【导语】小间距LED的进化极限是什么?也许这个问题的答案就要出来了。近日,台湾媒体报道,可能被三星电子收购的台湾初创公司Play Nitride,预计将在2017年下半年安装micro LED产品试产生产线。而micro LED的像素间距渴望比肩目前的手机液晶显示屏。
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Micro LED:巨量微转移技术依然待解

更新日期:2017-06-05 作者:萧萧
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第74期

    小间距LED的进化极限是什么?也许这个问题的答案就要出来了。近日,台湾媒体报道,可能被三星电子收购的台湾初创公司Play Nitride,预计将在2017年下半年安装micro LED产品试产生产线。而micro LED的像素间距渴望比肩目前的手机液晶显示屏。

    对此,大屏君觉得“这是一个好事情”。因为LED的电光效率真的非液晶、OLED、QLED能比。如果原生RGB micro LED能够实现大规模量产,对于全球环境保护、气候变化是一个非常好的消息——功利子孙千秋万代(虽然刚刚退出巴黎气候协定的特朗普可能认为这是一个阴谋和骗局)。

Micro LED:巨量微转移技术依然待解

    但是,micro LED真的能够实现吗?在这一点上,大屏君必须说:“micro LED”和目前市场上热销的“小间距LED屏”虽然只是间距上的差别,但是“量变导致质变”,micro LED的实现难度和实现方法与“小间距LED”截然不同。

    例如,上文中提到的Play Nitride公司的项目,其基板就是TFT——和液晶显示、OLED显示一样的半导体技术,而非小间距LED显示产品所使用的“印刷铜电路板”。从发光晶体的封装看,小间距LED主要是表贴方式的,也有部分高端产品采用COB技术,而micro LED必然是“晶圆级”的封装工艺。

    仅仅是以上两个差异,就已经决定了micro LED与小间距LED屏“产业链”上,特别是在中下游,关系真的不大。甚至主要市场方向都不相同:小间距LED屏主要是工程大屏显示;micro LED现在的目标是智能手表、手机屏幕等小屏显示,未来有望逐渐进入电视机显示等领域。

    到了这里,读者基本已经明白micro LED是一个如何“崭新”的科技。对此,大屏君需要格外指出,micro LED的独特之处,大屏君还没有说呢?micro LED技术真正的难点、真金白银的部分是一个叫做“巨量微转移”(也叫巨量转移)的工程技术。这个才是,micro LED与传统LED屏最大的差别。

    什么是“巨量微转移”(巨量转移)呢?即,在一英寸驱动板上至少实现300PPI以上像素密度,数十万颗三原色LED晶体的安装(一个5英寸的手机屏,需要300万以上的像素点)。与传统小间距LED屏幕比较,即对角线一英寸的300PPI 的micro LED显示屏,像素颗粒数量和60英寸P1.0间距的小间距LED屏幕相当。

    “巨量微转移”(巨量转移)中的“巨量”就是指“亚像素颗粒数非常高”,动辄几十万、甚至几百万(例如500PPI的手机屏幕需要800万个像素);“微”的含义则是“亚像素颗粒非常小、安装精度非常高、像素间距更小”;“转移”的含义则是“这些亚像素被单独制造出来”,然后通过一些工程技术再“焊接到驱动板的适当部位”。

    对于“巨量微转移”(巨量转移)的这个“微小”的概念,大屏君必须特别说明:以 55 英寸 4K 液晶电视为例,其像素尺寸为 200 µm x 200 µm;这类电视机的LED背光源一般采用 3030 封装规格,即 3,000 µm x 3,000 µm——LED灯珠和液晶像素面积相差 225 倍。而在 Micro LED 显示产品下,LED 微缩至 50 µm x 50 µm像素尺寸,甚至更小;三星规划中的1500-2000PPI的VR用OLED显示屏,像素尺寸更是只有不到5µm x5µm——比55英寸4K电视机像素尺寸相差1600倍。

    经过大屏君这样详细的解释,读者应当已经知道“巨量微转移”(巨量转移)是一项多么困难的事情——这个技术对应的是一堆百万级别的数字。此前业界在micro LED技术上的工程实验,仅仅是验证了彩色 RGB Micro LED,20µm间距分辨率 100 x 100,在大拇指指甲盖大小的面积上的“工程集成可行”性。这距离制造出1-2英寸,智能手表所需要的全彩高分辨率显示屏距离还很远。而且,作为商业化的工程技术,“巨量微转移”不仅仅是要能实现,而且还需要保持很高的“成品率”、一定的经济性。

    说到“巨量微转移”(巨量转移)的难度,实现已经不容易:但是大屏君认为,真正的难度还在于“实用”上,即经济性。

    事实上,micro LED技术有两个主要的市场方向:一个是电视机领域,制造一个60英寸的2K分辨率的电视机,可以让LED晶体的大小、间距指标都“不用那么吝啬”。类似的技术,索尼在2012年即有过展示。同时因为没有那么“微小”,这种产品的成品率也容易把控。但是,和液晶显示技术比较,这类产品不具有“成本优势”,且面对液晶向4K和8K过渡的趋势,其后续增加像素密度后,工程难度和成本会显著提高。

    micro LED技术的另一个市场方向则是“小屏幕”。例如VR和智能手表。但是,这类产品并没有因为尺寸变小,而分辨率降低。如,VR产品上,三星已经在开发PPI达到1500以上的产品。或者说应用于“小屏幕”的micro LED面临的是“数量依然巨大,间距则更为精细”的工艺实现难题。这将不利于成品率的提升。成品率水平则显著影响产品的市场价格。

    从Play Nitride预计的采用TFT基板的信息看,小尺寸micro LED前端工程和驱动部分工艺与液晶、OLED没有显著差异。这是好消息,可以帮助控制micro LED的最终成本,但是这不意味着后者可以低成本上市。

    对此,大屏君有一个很好的例子来举证:OLED手机屏为啥比液晶屏幕贵呢?二者前端工艺都是TFT,很相似。高端液晶和OLED甚至都是低温多晶硅TFT或者金属氧化物TFT,基本是“完全一样”。但是,OLED后端的蒸渡工艺,成品率、稳定性、设备采购和维护成本、原材料损耗,都要超过液晶的“成盒——灌注”为主的工艺过程。这导致OLED暂时成本上依然无法比拟液晶屏幕。micro LED做为后来者,“巨量微转移”技术高度不成熟、难度巨大,成品率控制难度更是超过成熟度很高的蒸渡工艺,其成本上的劣势将更为明显。

    综上所述,大屏君对micro LED试产生产线要说三句话:第一,TFT你用的是现成技术,这没问题;第二,LED晶体你用的也是现成技术,这也没问题;但是,第三,“巨量微转移”,可是把巨大的数量、及其微小的空间距离这对矛盾集中到了一个工程点上,难度可想而知,后期市场化成本压力不容小窥。

    对此,大屏君的结论是micro LED还处于工程探索阶段,距离商用还有万丈距离。但是,作为LED显示技术的延伸,micro LED的任何技术探索和工程工艺研究都会对整个LED显示产业有帮助。也许micro LED的部分研究结果会更早的在小间距LED屏等产品上实现商用,为多姿多彩的LED显示板块添砖加瓦。

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