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Micro LED:除了MiP还有量子点色转换

Micro LED显示技术的落地速度依然“迟缓”。据业内人士表示,巨量转移的难度依然是行业“持续向前”的主要壁垒。针对于此,行业亦提供了多种“其它方案”。

Micro LED落地“减速”

2024年以来,Micro LED显示的发展主题,与“推迟”二字紧密相关。

例如,苹果暂时放弃Micro LED手表显示等规划,导致欧司朗马来西亚Micro LED芯片项目夭折;三安光电湖北Mini/Micro LED芯片产业化项目量产规划推迟到2026年6月,推迟两年;聚灿光电宿迁Mini/Micro LED 芯片研发及制造扩建项目量产延长到2026年8月……

导致这种变化的原因主要有三个:第一是,Micro LED目前的市场需求有限,而从传统LED颗粒尺寸或者Mini尺寸进入到Micro尺寸,现有产能按照像素量计算,会有数倍的提升。第二是,更多企业投入到Micro LED产能建设之中,导致其潜在的“同步开出”产能大幅增加,尤其是京东方、海信等彩电系新兴力量,将“后发先至”作为主要竞争抓手。

Micro LED:除了MiP还有量子点色转换

但是,真正限制了Micro LED上游产能达产的因素还在于,终端市场的“压力”。即第三点,在巨量转移技术依然难以支撑行业低成本大量采用Micro LED方案的背景下,行业企业、特别是上游芯片企业,正在努力避免供给过剩局面的出现。

或者说等待终端技术成熟,是目前Micro LED产业最主要的“变量”。按照三星和友达的预期,Micro LED显示要进入规模市场需要降低9成以上的成本——至少同尺寸下,价格与OLED电视要有可比性、基本相当。即行业已经有这样一个基本共识:Micro LED只靠性能优势,而价格成本极具劣势,在更广阔的市场是难以赢得竞争的。

对于更多的行业企业而言,其认为Micro LED必然要跨过的第一道成本门槛就是:成本低于Mini技术。2020-2023年来,Micro LED芯片成本大约降低了7成以上。但是,对于终端产品而言,芯片目前只占Micro LED显示3成的成本,封装则占比达到4成。实际上,主打低成本的MiP技术路线,在P1.0间距指标的屏幕上,与Mini COB产品成本相当。如果MiP也去做COB式的封装,其成本可能高于现有的Mini COB产品。

“更小芯片、更小间距、更大规模的同步操作效率、更低成本……这本应是Micro LED主要竞争优势;但是目前实现的只有更小芯片一个优势。”面对这样的局面,行业一直在思考“更多技术路径”。

巨量转移:最大瓶颈如何跨越

巨量转移为核心的封装环节目前至少占据Micro LED显示终端的4成以上成本。且,巨量转移亦是Micro LED显示整个供应链中成熟度最低的环节。

对于Micro LED显示,理想的方案是巨量的RGB子像素,在巨量转移技术下,高效、可靠的迁移到驱动基板,并焊接、密封,成为显示模组单元。而单一晶圆上,Micro LED的产出量巨大,这就要求最好一次性操作一张晶圆上的全部子像素颗粒,分三次操作RGB三原色子像素……这一过程,显然对“可靠性”要求特别高。行业普遍认为,三原色RGB巨量转移可用的标准,至少是6个9的良率以上。

实现巨量转移高良率非常困难。尤其是让问题概率低于百万分之一,更是极其困难。有没有什么方案能够“没有这么苛刻”的要求呢?

