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下一代LED显示的灵魂:巨量转移和你想的不一样

来源:投影时代 更新日期:2022-07-11 作者:那山那水

    Micro LED技术下的LED显示产业,正在迎来关键的一跳:即,巨量转移技术的成熟应用。作为下一代LED显示大屏两大支柱技术,micro+巨量转移,被认为是行业市场化大门能够打开的密码。

    但是,如此重要的技术上,LED显示产业不同企业可能面临的需求却也截然不同。或者说,巨量转移很可能是一大类技术的总称。这一点对于市场而言,意味着不同类型的micro LED显示产品,面临的“巨量转移”难度显著不一样。即,从技术上讲,LED晶体micro化是通用的技术,巨量转移则是产品型定制技术。这一点将显著影响下一代LED显示产业的发展趋势。

    巨量转移的最新发展

    6月份,利亚德“黑钻”系列Micro-LED新品发布,利亚德表示,其巨量转移良率大幅提升,PCB基巨量良率已提升至99.995%,半导体级转移良率迈向99.999%,转移效率1000-1500颗/秒。

下一代LED显示的灵魂:巨量转移和你想的不一样

    同期,深康佳也在机构调研中透露,自主开发的“混合式巨量转移技术”,转移良率达99.9%,试产阶段效果较好;维信诺参股公司成都辰显Micro-LED中试线巨量转移良率达到99.95%,持续向量产推进;鸿利智汇表示公司内部的巨量转移良品率为99.99%;

    另外,7月初,大族激光在一则调研公告回复中表示,自主研发的Micro-LED巨量转移设备正在Micro Led行业龙头客户处验证,目前验证过程已接近尾声,验证通过后有望实现销售。

    种种信息表明,行业在巨量转移技术上的努力在持续前进,市场化的产品渴望在未来两三年内大量出现。这也是LED显示在大屏端向p0.5间距以下指标前进、在小屏端,如车载、手机、穿戴设备、甚至XR市场获得成功的关键瓶颈。以巨量转移突破为前提,LED显示产业可以打开截然不同的新视界的大门。

    不同产品对巨量转移的定义和要求不同

    是不是micro LED显示就一定需要“巨量转移技术”呢?对于这一点,一些人士是存在一定误解的!

    例如,当P1.0以上间距LED显示屏,迭代向mini/micro级别的LED晶体颗粒的时候,依然可以采用传统的RGB三元色灯珠封装方式。即完全传统的做法依然有效。但是,如果采用一定的巨量转移工艺,如LED颗粒的提取、转移、固定技术,无论是RGB三原色灯珠,还是四合一的更大规模灯珠板,其效率都会提升。

下一代LED显示的灵魂:巨量转移和你想的不一样

    同时,与标准的巨量转移不同,如果目标是三原色灯珠、或者四合一灯珠板,其对于“巨量转移后端的修复设备与技术”的需求就会很低——一个基础产品只集成三个、或者十余个LED晶体,出现不合格情况“报废”是最简单的操作,当然也可以进行修复处理(何种选择主要看经济性)。这方面典型的应用是国星光电的多合一灯珠,和其刚刚推出的新型MIP(Micro LED in Package)封装器件方案。

    当然,在P0.5-p2.0间距的LED显示大屏上,巨量转移技术的应用可以是完整体。如直接制备10*10厘米的CELL单元,其上集成数万,甚至数十万个LED晶体颗粒。这时候在后端的检测和修复工艺,就成了必须的环节。尤其是是在巨量转移缺陷率在十万分之一到百万分之一水平上时,CELL单元需要修复的概率很高。利亚德、三星等推出的micro LED显示产品采用这种方案技术。不过在LED大屏上采用完整的巨量转移技术流程,意味着对既有的表贴为核心的终端制程的颠覆与替代。其市场推广难度不仅是技术上的、也包括投资端和产业链利益重新分配方面的。

    但是,如果micro LED显示应用在穿戴设备上,其要求可能是1-2英寸的基板上,转移百万颗单位的灯珠。这时候,对巨量转移的效率、准确度和缺陷率、检测和修复技术的要求,就是另一个数量级的问题。即应用于越小尺寸的micro LED显示产品,其对巨量转移的“规模和精度”要求也就越高。

    然而,在大尺寸显示上,巨量转移技术也有独特的难度:即从硅基板等上提取LED颗粒之后,颗粒间距扩张吃寸,在大尺寸显示上会更大。比较而言,如果micro LED应用于XR等近眼显示,则几乎没有晶体颗粒间距扩张问题——甚至micro LED微型近眼显示,可以采用非巨量转移,而是驱动结构和发光结构在同一块硅基晶圆上分层制造的技术实现。

    如上介绍,因为显示目标产品的显示尺寸、像素密度和间距的不同,对巨量转移技术及其配套技术的要求也会截然不同。——差异巨大的巨量转移在不同目标市场的需求,也就是技术难度的不同。后者导致在越是像素密度低的、越是大尺寸LED显示产品上,巨量转移现阶段的技术成熟度,可商用性就越强。

    从低难度到高难度,巨量转移商用的路径

    Micro LED商用的重要条件是巨量转移技术的日益成熟。但是如上文所讲不同的产品目标,巨量转移的难度截然不同:

    多合一灯珠采用一些巨量转移前端设备和技术提升效率,目标产品集成度是几十颗灯珠、大屏拼接用LED模组的CELL单元,则是几万到几十万个灯珠、穿戴设备等小尺寸显示的目标产品单元基板需要转移数百万到数千万颗灯珠——这些应用中,LED晶体颗粒需要裂缝的距离也相差巨大,检测和修复技术的难度也截然不同。

下一代LED显示的灵魂:巨量转移和你想的不一样

    所以,micro LED导向市场的过程,一定存在着一个“由易到难”的过程。即,今天市场成功应用巨量转移、一定规模商业化的产品,集中在小间距和微间距的LED显示大屏产品上。究其根源是因为这些产品每一片CELL的LED晶体集成量更小,实现巨量转移的难度也就更小,在同等转移速度下一个完整终端产品的制备时间周期也就更短。

    即,99.95%的巨量转移良率,显然无法满足穿戴设备、车载屏幕的需求,但是却足以满足LED小间距大屏的生产需求。

    对比于传统的小间距LED显示而言,采用micro LED+巨量转移的优势很明显:在巨量转移效率、良率和其检测、修复技术更为成熟的背景下,高像素密度的小间距和微间距LED显示,通过采用micro技术可以降低LED晶圆端60%的成本;相对于表贴工艺,巨量转移的更高生产效率和产品效果特性,在未来也意味着更低的成本,更短的产业链流程,更高的产品光学品质;且巨量转移对比表贴,更适合与玻璃材质的TFT驱动基板结合——后者在P1.0间距以下市场,对比传统高精度PCB板也拥有“成本优势”。

    综上所述,虽然巨量转移还是一种不够成熟的技术,但是并不意味着对小间距LED和微间距LED大屏“不足以实用”化。小间距LED显示企业已经到了需要布局和大规模引入巨量转移技术的历史性时刻。在未来的行业应用竞争中,micro+巨量转移或许将是行业格局改变的重要砝码。

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