導(dǎo)讀：從束之高閣的黑科技，到成為國(guó)際巨頭三星、索尼，以及絕大部分LED顯示企業(yè)等看家技術(shù)之一，Micro-LED的發(fā)展已實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。為何在眾廠齊推的背景下，Micro-LED的商業(yè)化進(jìn)程卻并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的爆發(fā)?這背后究竟面臨著哪些棘手而重要的發(fā)展問(wèn)題?解決方案進(jìn)展如何?
4月17日，辰顯光電在InfoComm China 2024重磅發(fā)布多款TFT基Micro-LED拼接產(chǎn)品。僅僅兩年時(shí)間，公司就實(shí)現(xiàn)了從Micro-LED頻頻上新到產(chǎn)線拉通的跨越，這一迅猛的發(fā)展速度引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。讓我們將觀察視角深入辰顯光電，看看其聚焦和攻克了哪些核心技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了Micro-LED加速度。
InfoComm上新
辰顯再引產(chǎn)業(yè)關(guān)注
InfoComm China 2024，辰顯光電在國(guó)內(nèi)重磅發(fā)布首款14.5英寸 P0.5 TFT基Micro-LED拼接箱體、27英寸TFT基P0.7 Micro-LED拼接箱體，以及全球首款108 英寸 P0.7 TFT基Micro-LED拼接屏等多款產(chǎn)品。
這些新品，其點(diǎn)間距小至0.5和0.7mm，主要采用25微米LED芯片、搭載國(guó)內(nèi)首款Micro-LED專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)IC，實(shí)現(xiàn)10 bit、拼縫小于20微米等;而這些特點(diǎn)與巨量轉(zhuǎn)移、TFT背板、驅(qū)動(dòng)IC技術(shù)息息相關(guān)。
Micro-LED商業(yè)化存在的難題
我們先來(lái)看看，目前Micro-LED商業(yè)化可見(jiàn)的技術(shù)難點(diǎn)。
從產(chǎn)業(yè)宏觀角度來(lái)看，目前Micro-LED進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化正面臨著精度、良率、效率和成本等一系列挑戰(zhàn)。
為了實(shí)現(xiàn)高性能的Micro-LED顯示，需要達(dá)到前所未有的制造精度，這使得傳統(tǒng)的制造技術(shù)變得不再適用。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝的迭代升級(jí)成為必然，但這也帶來(lái)了良率和效率方面的問(wèn)題，進(jìn)一步增加了生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的成本，從而制約了Micro-LED技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
具體而言，目前最關(guān)鍵的三大技術(shù)難題包括巨量轉(zhuǎn)移、TFT背板制造以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)。這些問(wèn)題能否得到解決將直接影響到Micro-LED技術(shù)的商業(yè)化和市場(chǎng)普及。
難點(diǎn)1：巨量轉(zhuǎn)移
巨量轉(zhuǎn)移是指將生長(zhǎng)在外延基板上的Micro-LED芯片高速精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上的一種技術(shù)，它是制約Micro-LED量產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，誰(shuí)能率先掌握這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，誰(shuí)就有機(jī)會(huì)快速搶占未來(lái)顯示市場(chǎng)。
以一塊4K分辨率的Micro-LED顯示面板為例，上面有約830萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，每個(gè)像素點(diǎn)由三顆分別代表紅、綠、藍(lán)(RGB)三種顏色的LED芯片組成，這意味著一塊4K顯示面板上要有近2,500萬(wàn)顆 Micro-LED芯片，這要求LED芯片轉(zhuǎn)移設(shè)備必須同時(shí)達(dá)到高效率和高良率的標(biāo)準(zhǔn)，才能滿(mǎn)足量產(chǎn)的需求。
目前較為主流的巨量轉(zhuǎn)移方式為印章轉(zhuǎn)移技術(shù)、激光轉(zhuǎn)移技術(shù)，或者是這兩種技術(shù)的結(jié)合使用。
難點(diǎn)2：TFT背板制造
