日前,昆明京东方显示技术有限公司(以下简称“昆明京东方”)一则采购招标公告在业界引起广泛关注。公告显示,昆明京东方开始采购工厂所需的生产设备,包括溅射、CVD(化学气象沉积)、AOI(自动光学检测)和ALD(原子层沉积)设备。
有专家指出,生产设备的陆续到位,将为昆明京东方2019年初的试产铺平道路。据悉,昆明京东方同时也在为AR/VR应用的Micro-OLED面板试制做着准备。
近年来,业界普遍认为Micro-LED(微发光二极体显示器)具有更高的亮度和发光效率,有潜力成为下一代主流显示技术。此前,京东方A就投资者提问“Micro-LED可能会成为下一代主流屏幕”时表示,微发光二极体显示器为新一代的显示技术,结构是微型化LED阵列,承继了LED的特性,Micro-LED优点包括低功耗、高亮度、反应速度快等等。但因为目前技术尚未成熟,还需要一段时间的发展,目前,我司已开展Micro-LED的技术研究,并取得一定进展。
从中可以看出,作为国内面板产业的龙头企业,京东方除了加速布局OLED面板之外,也在开展Micro-LED技术研究。
Micro-LED市场蓄势待发 各大巨头争相布局
Micro-LED显示技术是将LED结构设计薄膜化、微小化与阵列化,尺寸仅约1-100μm等级,但精准度可达传统LED的1万倍。此外,Micro-LED在显示特性上与OLED类似,无需背光源且能自发光,唯一区别是OLED为有机材料自发光而Micro-LED为无机材料。
目前OLED受各大厂商青睐,是因为在反应时间、视角、可挠性、显色性与能耗等方面均优于TFT-LCD,但Micro-LED更容易准确调校色彩,且有更长发光寿命、更高亮度和更低功耗,有望继OLED之后,成为另一项推动显示品质的技术。
早在2014年,苹果公司就悄悄收购了一家名为LuxVue的公司,该公司致力于低功耗Micro-LED显示技术。而近期彭博(Bloomberg)的一份报告指出,苹果的发展仍在继续,苹果正在对这项新技术进行“重大投资”,并希望在未来几年内将其纳入iPhone或Apple Watch等设备中。
苹果收购LuxVue公司之后,Micro-LED热潮逐渐被掀起。众多厂商大力投入Micro-LED显示技术的研发。
2016年,Sony推出拼接型显示屏幕,并将该项技术命名为CLEDIS,确立借由Micro-LED专攻大尺寸显示器市场的策略。
今年1月国际消费类电子产品展览会期间,三星采用Micro-LED技术发布了名为“The Wall”的146英寸巨型4K电视。
3月,LG向欧盟申请三项与Micro-LED面板有关的新商标;9月德国柏林国际电子消费品展览会期间,LG推出了首款173英寸的巨型面板采用独立的Micro-LED制造发光显示器。
国内企业,不仅是京东方已在Micro-LED上展开研发并已取得一定成果,第二大面板企业华星光电也表示在研发Micro-LED,而光电柔性材料企业康得新也间接布局了Micro-LED,在去年以3500万美元投资了拥有多项Micro-LED专利的公司Ostendo。还有LED巨头,三安光电、华灿光电、国星光电、乾照等,都在Micro-LED技术方面取得了一定进展。
“国内企业非常重视Micro-LED的发展,也投入了巨资进行研发布局。我们公司给三星提供Micro-LED芯片,还有其它公司给三星供应Micro-LED电视的转移和封装设备。”三安光电股份有限公司副总经理徐宸科认为,“Micro-LED会有非常光明的未来”。
技术瓶颈逐步突破 学术影响日益增强
近年来,在Micro-LED日趋热门的情况下,我国各高校、科研院所、各大企业纷纷宣布加入研发阵营。
2017年,国内首个Micro-LED联盟在广东省成立。由南方科技大学,TCL,瑞丰光电,国星光电,中山大学等单位发起的广东省Micro-LED微显示产业技术创新联盟,以多样化、多层次的自主研发与开放合作创新相结合,以形成产业核心竞争力为目标,围绕优化产业技术创新链,运用市场机制集聚创新资源,有效整合国内外高等院校、科研机构、企业等各方面的创新资源,共同致力于突破Micro-LED技术创新和产业应用发展的技术瓶颈。
今年3月30日,中国科学院副院长李树深院士在访问南方科技大学时,南方科技大学电子系主任孙小卫教授和刘召军教授为李院士展示了最新的Micro-LED研究成果——柔性透明双面显示的三基色Micro-LED Display。该技术在国内实现了将Micro-LED柔性化零的突破。
一直以来,业内普遍认为Micro-LED目前存在着两个至关重要的问题,一个是成本高、良品率低、批量生产难,另一个是Micro-LED技术很难柔性化。此次南方科技大学刘召军团队的柔性透明双面显示的三基色Micro-LED Display,宣布了柔性化难题破解。
据了解,以南方科技大学刘召军教授牵头的团队,是世界上最早研发Micro-LED技术的团队之一。近十余年来其团队已经研发了11代Micro-LED技术,从PM Micro-LED阵列到AM Micro-LED阵列、从小面积芯片到模块转移大面积化技术、从单色到彩色、从紫外到蓝光、绿光、红光及全彩色Micro-LED显示,并研制出世界上第一个去背光源化Micro-LED投影机和Micro-LED VR/AR眼镜,而集成光通信功能的Micro-LED显示芯片也已面世。
