MicroLED商用化在即，一文了解從上游芯片到下游面板的所有玩家

雖然MWC2020由于新冠疫情的影響取消了，但2月10日至14日的視聽設(shè)備與信息系統(tǒng)集成技術(shù)展覽會(huì)（Integrated systems Europe，ISE2020）依然在荷蘭阿姆斯特丹舉行了。在這次展會(huì)上，代表未來顯示技術(shù)的Mini/MicroLED在展會(huì)上備受關(guān)注。

比如三星展出了其商用顯示設(shè)備The Wall商業(yè)版，它是三星的MicroLED產(chǎn)品，外形方面做到了幾乎零邊框，尺寸更是達(dá)到了583英寸，分辨率達(dá)到了8K。國(guó)內(nèi)廠商國(guó)星光電發(fā)布了可量產(chǎn)級(jí)MiniLED顯示應(yīng)用新品IMD-M05，可無縫拼接實(shí)現(xiàn)102英寸4K屏幕和204英寸8K屏幕；雷曼光電則推出了新一代基于COB技術(shù)的超高清0.6mm間距的MicroLED顯示屏。

其實(shí)，在1月份的CES上，不少筆記本電腦廠商推出了搭載MiniLED技術(shù)的筆記本電腦和電競(jìng)顯示器等高端新品。三星推出了面向家庭的模塊化MicroLED、首爾半導(dǎo)體推出Micro Clean LED?？导岩残Q已研發(fā)出首款MicroLED產(chǎn)品、友達(dá)推出了12.1英寸全彩主動(dòng)式MicroLED顯示器?？梢钥闯觯琈icroLED技術(shù)在接下來的幾年將會(huì)取得更大的進(jìn)步，也會(huì)有更多的產(chǎn)品推出。

MicroLED可應(yīng)用在智能手表、電視、手機(jī)、平板電腦、以及AR/VR眼鏡等頭戴式設(shè)備中。目前，蘋果、Facebook、索尼、三星、LG顯示、友達(dá)光電和群創(chuàng)光電等企業(yè)，都已經(jīng)投入到MicroLED的研發(fā)當(dāng)中了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球從事MicroLED開發(fā)的機(jī)構(gòu)或企業(yè)已經(jīng)超過140家，據(jù)Yole Développement統(tǒng)計(jì)，到目前為止創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)籌集了8億多美元來開發(fā)MicroLED技術(shù)，僅2019年就至少籌集了1億美元。而蘋果在MicroLED技術(shù)上已經(jīng)花了15~20億美元。國(guó)內(nèi)的面板廠，比如華星光電、京東方、天馬等也積極參與研發(fā)，而三安光電也將MicroLED作為了未來重點(diǎn)發(fā)展的方向。

圖1：Yole Développement預(yù)計(jì)的MicroLED產(chǎn)業(yè)未來4年的發(fā)展路線圖。

什么是MicroLED，什么是MiniLED？

通俗來講，MicroLED就是LED的微縮化和矩陣化技術(shù)。將LED（發(fā)光二極管）背光源進(jìn)行薄膜化、微小化、陣列化，可以讓LED單元小于50微米，與OLED一樣能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)像素單獨(dú)定制，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)光（自發(fā)光）。它既繼承了無機(jī)LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，又具有自發(fā)光無需背光源的特性，體積小、輕薄，還能輕易實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

一個(gè)MicroLED顯示產(chǎn)品，其基本構(gòu)成是TFT基板、超微LED晶粒、驅(qū)動(dòng)IC三大塊。

Micro LED具有以下優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：

（1）高亮度：亮度可達(dá)1000nit

（2）發(fā)光效率高，節(jié)能

（3）高對(duì)比度

（4）響應(yīng)快

（5）更長(zhǎng)的使用壽命

（6）自發(fā)光，無需背光源

（7）高色域

（8）可以無縫拼接

雖然MicroLED有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于它還有不少技術(shù)問題需要解決，比如工藝、巨量轉(zhuǎn)移、封裝技術(shù)和高成本問題。

單拿巨量轉(zhuǎn)移來說，MicroLED需要將十萬、百萬量級(jí)的MicroLED批量轉(zhuǎn)移到TFT背板上，而由于MicroLED芯片尺寸不到100微米，要將微小芯片精準(zhǔn)安放至基板上，形成特定序列，難度是非常大的，需要的時(shí)間也很長(zhǎng)。

不過現(xiàn)在的數(shù)據(jù)顯示，目前MicroLED巨量轉(zhuǎn)移至少可達(dá)到99.9%以上，但并不需要真的拉升至99.999%，可以通過巨量修補(bǔ)，以及快速檢測(cè)等方式彌補(bǔ)。巨量轉(zhuǎn)移的速度與產(chǎn)品的尺寸、間距都有關(guān)，近期實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)顯示可以達(dá)到1秒轉(zhuǎn)移1萬顆的等級(jí)。

