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推動Micro-LED商業化四項核心技術

來源:辰顯光電        編輯:ZZZ    2024-04-29 11:56:40     加入收藏

4月17日,辰顯光電在InfoComm China 2024重磅發布多款TFT基Micro-LED拼接產品。僅僅兩年時間,公司就實現了從Micro-LED頻頻上新到產線拉通的跨越,這一迅猛的發展速度引起了業界的廣泛關注。

  4月17日,辰顯光電在InfoComm China 2024重磅發布多款TFT基Micro-LED拼接產品。僅僅兩年時間,公司就實現了從Micro-LED頻頻上新到產線拉通的跨越,這一迅猛的發展速度引起了業界的廣泛關注。

  讓我們將觀察視角深入辰顯光電,看看其聚焦和攻克了哪些核心技術,從而實現了Micro-LED加速度。

 

InfoComm上新 辰顯再引產業關注

  InfoComm China 2024,辰顯光電在國內重磅發布首款14.5英寸 P0.5 TFT基Micro-LED拼接箱體、27英寸TFT基P0.7 Micro-LED拼接箱體,以及全球首款108 英寸 P0.7 TFT基Micro-LED拼接屏等多款產品。

  這些新品,其點間距小至0.5和0.7mm,主要采用25微米LED芯片、搭載國內首款Micro-LED專用驅動IC,實現10 bit、拼縫小于20微米等;而這些特點與巨量轉移、TFT背板、驅動IC技術息息相關。

 

Micro-LED商業化存在的難題

  我們先來看看,目前Micro-LED商業化可見的技術難點。

  從產業宏觀角度來看,目前Micro-LED進入大規模商業化正面臨著精度、良率、效率和成本等一系列挑戰。

  為了實現高性能的Micro-LED顯示,需要達到前所未有的制造精度,這使得傳統的制造技術變得不再適用。隨著新技術的不斷發展,工藝的迭代升級成為必然,但這也帶來了良率和效率方面的問題,進一步增加了生產各個環節的成本,從而制約了Micro-LED技術的大規模產業化。

  具體而言,目前最關鍵的三大技術難題包括巨量轉移、TFT背板制造以及驅動技術。這些問題能否得到解決將直接影響到Micro-LED技術的商業化和市場普及。

  難點1:巨量轉移

  巨量轉移是指將生長在外延基板上的Micro-LED芯片高速精準地轉移到目標基板上的一種技術,它是制約Micro-LED量產的關鍵。因此,誰能率先掌握這項關鍵技術,誰就有機會快速搶占未來顯示市場。

  以一塊4K分辨率的Micro-LED顯示面板為例,上面有約830萬個像素點,每個像素點由三顆分別代表紅、綠、藍(RGB)三種顏色的LED芯片組成,這意味著一塊4K顯示面板上要有近2,500萬顆 Micro-LED芯片,這要求LED芯片轉移設備必須同時達到高效率和高良率的標準,才能滿足量產的需求。

  目前較為主流的巨量轉移方式為印章轉移技術、激光轉移技術,或者是這兩種技術的結合使用。

  難點2:TFT背板制造

  從Micro-LED的核心集成工藝及巨量轉移技術角度看,采用平板顯示技術的TFT背板,不僅較傳統PCB電路板具備表面平整度上的優勢,且能更好承接巨量轉移工藝;但該技術在實際應用和生產過程中仍然面臨諸多挑戰和問題。

  首先在制造成本上,制造TFT背板需要高精度的設備和工藝,這些設備通常包括但不限于光刻機、化學氣相沉積(CVD)系統、物理氣相沉積(PVD)系統、蝕刻機以及清洗和檢測設備。這些先進的設備需要高昂的購置和維護費用,一定程度上導致初期投資和生產成本較高。

  其次是技術的實際應用,當TFT背板用于拼接成大型顯示屏時,面臨的技術挑戰尤為顯著。尤其是側壁走線技術和厚銅連接技術的實現,這些是確保大屏顯示性能和可靠性的關鍵。在設計階段和制造過程中,工程師必須巧妙地安排TFT背板上的電路布局和連接方式,同時還要確保玻璃基板的整體平整性和穩定性不受影響。為了達到這一目標,涉及一系列精密的工程技術和材料科學知識。例如,側壁走線技術要求電路線路能夠在基板邊緣順利轉折,同時保持信號的完整性和低電阻。而厚銅技術則涉及到在基板上沉積較厚的銅層以提供更好的電導性和熱管理,但這又可能會對基板的平整性造成影響。這些技術難題對生產良率和成本控制都提出了更高的要求。