9月28日,刘召军的论文“Fully Multi-Functional GaN-based Micro-LEDs for 2500 PPI Micro-displays, Temperature Sensing, Light Energy Harvesting, and Light Detection”被国际微电子领域顶级会议IEDM2018接收,成为首篇在IEDM大会上发表的Micro-LED论文。这是南方科技大学首次以第一作者和通讯作者单位在IEDM大会上发表研究进展论文,也是继北大、清华、复旦、浙大、上海交大、西安电子科大、中山大学、山东大学后第九所在该会议上发表论文的内地高校。
始于1955年的IEDM,在国际微电子领域具有权威的学术地位和广泛的影响力。该会议主要报道国际微电子器件领域的最新研究进展,是著名高校、研发机构和行业领军企业报告其最新研究成果和技术突破的重要平台,每年Intel、Samsung和TSMC等国际知名半导体公司都利用这个会议发布最新的器件技术。因此,该会议具有“风向标”的作用,被誉为“微电子器件领域的奥林匹克盛会”。
应用市场广阔 量产难题亟待解决
Micro-LED能够部署在从最小到最大的任何显示应用中。在许多情况下,它们将比LCD和OLED显示器的效果更好。但是,当前生产可行性和经济成本限制了其使用。未来,Micro-LED将扩展到可穿戴/可植入器件、AR/VR/MR、光通讯/光互联、医疗探测、智能车灯、空间成像等多个领域。
中国科学院院士、中国科学院理论物理研究所研究员欧阳钟灿曾指出,Micro-LED能不能成功,一定要跟现在的手机显示结合起来,如果结合不起来就不会做好。希望Micro-LED能够在生物显示,还有可穿戴显示占有一席之地。“从发展来看,Micro-LED要么在台前发展大的显示,要么做幕后工作,做背光。”欧阳钟灿说。
目前,业界对于Micro-LED显示器的开发状况与进度非常关心,是否能有快速且巨大成长的潜力,还面临种种困难,而克服这些困难和瓶颈却又不是单一产业或单一企业能够独自完成的。
中国科学院院士、南京大学电子科学与工程学院教授郑有炓指出,目前Micro-LED的发展还面临很多挑战,从技术上来讲主要包括三个方面,第一个是将Micro-LED芯片转移到有源驱动的TFT背板上,按微米级周期组装构成高密度级二维阵列结构(巨量转移技术);第二个挑战是三基色Micro-LED的像素光源问题,比如要解决不同材料像素源的温度稳定性问题;第三个问题是三基色Micro-LED的像素组装尺寸微米化受限,很难实现超高密度封装技术。
“我们对于Micro-LED从材料到器件、从驱动到系统、从转移到封装等各个环节都有较长时间的积累。对于巨量转移技术,我们也从自己的理解去做一些智能化的巨量转移的研发,有望能够借用人工智能技术和转移技术的结合,开发一个全智能化的巨量转移技术来解决这个难题。”刘召军说。
尽管Micro-LED短期内还无法达到量产水准,但从目前发展态势来看,龙头厂商积极参与研发Micro-LED,部分技术已取得一定进展。未来,Micro-LED仍有很大潜力成为新一代显示技术。
中国光学光电子行业协会液晶分会常务副理事长兼秘书长梁新清在首届中国(国际)Micro-LED显示高峰论坛上表示,近年来全球显示产业持续稳定的发展,显示技术创新和应用创新都非常活跃,按照技术发展的规律看,像苹果、谷歌、Facebook、Sony这样的大公司都参与其中,各种新的制成品也在各种展会上不断地推出,Micro-LED会有快速的技术方面的突破和成果。
产学研用协同发展 Micro-LED或成风口
孙小卫认为,综合来看,各地区企业的技术能力各有所长,到目前为止,并没有一个国家或地区的企业能够涵盖所有技术能力。
目前我国已经成为全球最大的LED和LCD生产基地,在Micro-LED产业链上配套也比较完整,因此,具备在Micro-LED领域产业链协同配合的条件。
日前,昆明京东方显示技术有限公司(以下简称“昆明京东方”)一则采购招标公告在业界引起广泛关注。公告显示,昆明京东方开始采购工厂所需的生产设备,包括溅射、CVD(化学气象沉积)、AOI(自动光学检测)和ALD(原子层沉积)设备。
“Micro-LED显示技术现阶段还是处于发展的初期,要整合资源相互促进。”郑有炓强调,特别是Micro-LED这样一个技术的出现,整个产业链可能都要改变,要把产业链结合起来,所以不是一家能够做出来,而且还要和微电子结合起来。
有关专家预测,Micro-LED显示器有望未来五年内快速增长,预计2020年后会引入智能手机及AR/VR的应用,并在2025年达到3.3亿台的出货量,未来仅在显示领域的潜在市场规模可达到300-400亿美元左右。
“Micro-LED的前景很光明,市场很大,将成为新型显示领域下一个风口。它具有比现在的液晶显示技术,也就是LCD和有机发光二极管显示技术OLED更优良的显示效果,是最有前途的新一代显示技术。”刘召军表示。
面对Micro-LED未来的发展,郑有炓表示,随着技术的快速发展,快速精准微组装工程技术的难题并非不可克服,成本问题也将随着技术成熟而得到解决。
为了解决Micro-LED产业化,构建产业链等问题,11月12日,中国光学光电子行业协会液晶分会、中国半导体行业协会、南京平板显示行业协会、广东省Micro-LED产业技术创新联盟等九家单位,将在深圳召开“第二届中国(国际)Micro-LED显示高峰论坛”。Apple、Google、三星等世界知名企业,香港科技大学、哥伦比亚大学、庆熙大学、南方科技大学等院校专家以及显示、LED、半导体三大领域核心企业和产业链企业高层代表,将针对上述问题将进行深入探讨。
“Micro-LED产学研用协同发展的格局已初步形成,我们希望有更多的企业和研究团队加入进来,共同推进Micro-LED产业发展,早日一同站上‘风口’。”刘召军说。