比如在上周利亞德的投資者交流會(huì)中，利亞德的董秘李楠楠就承認(rèn)，MicroLED的制造難點(diǎn)主要集中在巨量轉(zhuǎn)移、檢測(cè)與修復(fù)方面，以及驅(qū)動(dòng)IC的設(shè)計(jì)和工藝上。巨量轉(zhuǎn)移方面，目前轉(zhuǎn)移一個(gè)4K屏幕的MicroLED需要一個(gè)多月，而且轉(zhuǎn)移設(shè)備的精密度也無法達(dá)到MicroLED巨量轉(zhuǎn)移的精密度規(guī)格要求。而IC設(shè)計(jì)和工藝的難點(diǎn)在于高精度CMOS電路設(shè)計(jì)和加工，高精度共晶焊工藝控制方面。

由于這些問題的存在，MicroLED的大規(guī)模商業(yè)化一直難以推進(jìn)，因此，為了避開這些問題，MiniLED就橫空出世了。它最早是由***晶電提出來的，指的是晶粒尺寸約在100~200微米的LED，介于傳統(tǒng)LED與MicroLED之間，是傳統(tǒng)LED背光基礎(chǔ)上的改良版本。

從本質(zhì)上來看，MicroLED和MiniLED一樣，都是基于微小的LED晶體顆粒作為像素發(fā)光點(diǎn)， 區(qū)別在于MicroLED是采用1~10微米的LED晶體，實(shí)現(xiàn)0.05毫米或更小尺寸像素顆粒的顯示屏；MiniLED則是采用數(shù)十微米級(jí)的LED晶體，實(shí)現(xiàn)0.5~1.2毫米像素顆粒的顯示屏。

而我們熟知的小間距LED，采用的是亞毫米級(jí)LED晶體，最終實(shí)現(xiàn)1.0~2.0毫米像素顆粒顯示屏。

圖2：MiniLED與MicroLED的性能對(duì)比。

相比較而言，MiniLED在工藝上相較于MicroLED良率高，具有異型切割特性，搭配軟性基板亦可達(dá)成高曲面背光的形式，厚度跟OLED類似，但是省電高達(dá)80%，適合應(yīng)用于手機(jī)、電視、車用面板及電競(jìng)筆記本電腦等產(chǎn)品上。

MicroLED產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的玩家及最近動(dòng)態(tài)

目前，全球有許多廠商都在積極發(fā)展MicroLED和MiniLED的相關(guān)應(yīng)用，芯片廠商有晶電、隆達(dá)、三安光電、華燦和乾照等；封裝廠有億光、榮創(chuàng)光電、宏齊、光磊、瑞豐光電、國(guó)星光電、兆馳、首爾半導(dǎo)體等；IC設(shè)計(jì)廠有聚積、瑞鼎和Dialog等；面板廠有友達(dá)、群創(chuàng)、京東方、三星、LG顯示等；顯示屏廠商則有利亞德、雷曼等。可以說，整個(gè)行業(yè)都已經(jīng)聯(lián)動(dòng)起來，共同推動(dòng)MicroLED和MiniLED的商業(yè)化。

三安光電在2019年4月宣布與湖北省葛店經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)簽訂的項(xiàng)目投資合約，7月底就正式舉行Mini/MicroLED 項(xiàng)目的開工儀式。此項(xiàng)目總投資額為人民幣120億元，總建筑面積達(dá)47.77萬平方公尺，將作為Mini/MicroLED氮化鎵芯片、Mini/Micro LED 砷化鎵芯片、4K顯示屏用封裝等三大產(chǎn)品的研發(fā)基地。由于武漢附近涵蓋多家主要面板廠如華星光電、天馬等，將可享有供應(yīng)地利之便。三安對(duì)于MicroLED 的定義為50~60微米以下，磊芯片目前雖然是以4寸為主流，但未來將會(huì)推出6寸磊芯片，目前三安MicroLED開發(fā)進(jìn)度達(dá)到10x20微米，2020年將有更積極的微小化目標(biāo)，并在開發(fā)三色轉(zhuǎn)移的技術(shù)，相關(guān)轉(zhuǎn)移設(shè)備已陸續(xù)導(dǎo)入。由于采取MicroLED串連的測(cè)試方式，不需要逐一針對(duì)單顆LED進(jìn)行測(cè)試，其效率較高，是三安取得技術(shù)的重要突破，未來芯片效能也會(huì)持續(xù)提升。三安MicroLED研發(fā)進(jìn)度已取得具體成果，并開始爭(zhēng)取量產(chǎn)出貨的機(jī)會(huì)。

