Mini/Micro LED:下一代显示技术的核心方案

中国电子报|2021-06-09 17:39:38
作者:张心怡 来源:中国电子报、电子信息产业网

在相同尺寸上实现更高的分辨率和更好的画质表现,是显示技术的永恒追求。而更多更优的像素点,需要更加小型可控的LED芯片。在这种趋势下,将LED芯片微缩化、阵列化的Micro LED和Mini LED技术应运而生,被视为下一代显示技术的核心方案。

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Micro LED正沿着两条产业化发展路线前进


Micro LED的芯片尺寸在100微米以下,并集成为高密度的LED阵列。微缩化使得Micro LED具有更高的发光亮度、分辨率与色彩饱和度,以及更快的显示响应速度,更适用于对亮度要求较高的AR(增强现实)、HUD(车用平视显示器)投影应用、超大型显示广告牌等特殊显示应用产品,并有望扩展到可穿戴/可植入器件、VR(虚拟现实)、光通信/光互联、医疗探测等多个领域。


Micro LED显示产业正沿着超大尺寸显示器和超小尺寸微显示器两条产业化发展路线前进。中国科学院院士郑有炓表示,由于缩小像素芯片尺寸和像素间距的技术难点,Micro LED只能采取通过增大屏幕尺寸、放宽观看距离来实现目标高分辨率,这一举措符合大数据中心、医疗健康、安防监控等商用需求。在微显示领域,主要有AR和VR两个风口。相比VR,AR由于可以单色、单片、用硅材料支撑,更容易实现批量生产。


Micro LED赛道的“火热”吸引了上游设备、LED芯片、封装、面板企业纷纷加注。高工产研LED研究所调研数据显示,2020年Mini/Micro LED等领域新增投资已接近430亿元,较2019年实现了数倍增长。在芯片领域,三安光电Mini/Micro LED芯片项目正式封顶,预计Micro LED芯片产值将达26万片。国星光电2021年将加快建设吉利产业园项目和新一代LED封装器件及芯片扩产项目二期。终端领域,110英寸、99英寸的三星Micro LED电视即将进入家庭,而88英寸、76英寸等更多尺寸也将陆续推出。利亚德Micro LED商用显示已经率先实现0.4、0.6、0.7、0.9全间距全尺寸产品的全覆盖。


但需要注意的是,Micro LED的显著优势构建在复杂的工艺流程和严苛的技术门槛上。Micro LED显示主要包括外延生长、驱动背板制作、芯片制作、批量转移等工艺流程。巨量转移是Micro LED产业化的主要瓶颈。目前,业界推出了Stamp转移、激光转移、自组装转移以及bonding、Interpose等转移技术,但总体来看,转移技术的成熟度和良率水平还有待提升,需要全产业链的持续探索和优化。


Mini LED步入快速增长期


在Micro LED持续优化成本和量产技术的同时,Mini LED作为LCD向Micro LED升级的过渡技术,有望率先实现低成本量产。Mini LED芯片尺寸介于Micro LED和小间距显示之间,在能耗、色域、对比度、HDR、柔性、寿命等方面都有较为出色的表现,工艺难度较Micro LED更低,有望成为LCD升级的主导产品。


虽然市场规模尚小,但Mini LED正在步入高速发展通道,背光产品吸引消费电子巨头相继布局。苹果在2021年4月推出配备Mini LED背光显示的iPad Pro,三星在2021年年初推出了量子点Mini LED背光的NEO QLED系列电视。TCL从2019年起连续3年推出Mini LED背光电视新品,微星于2020年率先推出Mini LED背光的笔记本电脑。截至目前,Mini LED背光产品已覆盖电视、显示器、笔记本电脑和平板电脑消费市场。Trend Force预计,2021年Mini LED 背光电视出货量将达到260万~300万台,占整体电视市场比重约1.2%~1.4%。未来三四年将是Mini LED背光产品爆发式增长期。


我国LED产业基础较为扎实,为Mini LED产业链的构建发展创造有利条件。从产业链环节来看,芯片厂包括龙头企业三安光电、华灿光电等,封装环节有国星光电、鸿利智汇、木林森等,显示屏厂和终端应用品牌厂商包括利亚德、洲明科技、TCL、康佳等。


在实现商业化发展的过程中,Mini LED背光产品仍需解决成本价格问题并持续进行技术升级。降低Mini LED背光模组成本——包括LED芯片成本、打件成本,平衡Mini LED背光电视的性能和成本,是当前消费市场接受Mini LED背光电视的关键。此外,相关产业环节还有诸多技术需要升级和改善,在巩固产业基础的同时,为一脉相承的Micro LED做好铺垫。


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