從Micro-LED的核心集成工藝及巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)角度看，采用平板顯示技術(shù)的TFT背板，不僅較傳統(tǒng)PCB電路板具備表面平整度上的優(yōu)勢(shì)，且能更好承接巨量轉(zhuǎn)移工藝;但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用和生產(chǎn)過(guò)程中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)和問(wèn)題。
首先在制造成本上，制造TFT背板需要高精度的設(shè)備和工藝，這些設(shè)備通常包括但不限于光刻機(jī)、化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)、物理氣相沉積(PVD)系統(tǒng)、蝕刻機(jī)以及清洗和檢測(cè)設(shè)備。這些先進(jìn)的設(shè)備需要高昂的購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用，一定程度上導(dǎo)致初期投資和生產(chǎn)成本較高。
其次是技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)TFT背板用于拼接成大型顯示屏?xí)r，面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)尤為顯著。尤其是側(cè)壁走線技術(shù)和厚銅連接技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，這些是確保大屏顯示性能和可靠性的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)階段和制造過(guò)程中，工程師必須巧妙地安排TFT背板上的電路布局和連接方式，同時(shí)還要確保玻璃基板的整體平整性和穩(wěn)定性不受影響。為了達(dá)到這一目標(biāo)，涉及一系列精密的工程技術(shù)和材料科學(xué)知識(shí)。例如，側(cè)壁走線技術(shù)要求電路線路能夠在基板邊緣順利轉(zhuǎn)折，同時(shí)保持信號(hào)的完整性和低電阻。而厚銅技術(shù)則涉及到在基板上沉積較厚的銅層以提供更好的電導(dǎo)性和熱管理，但這又可能會(huì)對(duì)基板的平整性造成影響。這些技術(shù)難題對(duì)生產(chǎn)良率和成本控制都提出了更高的要求。
難點(diǎn)3：驅(qū)動(dòng)架構(gòu)
由于LED芯片的發(fā)光特性與LCD和OLED不同，并不能直接采用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)Micro-LED顯示。受限于目前小尺寸LED芯片的發(fā)光特性，模擬驅(qū)動(dòng)方式會(huì)帶來(lái)灰階無(wú)法展開(kāi)和功耗太高的問(wèn)題。與之相比，數(shù)字驅(qū)動(dòng)可以使用固定的大驅(qū)動(dòng)電流，通過(guò)不同的顯示時(shí)長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)顯示亮度的驅(qū)動(dòng)方式，將二者結(jié)合才能開(kāi)發(fā)出適合于Micro-LED顯示的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)。
另外，Micro-LED顯示中的驅(qū)動(dòng)電路需要通過(guò)占空比來(lái)調(diào)整亮度和色階。在低灰階下，驅(qū)動(dòng)電流非常小，可能導(dǎo)致亮度和色度不穩(wěn)定的問(wèn)題。所以需要優(yōu)化Micro-LED的設(shè)計(jì)以提高小電流驅(qū)動(dòng)精度和低灰階下的顯示一致性。
未來(lái)，Micro-LED大屏若要實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化，加速滲透商用及消費(fèi)電子市場(chǎng)，上述問(wèn)題亟待解決。
推動(dòng)Micro-LED商業(yè)化
辰顯聚焦四項(xiàng)核心技術(shù)
可見(jiàn)，Micro-LED在各個(gè)環(huán)節(jié)所面臨的技術(shù)瓶頸是共性的，且精度、良率、效率、成本的問(wèn)題逐層遞進(jìn)。
據(jù)悉，辰顯光電孵化自中國(guó)大陸首家OLED產(chǎn)品供應(yīng)商維信諾，早在2016年就展開(kāi)了下一代顯示技術(shù)的布局;公司的核心團(tuán)隊(duì)均是來(lái)自于顯示行業(yè)深耕多年的從業(yè)者，尤其是公司核心研發(fā)部門(mén)由擁有超10年Micro-LED研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，師承行業(yè)泰斗John A. Rogers院士的曹軒博士領(lǐng)銜。