京東方10 月開始量產(chǎn)Micro OLED。京東方正以AR/VR 用眼鏡、無人機(jī)用第一人稱視角(First Person View；FPV)護(hù)目鏡、投影機(jī)等應(yīng)用為目標(biāo)，持續(xù)研發(fā)中。正積極爭(zhēng)取供應(yīng)Micro OLED 給華為、大疆創(chuàng)新、小米等業(yè)者機(jī)會(huì)。以客戶所要求的光學(xué)、材料、產(chǎn)能等三大要素而言，在光學(xué)要素的80 度視角方面，京東方Micro OLED 目前僅具46度水平，尚須擴(kuò)大視角才能適用于AR/VR 用眼鏡。

材料方面，京東方量產(chǎn)中的Micro OLED 面板具1,500nit(cd/m2)亮度水平，須持續(xù)改善紅、綠、藍(lán)光(RGB)等有機(jī)發(fā)光材料，將亮度提升至3 倍以上，達(dá)5,000nit，才可應(yīng)用于投影機(jī)。產(chǎn)能方面，京東方將以投影機(jī)用Micro OLED 月產(chǎn)50 萬片為目標(biāo)。相較于既有采玻璃基板的LCD 面板已屬成熟技術(shù)，現(xiàn)以降低生產(chǎn)成本與改善良率等為重點(diǎn)，在硅晶圓上制作的Micro OLED 新技術(shù)尚處起步階段，相對(duì)須重視拓展應(yīng)用，強(qiáng)化與各領(lǐng)域業(yè)者合作，以滿足光學(xué)、材料等新要求條件。

利亞德在2019年12月25日與***晶元光電股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“晶元光電”）的全資子公司—— 元豐新科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“元豐新科技”），及無錫市梁溪區(qū)人民政府 （以下簡(jiǎn)稱“無錫市梁溪區(qū)”）簽署了《關(guān)于Mini LED和Micro LED顯示項(xiàng)目合作框架協(xié)議》（以下簡(jiǎn)稱“框架協(xié)議”）。

根據(jù)協(xié)議內(nèi)容顯示，利亞德與元豐新科技將共同推動(dòng)Mini LED和Micro LED顯示技術(shù)在研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，雙方擬在無錫市梁溪區(qū)累計(jì)總投資10億元人民幣，合資建設(shè)Mini LED和Micro LED顯示項(xiàng)目基地。

合資公司將租用梁溪區(qū)山北街道無錫光電新材料科技園內(nèi)元亮科技工業(yè)廠房，該項(xiàng)目計(jì)劃于2019年12月啟動(dòng)實(shí)施，2020年正式投產(chǎn)，2023年1月達(dá)產(chǎn)。合資公司首期注冊(cè)資本為3億元人民幣。

在芯片方面，武漢光電工研院攜手華引芯發(fā)布可量產(chǎn)的最小規(guī)格MiniLED。在第十六屆“中國(guó)光谷”國(guó)際光電子博覽會(huì)上，武漢光電工研院及孵化企業(yè)華引芯科技聯(lián)合發(fā)布了自主研發(fā)的MiniLED芯片級(jí)封裝產(chǎn)品，這是目前可量產(chǎn)的最小規(guī)格MiniLED，據(jù)了解，該MiniLED封裝產(chǎn)品規(guī)格為380×380微米，產(chǎn)品厚度小于200微米，采用三合一方式，將分別顯示紅、綠、藍(lán)三色光的芯片封裝在一顆燈珠中，構(gòu)成單位點(diǎn)可獨(dú)立控制的全彩像素光源。其像素點(diǎn)間距可低至0.5毫米，這是當(dāng)前RGB自發(fā)光顯示應(yīng)用MiniLED能做到的點(diǎn)間距極限值。

結(jié)語

過去人們認(rèn)為MicroLED要做到10微米以下將面臨瓶頸，但從現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)和試做成果來看，3微米巨量轉(zhuǎn)移已經(jīng)做出不錯(cuò)的成果了，以目前顯示技術(shù)能夠轉(zhuǎn)移2~5微米大小的芯片，可以制造出搞到1800dpi等級(jí)的高精密度顯示器，雖然穩(wěn)定性生產(chǎn)可能要面臨一些挑戰(zhàn)，但是已經(jīng)看到目標(biāo)。只要能夠把良品率做上去，成本降下來，那MicroLED的前景將充滿想象力。

至于MiniLED，據(jù)李楠楠透露，蘋果的新一代iPad Pro和Macbook Pro將會(huì)采用MiniLED模組，供應(yīng)商應(yīng)該就是***晶電，因此，晶電的MiniLED產(chǎn)能基本已經(jīng)被蘋果占滿。而隨著想蘋果這樣的大客戶的采用，要是反響不錯(cuò)的化，對(duì)市場(chǎng)將有著強(qiáng)大的號(hào)召作用，其他的廠商也會(huì)跟進(jìn)，這將給MiniLED的大規(guī)模商用鋪平了道路。

可以預(yù)見，2020年將會(huì)有一批MiniLED的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，但MicroLED的真正商用估計(jì)要等到2021年了。