Micro LED量产几道坎，芯片难关居首位
凭借高解析度、高亮度、高对比度、高色彩饱和度、低功耗、反应速度快、厚度薄、寿命长等诸多优势，Micro LED被认为是最具潜力的新型显示技术之一。经过几年的耕耘与沉淀， Micro LED新型显示技术已取得了关键性突破。11月30日—12月1日，由四川省人民政府、工业和信息化部主办的2022世界显示产业大会在四川省成都市举行。大会同期举办了“Mini/MicroLED显示关键技术主题论坛”，论坛上，与会专家及企业家在肯定Micro LED发展前景的同时亦指出，Micro LED距离成功仍有几步之遥，能否成为“最佳显示技术”尚需要产业界合力跨越几重难关。
Micro LED应用将分四个阶段推进
Micro LED被认为是“终极显示”解决方案，应用前景及其可创造的价值极具吸引力，商显、高端TV、车载与可穿戴设备等应用新契机持续实现蓬勃发展，相关上下游产业正在重塑显示生态圈。
成都辰显光电有限公司总经理黄秀颀认为，玻璃基Micro LED显示具有优异的性能和多变的功能，有望在商显、高端TV、车载和可穿戴等领域获得广泛应用，市场潜力巨大。其新增设备、材料将成为产业发展重要机遇，并有望重塑显示产业生态圈。Micro LED可以实现大尺寸自由拼接显示应用，模块化封装和侧壁走线等技术使得自由拼接成为可能。Micro LED也可以实现交互器件集成应用，未来的屏幕有望变成一个平台，可通过传感器实现交互等各种功能，突破“显示”概念。器件层面的革新能够带来功能层面的革命，3D显示、3D交互，再叠加5G、大数据等新兴技术，未来全息显示这一发展方向无疑令人激动。玻璃基Micro LED可覆盖大中小尺寸产品应用领域，市场规模预计从2024年起高速增长，有望构建新的上下游产业生态链。
Micro LED大型显示器历经多年研发后，今年正式迈上量产里程碑，成为相关零组件、设备与制程发展中丰沛的推进动能。更多厂商的加入与持续微小化的发展趋势，促使Micro LED产业不断实现新的技术突破，市场规模也不断扩大。
三安光电股份有限公司副总经理徐宸科在谈及Micro LED显示大屏市场及技术趋势时表示，该市场具有持续增量。从LED直显显示技术来看，随着应用领域的增加，整个显示产业在向更小间距方向发展，转移速度会更快且更有效率。作为Micro LED微间距显示技术之一，fine pitch技术是连接背板与芯片的桥梁，未来将成为显示大屏领域的主流技术。fine pitch产品在生产制造过程中同样具备优势。fine pitch产品在打件部分需要的时间更短，维修更加容易，可以在玻璃基和PCB上使用，还有助于扩展更小的点间距。产品优势方面，由于fine pitch使用先进的Micro LED芯片，再叠加巨量转移技术和先进封装技术，因此与Mini LED相比具备更高的对比度和超广可视角。总体而言，他认为fine pitch技术是目前最好的解决方案，可以加速Micro LED在大屏领域的商业化进程。
除大型显示器之外，Micro LED具备可搭配柔性、可穿透背板的优异特性，有望在车用显示与穿戴显示中崭露头角，开创出一条与当前显示技术与众不同的应用新商机。而更多厂商的加入与持续微小化的发展趋势，将是促使芯片成本持续下降的关键。
利亚德集团副总裁兼首席技术官卢长军认为，Micro LED的应用分为几个阶段，其中第一阶段和第二阶段着重于商业应用领域，分别是更高分辨率的大尺寸商业显示和更小空间（会议室）的商业应用。第三阶段是在AR/VR、车载等需要更高分辨率和可靠性的领域。第四阶段则是在成本敏感度更高的手机、平板等消费电子领域。预计Micro LED最终将向无衬底方向发展，芯片尺寸还将进一步缩小。从技术上讲，未来大尺寸Micro LED显示将不再追求间距的缩小，毕竟p0.4左右的间距已能够满足大部分拼接屏的应用要求。而极致的画质、可靠性和稳定性将成为Micro LED发展的最大追求。比如，优秀的低灰表现、AM（有源矩阵）的无闪烁、更宽的色域及饱和度可能将成为利亚德的技术发展方向。从产品和应用端而言，Micro LED应用将不再拘泥于传统拼接墙，利亚德将针对不同需求开发多样化的产品，使技术真正服务于产品和应用。
Micro LED量产尚需迈过几道坎
