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Micro LED显示技术发展思路梳理|俄罗斯自然科学院外籍院士、福州大学教授、博士生导师郭太良如是说

Micro LED显示技术发展思路梳理|俄罗斯自然科学院外籍院士、福州大学教授、博士生导师郭太良如是说 MicroLEDDisplay
2022-07-17
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导读:2022第三届全球Mini/Micro LED显示技术周成功举办!


由中国电子视像行业协会Mini/Micro LED显示产业分会(CMMA)指导,SciLinks Group主办的“2022第三届全球Mini/Micro LED显示技术周(Global Mini/Micro LED TechDays)”于 2022年7月13-14日在深圳机场凯悦酒店隆重举办。本次活动围绕“大显示时代的商业创新”为主题,分别从宏观政策、大显示市场和技术战略、Mini LED背光应用、Mini LED背光配套和画质提升、Micro LED中小尺寸应用、Micro LED大尺寸应用、Micro LED技术攻坚、Micro LED材料器件八大方面,全面展示2022 Mini/Micro LED最新成绩。

全球Mini/Micro LED显示技术周(Global Mini/Micro LED TechDays) 一直以来携手全球显示产业链上下游企业高层,共同为大家奉献一场行业盛宴。迄今为止已连续举办三届,共计6场高端会议,近百位全球Mini/Micro LED领域顶级大咖上台分享观点,系列活动与会人数超5000人次。本届论坛两天会议共计千余人参加,共同探讨Mini/Micro LED的机遇与挑战。



俄罗斯自然科学院外籍院士,科技部“国家新型显示技术创新中心副主任,中国电子视像协会Mini/Micro LED显示产业分会专家组组长,福州大学教授、博士生导师 郭太良为大家带来了精彩纷呈的演讲分享,以下为演讲实录:


感谢组委会邀请我来做一个简单的发言,关于Micro LED显示技术发展思路的梳理。
      刚才我们的李会长还有我们的彭秘书长已经对Mini/Micro LED都做了一个比较全面的介绍。
      我们都知道按照显示的形态来看,暂时可以分为这样四个时代。之前的第一代的话,我想我们大家也都经历过,当然可能是我们在座的沈总,当初也指导比较多,那个时候也做得很好,当然这个技术最早是从欧美,不仅是他们发明出来,也是他们生产出来的,像英国首先生产,然后德国、美国他们生产,后来转移被日本和韩国打败了,他们才不搞显示。
      现在平板显示大家都知道,每个人平均都有两三块屏,家里面有电脑、手机,可能有两部手机说不定,那么平板形式是我们现在正在轰轰烈烈的以LCD为主导,LCD ,OLED作为主流技术的,现在折叠屏都有了,全面屏很早就已经生产了。我们Micro LED, Mini LED为了平板显示这个G2时代,和即将到来的G3时代应该怎么做,我们大家也都交了答案,正在解答之中。
      今天给大家简单汇报这三项内容,首先我对Micro LED的认识,然后就是顺便介绍一下科技部对Micro LED在十三五和十四五部署的情况,然后就是广东省的“璀璨计划”,对Micro LED舞台装备的研发计划。
      大家都知道Micro LED很重要是要有衬底玻璃、驱动、巨量转移等这几个特征,假设对Micro 进行梳理的话,分三个部分,一个是芯片的这个技术,包括衬底外延,这个是一个非常核心的知识。那么在显示端的话,它有驱动3D、4G的触控交互,微系统,图像处理模组等,每个地方现在都存在很多的问题,都要不断地克服。Micro LED非常重要的技术,芯片端和显示端要连在一起,有巨量转移健合、检测和修复。就检测这个技术就很不容易的,假设小到1微米那你怎么检测,当然我们也要进一步的来做。

有一点我个人感觉Micro LED不是全新的技术,它是从传统的LED到Mini然后过渡到Micro,只不过尺寸进入到微米量级假设是新技术,那么它发光的原理应该不同,Micro LED有不同吗没有材料呢我们还是以氮化镓基的为主,没有什么变化。对于器件小修小补是有,功率装备应该是有点变,因为尺寸变小了,也有一些小方面的差异尺寸变小了,衬底玻璃的驱动到底是怎么驱动的转移怎么弄呢,这有一些小的差别。

这张 PPT主要是讲一个意思,Micro LED因为它不是全新的技术,那么它的产业化的爬坡的这个周期会比较短,不像OLED它要经过非常漫长的应该是以10年的时间来慢慢的爬坡,但是Micro LED不是,所以这个有变化的是绿色的部分,可能变化得比较多,其他的应该是这个环节变化不大。

假如说我们要对它的技术成熟度来看的话,我们也可以看出来,巨量转移这个方面,它的技术跟装备目前还是基础,我们的徐宸科总一直在讲巨量转移的这个事情,这个技术还不成熟。

驱动芯片外延拼接,这个拼接还是一个技术活,这是非常重要的一个技术,还有模组技术可能要重点关注,总的来说各个技术正在成熟之中。万事俱备只欠巨量转移的这个东风看看能不能吹过来。