Micro LED:除了MiP还有量子点色转换

MiP(Mini/Micro LED in Package)封装技术是一种将Mini/Micro LED芯片进行芯片级封装的技术,通过切割成单颗器件,分光混光等步骤完成显示屏的制作的方案。这一方案最大优势就是,对巨量转移的可靠性要求下降1-2个数量级,到十万分之一,乃至更低一些。RGB组合的芯片级分立器件,在后期进行整屏制作时的可迁移性、可检测性和可修复性也更佳。采用表贴工艺制作成终端显示屏,亦兼容现有的产业设施。

MiP封装技术自2020年诞生以来,得到了很好的发展。是目前LED行业推出的量产型Micro LED显示产品的主流路线。从晶圆到封装再到终端,全球领先品牌均支持了这一技术方案。但是,MiP也有自身的劣势:首先是,进一步支持更小的间距指标和更小Micro LED芯片的能力大打折扣;第二是,MiP器件的集成,对于超微间距而言相当于第二次巨量转移,即随着像素间距缩小,其成本和难度提升迅速;第三是,MiP器件与TFT驱动整合的友好性一般,MiP器件终端产品做表面类COB处理后,成本可能持续高于现有COB技术。

这些缺点中,尤其是对更小间距、更小Micro LED的支援能力不足,是MiP最大的软肋:即一句话,MiP更多是针对既有LED直显产品,向Micro LED技术靠拢的“良好选择”之一;但是,如果真的要让Micro LED与LCD/OLED显示技术同台竞技,在TV/PC市场一较高下,MiP无法胜任。——MiP只是现在,不是未来!

对此,业内提出了第二种降低巨量转移难度的“方略”:即量子点彩色化方案。该技术,采用全蓝色LED晶体,并通过为蓝光搭配量子点色转换技术,实现全彩色化。这一技术不仅可以绕过现有Micro LED芯片晶体在绿色和红色上的均匀、可靠性问题,更是只需要一次性的蓝色LED巨量转移,不需要三色子像素的三次巨量转移——巨量转移难度大幅降低、流程长度缩短三分之二。只需要一种LED晶体的操作,让其在检测和电气调试等方面也更为简单。

同时,量子点彩色化技术,是在QD-OLED上实验成功的“成熟技术”。具有工艺、材料和设备上的可靠性。该技术方案,只需要专注于一种蓝色LED晶体的巨量转移即可突破Micro LED显示大规模商用的难题,且在像素间距指标上“可满足大尺寸到IT类”需求的应用。

近期,群创推187英寸无缝拼接量子点色转换Micro LED显示器。该产品不仅实现了大尺寸化应用,而且采用主动式薄膜电晶体(TFT)驱动背板,实现了“四边拼接”。这与目前部分TFT基板Micro LED只能双边拼接的局限性形成了鲜明对比。群创称其“无缝拼接量子点色彩转换AM-MicroLED显示器技术”,可提供26.4英寸~220英寸定制化尺寸和多种分辨率规格。

对于量子点色转换技术的Micro LED,其缺点也显而易见:即依然需要百万级别以上的巨量转移可靠性,只不过,巨量转移次数和复杂性减少三分之二。同时,通过仅采用一种更成熟的蓝色LED晶体,亦进一步降低了产品成本。另一方面,其更大的优势是对不同分辨率和间距指标的兼容能力大幅高于MiP这种分立器件,与TFT玻璃基板业更相配。其亦不会在既有的Micro LED巨量转移、检测和修复工艺与设备之外,引入增加流程复杂度的二次加工环节。

MiP和量子点彩色化,谁执牛耳

MiP将现有小间距和微间距LED产品导入到Micro LED时代;而量子点彩色化则更能够将彩电、IT等显示引入Micro LED目标市场。二者的可作为范围显然不同。同时,MiP对巨量转移的需求是5个9以下,量子点彩色化则是6个9以上,二者的难度不同。——即在同时对巨量转移和成本,比三原色巨量转移Micro LED都更为友好的同时,MiP和量子点彩色化的竞争既有继承也有错位。

另一方面,如果量子点彩色化成为主流,哪怕是一阶段内的主流,那么红绿Micro LED芯片产能就会很为尴尬。所以量子点彩色化能不能行,规模多大,也影响到上游产能的布局结构。

综上述,Micro LED显示技术面临巨量转移一个技术难题、成本一个市场难题,三原色Micro LED、MiP和量子点彩色化等多重技术路线的选择。在这样错综复杂的格局下,Micro LED显示技术的发展还需要“按部就班”的不断尝试。