【导语】Micro LED显示技术,真正进入公众视野,多亏了2014年苹果对LuxVue公司的收购。正是借着苹果的光环,Micro LED成为了在声势上几乎媲美OLED、QLED的下一代显示技术之一。不过,苹果毕竟不是“制造型”企业,真正在Micro LED技术上投入巨大的是台湾显示界同仁。
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Micro LED新技术:台企跑最快

更新日期:2016-10-18 作者:萧萧
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第61期

    Micro LED显示技术,真正进入公众视野,多亏了2014年苹果对LuxVue公司的收购。正是借着苹果的光环,Micro LED成为了在声势上几乎媲美OLED、QLED的下一代显示技术之一。不过,苹果毕竟不是“制造型”企业,真正在Micro LED技术上投入巨大的是台湾显示界同仁。

    近日,台湾省工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士表示,Micro LED 和微组装技术相当复杂,无法靠单一产业实现,因此必须跨领域串联半导体、面板、LED、系统整合等厂商,共同建立跨领域产业交流平台,将台湾地区打造成全球 Micro Assembly 产业链供货重镇。

Micro LED新技术:台企跑最快

    对于台湾工研院,很多读者可能比较陌生。大屏君理解这一点。因为这个一省的工研院,不是我们中科院那种“创造”神器的地方。但是,在全球显示和半导体产业版图上,台湾省工研院的预先产业工艺研究还是举足轻重的——谁叫台湾在这两个产业上都是全球三甲之一呢!

    不过,与台湾显示行业对Micro LED兴趣昂然不同,我国大陆地区作为全球第二大显示产业基地、韩国作为全球第一大显示产业基地,对这一技术却“热情有限”。有关的统计数据表明,大陆和韩国在OLED上的投入,几乎是Micro LED技术的数百倍之多。

    而且,加上苹果与索尼这对联盟对Micro LED的关注,大屏君有如下结论:越是OLED技术进程缓慢、缺乏或者没有建树的地区与企业,越是对Micro LED热情百倍。

    苹果涉足Micro LED技术是源于2014年早期对LuxVue的收购。即便不去挖掘LuxVue公司的创立者与苹果的千丝万缕的“内幕”关系,人们从苹果对Micro LED技术的描述上也可以发现苹果对新显示技术的关注至少可以前推到2013年前后。而这一时期,正是三星手机依靠独家的OLED屏幕,在全球市场总份额、高端市场影响力、总利润额等关键指标“猛追”苹果的时候。

    恰是三星依靠垄断OLED屏幕,在手机市场对苹果造成的压力,让苹果意识到:掌握显示技术的重要性。而且,苹果智能设备的CPU设计,也是从收购开始的——这一经验,似乎足以让苹果认为“可以买来独立自主的屏幕技术”。

    苹果对Micro LED的关注,主要是为了对抗三星的OLED战略。大屏君认为,台湾产业目前对Micro LED的关注也是因为同样的原因:至少目前,大陆地区已经有京东方、深天马、和辉、国显等量产的OLED项目,华星光电、信利等也加入OLED扩产步伐;相对而言台湾地区,在次世代面板上的突破还仅仅限于“少量”实验性生产。

    真正抑制台湾OLED项目的因素是什么呢?大屏君不认为是技术性的。事实上,台湾面板业虽然最开始的发迹源于“从日本买技术”,但是,在其成功实现规模扩张之后,前沿技术研发并不少——至少,暂时还要比大陆地区企业先进。但是,技术转化为产能,需要的是巨大的投资。大陆面板产业的后发制人,主要依靠的就是政府支持下的“举国体制”、大举投资。

    在台湾地区面板企业,缺乏完成大规模世代更替的投资支持的背景下,OLED时代的落后就会成为不可逆的过程。另一方面,我国大陆地区实行经济升级政策,支持鼓励本土企业实现制造链条上移、技术世代更替,这使得此前和大陆地区产业链上下游配套关系的台湾省面板产业成为了“被升级”对象。这种直接的产业冲突,会加剧台系面板业对大陆OLED投资的畏惧。

    在这样的背景下,Micro LED成为一个可以抓住的稻草。制造Micro LED显示产品需要什么呢?硅基半导体技术、LED产业技术、TFT产业技术——这三个,台湾省都有很好的基础:至少比苹果所在的美国要好(大屏君姑且猜测,如果苹果的Micro LED技术能够成真,恐怕也得依赖于台湾工厂的代工的)。