未来的显示应该能够解放双手，将多种功能集中到屏上，实现交互。这就要求显示必须具备高对比度、高PPI、高亮度，甚至是扩展现实。当前，Micro LED能够满足未来显示产业的发展需求，但产业化进程仍有待提速。
康佳集团技术研发中心总经理林伟瀚表示，总体而言，Micro LED的产业化首先要实现芯片量产、性能持续优化；其次，巨量转移需要结合修复才能实现产品的批量生产；再次，在驱动微电流条件下，Micro LED的生产效率还需要进一步提高；最后，产业生态仍在建设中，硬件成本需持续下降。
随着Micro LED大尺寸显示器正式开启量产，巨量转移方式逐步由现行的拾取方式迈向速度更快、利用率更高的激光雷射转移方式，同步优化了Micro LED的制程成本。尽管如此，当前Micro LED仍面临量产问题，生产性还有待提升。
东丽先端工程技术（上海）有限公司董事长兼总经理董刚表示，业界要考虑如何提高Micro LED的生产性，这其中就包括修复。电视中有上千万LED，如果被转移到基板上，即使良率能够达到99.99%，最后需要修复的地方仍然很多，会花费很长时间。还要解决显示器亮度不均匀的问题。另外，在量产速度、良率和成本方面，Micro LED与当前已经非常成熟的液晶相比仍不具备优势。虽然业界已经在巨量转移方面做了不少工作，但Micro LED距离真正实现量产仍有一段较长的路要走。巨量转移主要有两种技术，一种是Pick & Place，另一种是激光巨量转移。在激光巨量转移方面，东丽做了很多工作，正在研发相关材料与设备。
除基础工艺能力外，玻璃基Micro LED也面临着一些产业化挑战。对此，黄秀颀总结为三大问题：一是显示均一性问题；二是适用于Micro LED显示的驱动架构问题；三是无缝拼接问题。黄秀颀表示，辰显光电专注于玻璃基Micro LED显示的技术研发和产业化，目前已在团队、产线、技术、知识产权等方面进行了全面布局，希望与产业链合作伙伴协同创新，快速推动产业发展进程。
基于自身具备的微小尺寸，Micro LED也对检测提出了更多挑战。Inziv公司CEO David Lewis针对这点表示，在Micro LED产业发展早期，业界更加关注Micro LED的芯片微缩化、芯片设计、效率提高和巨量转移等方面。但如今Micro LED的关键挑战在于检测、修复和亮度管理，Micro LED需要合适的设备来实现量产。当前Micro LED制造最根本的问题是极低的良率。针对导致其良率低下的结构缺陷、材料缺陷或热缺陷，业界需要开发一种快速的EL（电致发光）解决方案，以实现对Micro LED缺陷的快速检测。
继液晶显示之后，Micro LED是新一代显示迭代技术的有力竞争者，Micro LED芯片无疑是其中的关键环节。据了解，Micro LED尺寸只有原来主流LED芯片的百分之一，达到几十微米量级。由于芯片尺寸小，传统的植球打线方式将严重降低芯片的发光比例，因此剥离掉蓝宝石衬底的垂直结构就成为了Micro LED主流芯片结构。
上海芯元基半导体科技有限公司董事长郝茂盛表示，从LED到Mini LED，芯片技术、芯片工艺本质上并无较大差别，只是芯片尺寸在发生变化。Micro LED发展本质的变化是，不能通过蓝宝石衬底的减薄划裂来完成芯片分割，而是要把GaN芯片直接从蓝宝石衬底上剥离下来。行业现有的衬底剥离技术只有激光剥离技术，这个技术本身是一个破坏性工艺，在国内不是非常成熟，这是Micro LED芯片面临的第一个问题。第二个问题是Micro LED芯片的位错密度问题，该问题对Micro LED芯片一致性的副作用非常大。最初GaN LED外延中的位错密度高达1010，尽管位错密度很高，但发光效率也很高。氮化镓LED在日本产生之后，经过三十多年发展，工艺优化已走到天花板，位错密度达到5×108。但由于现有LED技术位错密度太高，发展Micro LED可能对后续产品发展有很大制约。因此，延续现有LED芯片技术并发展Micro LED要解决两个问题。其一是进一步降低氮化镓材料位错密度，其二是找到一个比激光剥离技术更好的剥离技术。
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作者丨张依依
编辑丨陈炳欣
美编丨马利亚
监制丨连晓东
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