電子發燒友網報道(文/吳子鵬)根據外媒近日的報道,蘋果公司最快會在2024年商用MicroLED顯示屏,將其用在Apple Watch Ultra智能手表上,然后再陸續擴展到到iPhone、iPad和MacBook上。
如今時間臨近,不過正如我們過去文章里提到的,MicroLED在量產方面還存在一些難題。好消息是由于蘋果公司明顯的帶動效應,目前MicroLED量產攻關的速度加快。同時,國內產業鏈也在加速創新,在很多關鍵節點實現零的突破。
巨量轉移設備不再需要進口
MicroLED被定義為下一代顯示器,具有高解析度、低功耗、高亮度、高對比、高色彩飽和度、反應速度快、厚度薄、壽命長等特性,相較于過往任何一種顯示技術,MicroLED幾乎都具備明顯的優勢,相信這也是蘋果公司下決心自研MicroLED的主要原因。
在MicroLED規模量產的道路上,目前巨量轉移和全彩顯示是最大的兩個攔路虎。巨量轉移技術能夠提升LED晶粒轉移的良率、效率和精度,可以將百萬甚至數千萬顆微米級的LED晶??焖偾揖珳实剞D移到基板上,并和基板上的驅動電路形成良好的電氣連接和機械固定。相較于傳統的Pick-place機械轉移,巨量轉移在精度和效率上的提升是巨大的。
不過,精度既是巨量轉移技術的優勢,同時也是實現這種技術最大的障礙。巨量轉移需要99.9999%(六個九)的轉移良率,且將每顆芯片的精準度控制在±0.5μm以內,傳統真空吸附的設備在這里完全派不上用場。在2022年之前,國內廠商打造MicroLED試產線基本依賴進口設備。主要原因在于,巨量轉移設備的技術含量高,存在一定的技術壁壘。
不過,到了2022年下半年,隨著蘋果、三星、LG、海信、康佳等消費龍頭和面板大廠都選擇進入MicroLED領域后,國產化設備也迎來了一波爆發。目前,在巨量轉移技術的實現上,已經不再依賴進口設備。
今年2月份,德龍激光接受機構調研時表示,“巨量轉移技術”是MicroLED產業化過程中長期待解決的關鍵技術。公司在相關技術領域有充足的技術儲備,也率先開發了相應產品。目前公司MicroLED激光巨量轉移設備已獲得頭部客戶首臺訂單,即將交付。據悉,德龍激光的這臺設備型號為LUT-800,擁有高良率、高效率和全自動三色上下料等優勢,可以實現直轉或者二次轉移等方式,將三色LED芯片轉移到基板上。并且,這臺設備能夠保證MicroLED轉移落點精準,并可按照需求設置轉移后Micro LED芯片陣列排布。除了激光巨量轉移設備LUT-800以外,德龍激光可提供的MicroLED量產設備還有Micro LED激光剝離設備以及Mini/Micro LED激光刻蝕設備等。
2022年8月,先導智能在官方平臺發布消息稱,公司自主研發的Micro LED激光巨量轉移設備順利出貨,進入工藝驗證階段,成為國內僅有幾臺實現巨量轉移的先進設備之一,代表了該領域科技力量的頂級水準。在先導智能官網上,沒有該設備的具體型號,可以看到相關的參數信息,這臺設備能夠99.99%的轉移良率,以及±1um以內的轉移精度。除了巨量轉移設備以外,先導智能還提供LLO設備和芯片去除設備等。
此外,已經宣布過巨量轉移設備最新進度的公司還包括海目星激光、大族激光、利亞德激光等,設備水平基本都在良率四個九,精度±1um以內。
國產廠商沖刺紅光LED
正如上面提到的,對于MicroLED量產而言,巨量轉移和全彩顯示是最大的兩只攔路虎。而在全彩顯示方面,紅光LED效率低是主要的癥結所在。近幾年,全球很多科研單位和LED芯片企業都在攻克Micro LED光效等技術難題,并持續取得突破,然而在紅光MicroLED方面卻遇到了很大挑戰。
中國科學院院士、南昌大學教授江風益曾在行業峰會上表示,目前的紅光材料使用GaP,效率很低,質地很脆,還屬于第二代半導體材料。GaP紅光在MiniLED尺寸小一點可以過得去,但進入MicroLED,目前的GaP紅光就遇到了挑戰。因此,紅光MicroLED需要從第三代半導體等創新材料方面做突破。
不過話雖如此,目前AlGaInPLED和GaP基板融合依然有很多公司在跟進。當然,氮化鎵或者其他先進材料實現高效率紅光LED也是一個重要的方向,國產廠商也已經陸續取得了一些突破。
近一年來,上海顯耀顯示科技有限公司(簡稱:JBD)陸續在紅光Micro LED方面取得突破,多次刷新紅光Micro LED在光效和亮度方面的行業記錄。JBD選擇的材料是AlGaInP,這是是半導體照明行業中用于制作紅光LED最成熟的半導體材料。近期,JBD宣布Micro LED激發的紅光量子點微顯示屏實測出高達3.7萬尼特的超高亮度,是全新的行業記錄。如果配合藍色和綠色量子點,估測單片全彩方案的微顯示面板亮度有望突破10萬尼特。
此外,AET阿爾泰目前已經順利完成了MiniLED氮化鎵紅光芯片點亮、樣品制造;2022年8月,芯元基再次傳出在Micro LED微顯示方面取得重大研發進展,成功點亮了InGaN基紅光適合微顯示的pitch 8微米Micro LED芯片陣列
相對而言,國內在紅光MicroLED的研發上還處于追趕者的位置。國外方面,2021年3月美國加州大學圣塔芭芭拉分校就首次展示了尺寸小于10μm的InGaN基紅光Micro LED芯片;2021年5月,沙特阿卜都拉國王科技大學(KAUST)團隊開發出一款新型InGaN基紅光Micro LED芯片,可望助力實現基于單一半導體材料的全彩化Micro LED顯示器;首爾偉傲世通過WICOP Pixel技術,成功將Micro LED顯示屏的亮度提高到4000nits;MICLEDI在CES2023上展示了以AlInGaP為原料的紅光Micro LED產品,芯片能夠在極窄半高全寬(FWHM)內實現653nm波長,發出與法拉利跑車顏色類似的紅光。
小結
《Micro LED 巨量轉移技術的研究進展》根據IDC、海目星和國海證券三方數據測算后稱,預計2023年,由于中試線的數量增加,以及面板廠商測試,MicroLED的LED需求量將會出現大幅增長,從2022年的44萬億顆提升到2023年的276萬億顆,并將在2024年達到568萬億顆。因此,MicroLED不僅是國產設備廠商的行業盛宴,對LED芯片廠商而言也是巨大的機會。
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