勢三:量子點(diǎn)Micro LED顯示】基于量子點(diǎn)的Micro LED方案,即將量子點(diǎn)作為色轉(zhuǎn)換介質(zhì),采用藍(lán)光或者紫外LED激發(fā),實(shí)現(xiàn)Micro LED全彩顯示。
顯示技術(shù)推動者——利亞德
誠然,任何前沿技術(shù)的成功,都需要跨過無數(shù)的困難甚至是穿越無人區(qū)。而往往新技術(shù)、新產(chǎn)品的起始之處都是依靠行業(yè)龍頭企業(yè)推動發(fā)展起來。
Micro LED量產(chǎn)基地正式投產(chǎn)背后,是利亞德人長達(dá)數(shù)年來持續(xù)不斷投入的成果。利亞德很早就開始了對Micro LED技術(shù)的研發(fā)和儲備,其中遇到的最大苦難與挑戰(zhàn)有:芯片技術(shù)、巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、驅(qū)動IC技術(shù)和檢測維修。
在此過程中,利亞德充分發(fā)揮供應(yīng)鏈優(yōu)勢,攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴,不斷突破技術(shù)壁壘,并累積了幾十項(xiàng)驅(qū)動技術(shù)、Micro LED工藝技術(shù)核心發(fā)明專利和國際專利,以實(shí)際行動推動Micro LED顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
據(jù)了解,利亞德與晶元光電多年聯(lián)合研發(fā),在Micro LED芯片技術(shù)、巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展;2020年5月利亞德聯(lián)合國際知名面板驅(qū)動廠家開發(fā)的新一代自主知識產(chǎn)權(quán)Micro LED驅(qū)動芯片,實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)并應(yīng)用;而隨著Micro LED顯示產(chǎn)品需求的不對增加,利亞德與參股公司Saphlux也在不斷加深合作,加速推進(jìn)全球首款NPQD Micro LED顯示屏的開發(fā)。
從全彩LED顯示屏的誕生,到小間距LED電視的發(fā)布,再到今日引領(lǐng)Micro LED,利亞德的每一步都致力于“讓世界看見”,書寫歷史的同時(shí)創(chuàng)造未來!