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Micro-LED技术与研发流程

  屏幕面板革新之道阻且艰,Micro-LED从实验室到工厂还差多远? 随着iPhone X的发布,OLED面板成为了苹果主要需求 。而目前在OLED面板领域,三星是当时无愧的领头羊。苹果不得不与三星这一竞争对手合作,甚至产生依赖。不过,过度依赖供应商反而被供应商阴一把的案例不是没有,苹果也需要针对这一问题制定另外的策略。

  有了前车之鉴,苹果制定了两个策略,其一是积极扶持其他OLED面板供应商,除了 LGD 放出扩大产能的消息之外,鸿海也将与夏普携手,在大陆沿海地区新建主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)工厂。预计 2019 年量产,京东方、天马都将加入这场 OLED 产能竞赛,希望争取供货 iPhone OLED 面板。面板从业者就私下透露:未来 2 年肯定会看到 OLED 产量会整个溢出来!”

  其二便是自行研发比OLED更新一代的技术——微发光二极体(Micro-LED)2014 年,苹果收购 LuxVue,并买下高通先前在台湾设立的龙潭厂,专攻 Micro LED。苹果的站台让Micro-LED成为最炙手可热的当红炸子鸡。

  除智能手机领域,VR对于屏幕的需求同样是巨大的。并且受制于延迟、分辨率等因素,VR对面板的参数要求更高于智能手机。 

  无疑,量产出货Micro-LED面板也将成为高端VR头显的座上宾。那么,Micro-LED的进展如何了?解决了什么问题?苹果的Micro-LED进行到何种地步了?

  首先,我们先要了解什么是Micro-LED技术?它的研发流程是怎样的。

  Micro LEDLED微缩技术,是指将传统LED阵列化、微缩化后定址巨量转移到电路基板上,形成超小间距LED,将毫米级别的LED长度进一步微缩到微米级,业界对Micro-LED像素间距的目标在10 μm以下,进而以达到超高像素、超高解析率,理论上能够适应各种尺寸屏幕的技术。由于间距较小,Micro-LED在像素密度(PPI)上高于OLED

不光如此,Micro-LED具备无需背光源、自发光的特性,与OLED相比,Micro-LED的色彩更容易调试,同时也具有更长的寿命与更高的亮度。

  简而言之,Micro-LED在最高亮度、使用寿命、色彩调教、分辨率等方面全胜目前的OLED。是屏幕面板领域目前当之无愧全能型选手。

  Micro-LED想要从实验室走向工厂,其中的四个关键步骤尤为重要。其中包含:包含微缩制程技术、巨量转移技术、键结技术(Bonding)、彩色化方案,其中又以微缩制程与转移技术最为棘手。

  微缩制程技术技术是指将原有的LED镜片毫米级的长度微缩至预期目标10 μm一下,即1-10μm。业界评估,室内用途的显示器尺寸至少要做到5μm,目前LED晶片大小业界水平已普遍达到50μm,苹果实力雄厚,已经能做到10μm的水平,Mikro Mesa实验室内已经可以做出3μm大小的尺寸,目前该技术已基本达标完毕。

最为关键的还是巨量转移技术,巨量转移中的巨量便是只数量非常多的LED晶粒,转移则是指将LED颗粒转移到驱动背板的过程。

  具在LED及面板产业具权威性调研机构LED inside所举的例子:一片 6 寸的晶圆(Waffer)上可以制作出 1.65 亿颗 10X10μm(间距10μm) Micro LED 晶粒,如果是 5X5μm(间距5μm)尺寸就会有高达 6.5 亿颗。

  这是什么概念?举个不太恰当的例子,便是要在米粒大小的地方画一幅清明上河图。难度之艰可想而知。

  光转移上去还不算结束,还包括考量放下的对位精准度(误差不超过1.5μm),以及后续监测、不良晶粒拾取等环节。

  所以,很多科技公司包括科技巨擘都在研发相关的解决方案,苹果2014年收购LuxVue拥有的转移专利数量在业界排名第一,这也是苹果收购LuxVue的重要原因之一。

  了解技术原理、完成生产设计,从实验室到工厂还需一个必要的步骤,即试产。LuxVue在今年前不久便宣称将进入试生产阶段,不过最近有报道称苹果正在缩小台湾的研发团队规模,而且LuxVue正在面临这项技术实际生产方面的难题。

  但同时也有其他报道指出,苹果之所以削减规模,是因为当前的研发阶段已经完成,将在美国开启新的研发阶段。这也表明,苹果将与台积电合作,以另一种方式面对制造难题。

  当技术可以实现量产,面板厂改造生产线至少需要一年时间,因此 Micro LED 大概还要等三年,大约在 2020 年才会有商业化产品。

  业界普遍认为:从现在到 2019 年将是 Micro LED 技术发展的关键期,如果这段时间能克服将微米等级的 Micro LED 晶粒转移至基板的难题,再配合品牌从业者采用,掌握产品应用时间,就能成功。按照时间推估,Micro LED 可以在 2020 年左右有一些小量的应用产品出现,但真的要大量应用的时间应该是落在 2023 年以后了。

  Micro-LED的生产之路,崎岖而坎坷。所幸的是,有科技公司以及科研人员默默前行。当有一日Micro-LED真的在智能手里、VRMR、车载显示器等领域大放异彩的时候,我们需要赞叹一声:他们是英雄。


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