  難點3:驅動架構

  由于LED芯片的發光特性與LCD和OLED不同,并不能直接采用現有的驅動架構來實現Micro-LED顯示。受限于目前小尺寸LED芯片的發光特性,模擬驅動方式會帶來灰階無法展開和功耗太高的問題。與之相比,數字驅動可以使用固定的大驅動電流,通過不同的顯示時長來調節顯示亮度的驅動方式,將二者結合才能開發出適合于Micro-LED顯示的驅動架構。

  另外,Micro-LED顯示中的驅動電路需要通過占空比來調整亮度和色階。在低灰階下,驅動電流非常小,可能導致亮度和色度不穩定的問題。所以需要優化Micro-LED的設計以提高小電流驅動精度和低灰階下的顯示一致性。

  未來,Micro-LED大屏若要實現成本優化,加速滲透商用及消費電子市場,上述問題亟待解決。

 

推動Micro-LED商業化
辰顯聚焦四項核心技術

  可見,Micro-LED在各個環節所面臨的技術瓶頸是共性的,且精度、良率、效率、成本的問題逐層遞進。

  據悉,辰顯光電孵化自中國大陸首家OLED產品供應商維信諾,早在2016年就展開了下一代顯示技術的布局;公司的核心團隊均是來自于顯示行業深耕多年的從業者,尤其是公司核心研發部門由擁有超10年Micro-LED研發經驗,師承行業泰斗John A. Rogers院士的曹軒博士領銜。

  所以,針對這三大關鍵問題,辰顯光電布局三大核心技術+一項戰略資源,直擊痛點。這些舉措體現了公司對于技術創新的承諾,以及對推動Micro-LED技術商業化的堅定決心。隨著這些技術的不斷成熟和優化,辰顯光電有望在Micro-LED領域取得突破性進展,從而引領顯示技術的未來趨勢。

  巨量轉移良率達99.995%

  如前文所述,兩種轉移方式都有各自優缺點。行業正在追求高速且精準的轉移方式,在效率、良率之間取得更多平衡,正思考如何以取長補短的方式創造新的轉移技術。如辰顯光電主要選擇“印章式轉移+激光轉移”作為其巨量轉移技術的開發方向。

  經過6年的努力,辰顯光電在巨量轉移方面效率和良率均實現突破。當前,辰顯光電Micro-LED產品主要采用25微米芯片, 通過專利技術一次轉移良率已達到了99.995%,修復后可達100%,未來還將不斷優化提升轉移良率和效率。

  據曹軒博士介紹,以4K TV為例,辰顯光電可實現1000萬LED/h,4小時可完成一臺。

  這意味著辰顯光電在保持較高良率的基礎上可以在短時間內完成大尺寸顯示屏的生產,有利于優化成本,從而擊中巨量轉移的痛點。

  率先開發Micro-LED驅動IC

  有著維信諾技術傳承及多年研發實力的辰顯光電,深知驅動架構對Micro-LED發展的重要性。辰顯光電將數字驅動、模擬驅動二者結合,已與合作伙伴共同開發出國內首款TFT基Micro-LED專用混合驅動IC,可實現10.7億色、10 bit顯示畫質,600 nits的亮度;掃描的發光時長較原有的PM驅動提升到64倍;不僅可避免灰階跳變,還可降低瞬間發光亮度,實現健康護眼。

  拼縫間距≤20μm

  Micro-LED無縫拼接顯示技術成為兼顧大尺寸顯示和畫質需求的理想選擇之一,但Micro-LED所用的TFT背板從工藝上有三個挑戰:一是要做側邊走線,以做到無邊框的拼接;二是背面也需要做走線,涉及到現有量產機臺如何實現;三是側邊走線涉及到無縫拼裝的光學封裝方案。

  當前,辰顯光電通過自主研發的雙面布線技術、側邊走線技術,使得屏體間拼縫間距≤20μm,可做到視覺上拼縫不可見,拼接效果與整機顯示無差異,可實現自由拼接。

 

總結

  辰顯光電展現出的創新能力和技術實力,不僅彰顯了其在新型顯示技術領域的新質生產力,更標志著辰顯光電在Micro-LED技術領域踏出了堅實的一步。隨著辰顯光電TFT基Micro-LED產線在今年年底實現量產出貨,這一里程碑將有望成為Micro-LED大尺寸商顯破局的關鍵性進展。

  我們期待這樣一家對技術和產品精益求精的企業,能夠不斷推動顯示技術的邊界,讓人類持續享受到更加卓越的視覺體驗。隨著Micro-LED技術的不斷進步和普及,未來的顯示世界將更加絢麗多彩。

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