所以，針對(duì)這三大關(guān)鍵問(wèn)題，辰顯光電布局三大核心技術(shù)+一項(xiàng)戰(zhàn)略資源，直擊痛點(diǎn)。這些舉措體現(xiàn)了公司對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的承諾，以及對(duì)推動(dòng)Micro-LED技術(shù)商業(yè)化的堅(jiān)定決心。隨著這些技術(shù)的不斷成熟和優(yōu)化，辰顯光電有望在Micro-LED領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，從而引領(lǐng)顯示技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)。
巨量轉(zhuǎn)移良率達(dá)99.995%
如前文所述，兩種轉(zhuǎn)移方式都有各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)。行業(yè)正在追求高速且精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)移方式，在效率、良率之間取得更多平衡，正思考如何以取長(zhǎng)補(bǔ)短的方式創(chuàng)造新的轉(zhuǎn)移技術(shù)。如辰顯光電主要選擇“印章式轉(zhuǎn)移+激光轉(zhuǎn)移”作為其巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的開(kāi)發(fā)方向。
經(jīng)過(guò)6年的努力，辰顯光電在巨量轉(zhuǎn)移方面效率和良率均實(shí)現(xiàn)突破。當(dāng)前，辰顯光電Micro-LED產(chǎn)品主要采用25微米芯片， 通過(guò)專(zhuān)利技術(shù)一次轉(zhuǎn)移良率已達(dá)到了99.995%，修復(fù)后可達(dá)100%，未來(lái)還將不斷優(yōu)化提升轉(zhuǎn)移良率和效率。
據(jù)曹軒博士介紹，以4K TV為例，辰顯光電可實(shí)現(xiàn)1000萬(wàn)LED/h，4小時(shí)可完成一臺(tái)。
這意味著辰顯光電在保持較高良率的基礎(chǔ)上可以在短時(shí)間內(nèi)完成大尺寸顯示屏的生產(chǎn)，有利于優(yōu)化成本，從而擊中巨量轉(zhuǎn)移的痛點(diǎn)。
率先開(kāi)發(fā)Micro-LED驅(qū)動(dòng)IC
有著維信諾技術(shù)傳承及多年研發(fā)實(shí)力的辰顯光電，深知驅(qū)動(dòng)架構(gòu)對(duì)Micro-LED發(fā)展的重要性。辰顯光電將數(shù)字驅(qū)動(dòng)、模擬驅(qū)動(dòng)二者結(jié)合，已與合作伙伴共同開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)首款TFT基Micro-LED專(zhuān)用混合驅(qū)動(dòng)IC，可實(shí)現(xiàn)10.7億色、10 bit顯示畫(huà)質(zhì)，600 nits的亮度;掃描的發(fā)光時(shí)長(zhǎng)較原有的PM驅(qū)動(dòng)提升到64倍;不僅可避免灰階跳變，還可降低瞬間發(fā)光亮度，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼。
拼縫間距≤20μm
Micro-LED無(wú)縫拼接顯示技術(shù)成為兼顧大尺寸顯示和畫(huà)質(zhì)需求的理想選擇之一，但Micro-LED所用的TFT背板從工藝上有三個(gè)挑戰(zhàn)：一是要做側(cè)邊走線，以做到無(wú)邊框的拼接;二是背面也需要做走線，涉及到現(xiàn)有量產(chǎn)機(jī)臺(tái)如何實(shí)現(xiàn);三是側(cè)邊走線涉及到無(wú)縫拼裝的光學(xué)封裝方案。
當(dāng)前，辰顯光電通過(guò)自主研發(fā)的雙面布線技術(shù)、側(cè)邊走線技術(shù)，使得屏體間拼縫間距≤20μm，可做到視覺(jué)上拼縫不可見(jiàn)，拼接效果與整機(jī)顯示無(wú)差異，可實(shí)現(xiàn)自由拼接。
總結(jié)
辰顯光電展現(xiàn)出的創(chuàng)新能力和技術(shù)實(shí)力，不僅彰顯了其在新型顯示技術(shù)領(lǐng)域的新質(zhì)生產(chǎn)力，更標(biāo)志著辰顯光電在Micro-LED技術(shù)領(lǐng)域踏出了堅(jiān)實(shí)的一步。隨著辰顯光電TFT基Micro-LED產(chǎn)線在今年年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨，這一里程碑將有望成為Micro-LED大尺寸商顯破局的關(guān)鍵性進(jìn)展。
我們期待這樣一家對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品精益求精的企業(yè)，能夠不斷推動(dòng)顯示技術(shù)的邊界，讓人類(lèi)持續(xù)享受到更加卓越的視覺(jué)體驗(yàn)。隨著Micro-LED技術(shù)的不斷進(jìn)步和普及，未來(lái)的顯示世界將更加絢麗多彩。
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