    更为重要的是,现在的Micro LED技术定位于穿戴设备、小尺寸应用,在台湾本地相关配套资源充分、其他地区竞争者忙于OLED的时候,台企渴望用较小的投资换取一个方向上的领先优势——这符合投资小、收入高的经营目标,和台系企业融资能力不足的现实。

    所以,大屏君的结论是:从苹果到台湾,Micro LED其实正在打造一条对抗OLED的产业链。这就是今天Micro LED技术的世界版图。

    那么,Micro LED何以受到苹果等的欢迎呢?除了上文提到的OLED上苹果、台系企业需要对抗手段外,Micro LED切实也有其性能优势:节能、低屏幕面积占比、可同时制备或者移植多种屏幕传感器,而不影响亮度、Micro LED依赖的上游TFT、半导体材料、LED技术等高度成熟,核心困难集中在微米级led制备和移植两个环节,在面向小屏幕应用的小规模制备中,总投资规模可控。

    这里大屏君不想对说这个技术的优势,更想重点谈一下Micro LED的两大核心困难:

    第一, 微米级别的LED制备。目前,市场上普及型规模化量产的,结构尺寸最小的LED灯珠是1毫米尺寸三色显示用灯珠。这种产品被大量用于小间距LED显示屏上。市场上已经接近普及型规模量产的,结构尺寸最小的LED灯珠是500微米尺寸的三色显示用灯珠——这种产品被小间距企业用于开发间距在1毫米以下的小间距LED屏。

    Micro LED未来需求的微米级LED灯珠尺寸应在10-50微米,单色或者白色产品。以50微米的单色LED灯珠算,其结构等级是500微米三色灯珠的五分之一上下——即目标产品与今天“接近普及型规模量产”的产品差距不到一个数量级:这个差距并不大,行业应有足够的信心,在1-2年内彻底突破。

    第二, Micro LED显示屏幕的制备,第二个难点是“怎样把数十微米的LED灯珠‘焊接’到TFT驱动结构或者硅基半导体驱动板”上(移植过程,也叫做转运过程、搬运过程、涂覆过程、成膜过程)。这个过程与OLED的涂覆在显示面板中的地位一致。而OLED大规模制备最核心的困难就是OLED材料的涂覆。

    或者说,大屏君认为,真正考验Micro LED显示技术的不是灯珠制备、封装和稳定性控制,而是灯珠移植过程。因为,LED灯珠不像OLED或者QLED材料那样“随意”,LED灯珠作为半导体结构器件,是拥有正负极的。在同等像素尺寸下,Micro LED的移植难度会更高。目前,Micro LED移植转运技术主要有:芯片级焊接、晶圆外延级焊接、薄膜转移等三大类。

    其中只有薄膜转移技术满足效率和面积兼顾的标准。索尼比较擅长的芯片级焊接,虽然可以满足任意大小显示屏幕的制备,却有一次性转移数量低、整体工艺效率不足的缺陷;晶圆外延级焊接与薄膜转移的相似性很大,区别主要在于晶圆外延级焊接要求LED灯珠制备形成的间距就是最终的像素点间距,导致一定的局限性。薄膜转移和晶圆外延级焊接对比,则要额外使用一层临时承载基板,工序上复杂一轮。

    但是,不管是哪种转运移植技术,都必须保证LED灯珠的正负极性,同时也要保障LED灯珠移植后的有效性:即,转运移植的关键不在于“是否运输过去”、“运输过去多少”,而是对于一个苹果手机典型大小的5英寸、2K的屏幕,即使采用“白色Micro LED+彩色滤光膜”的最简单方案,也需要移植数百万颗灯珠。对此,不用大屏君多说什么,读者自然能理解,在手机屏幕上“焊接”将近6百万个电子器件,而基本不出现损坏点、每个点都能有效工作,是一件多么不容易的事情。

    对比小间距LED显示而言,120英寸产品实现1080p的分辨率,且还要面临坏点修复的问题。那么在5英寸屏幕上、TFT基板而不是印刷电路板上,Micro LED的坏点怎么办呢?如何做到几乎没有坏点呢?——对此,大屏君真的心里没底。

    综上所述,对于Micro LED大屏君有三句话的结论:1.为对抗OLED而来;2.上下游产业成熟度很高很高,却在灯珠转运移植上难度最大;3.随着OLED、qled的技术的发展,Micro LED核心的电光转化效率优势未必能保持。

    所以,虽然大屏君理解台系显示企业在Micro LED上的“良苦用心”,也理解苹果为何执着于此,但是却不敢支持任何 “单方面押宝Micro LED”的决策。

   

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