我想我们把Micro LED的产品,刚才我们彭秘书长有做一个详细的介绍,假如说是按尺寸来看从微屏、小屏、中小屏、中屏、中大屏、超大屏这些方面来看的话,也许我们面临竞争的是从尺寸的范围,LCD和OLED对Micro LED构成极大的竞争压力,当然还有投影显示,以及在超大屏方面,大屏、超大屏本来LED显示就是很强有力的竞争对手,也许可能刚刚开始的话,会做AR、腕表这些,相对来说竞争没有那么激烈,我们要玩手机显示器、电视机,那么LCD跟OLED,非常主流的领域里面,那么是一片红海,不太容易,技术的成熟要好一点。

Micro LED,目前不能跟LCD和OLED短兵相接,能不能超越常规显示方面,找到一些用途,那么这个时候OLED是一个最大的竞争对手,LCD就相对来说有点为难,因为它在异型、透明方面就太困难了投影显示方面也有一些很大的竞争优势。也许我们会在建设上面,航天航空上面,找到应用优势,量可能比较少我们应该找到Micro LED的用途,什么时候能耐低温、高温,那样就是我们Micro LED显示最多了。主要是跟LCD和OLED竞争比较大,假设在这个领域会比较好,因为我们的优势可以充分发挥。

假设说是在绿色的里面,那估计是一些新开拓的我们要大大发展和拓展空间的领域,实际上我讲这个话都是班门弄斧,因为要说的是很多。

所以我今天纯粹是抛砖引玉,我想任何一种技术不单单是显示,如果要进入主流领域的话怎么办,肯定要有一种独特的产品,我们每个人要有独特,比如说讲话发音很不标准,这也是独特。

像我们LCD早年面临CRT压倒性的竞争压力的时候,它是怎么逃脱CRT想把它扼杀在摇篮之中的,找到了最合适的应用场景,就是笔记本电脑,因为要便携,因为要低能耗,所以当初笔记本LCD显示屏你说有多差就有多差,头歪了可能就看不清楚了但是就这个地方,笔记本电脑你就总不能把CRT搬出来,所以说这个时候,让它有成长的空间,它在那边慢慢的蛰伏,终于技术搞起来。

OLED现在LCD对它也是极大压力,这么便宜,性能也不差,再加Mini背光等等还有其他的新技术,它都挺好的,但是假如说是柔性折叠屏的话,LCD可能就太困难了暂时我们的玻璃技术据说已经研发出15微米厚的玻璃,跟我们的纸张差不多,那我们Micro LED要从哪里出发,会不会从微屏上,在AR方面,应该来说LCD和OLED都不能做到像Micro LED做那么细,车载方面高低温,我们在深圳开车跟福州一样的,车经过中午的暴晒之后你坐上去第一件事情你要跳起来,里面温度太高了,我看车里面的温度经常超过60度,那么这个时候,LCD、OLED就有点不方便了,通过一段时间,它就会老化掉的,还有超大屏,那么超大屏这个时候LED好不好,又好又便宜,但是要集成很多,比如说传感器要进去的话,有很多种功能的时候,可能目前就有点困难了假设要做透明的,目前这个LED屏当然还是非常为难的事情。

现在显示屏在我们国家的能耗中占一个不小的比例,当然只能说是消费方面,不能说是生产方面。假设说我们做成智能眼睛的话,那是超能的,能耗降到1%到1‰因为真的就在眼皮之下,可以搞得很快包括还有车载显示,也许还缺少一个契机元宇宙,大家都很熟悉,也许我们显示也可以借助这个东风,把我们的Micro LED发展起来。

当然假设说元宇宙的话,它首先的第一个要求高,临场感这个就不行,头盔很大,Micro LED在分辨率和光效上就不行,差了很多当然它元宇宙还需要响应速度快,虚拟现实要融合转化,要多感融合等等,还有穿戴要健康,互动要简便等等非常多的要求我们总体来说还是有一定的难。我们Micro LED也碰到很多的问题,主要是微型化带来的,首先是技术路线不确定,到底是印章转移还是激光转移,还是自组装的方式来进行,不知道驱动的话,到底是用我们调幅的,还是脉宽调制,这个也还没有确定我们是不是也要加上应用IC,假设对AR/VR双片式要变成单片式的话要轻便,体积要小,然后能耗低一点。这也是碰到很多问题。我想我们每个技术都会讲它的优点,这个有很多。

所说的优点全部都是预期,像我们孩子最后要变成天才什么的,但是最终能实现吗,不知道,至少现在来看我们Micro LED从亮度上面看能到10的7次方吗不可能发光效率高吗?没有20微米以下它就效率急剧下降还有功耗低吗整机功耗非常大,我靠近一点就觉得热还有空气温度高,这都要急剧下降也是很难克服的。

再看一下我们Micro LED发展哪里去100到1微米,最终肯定是要进入亚微米只要进入AR、MR、XR它就有2K以上的这个现实容量的话,那它就进入亚微米还有一点3D显示,我们看到的东西都是3D的,哪个有什么平面的,哪个物体是平面的没有,那么目前为什么没有3D,因为分辨率首先得8K、16K,像今年科技部的项目就是要16K的屏,也许32K的屏也需要当然后面有很多的问题,到亚微米怎么来转移怎么驱动,那个时候驱动不是电位来驱动实际上是电传的,在那么微小的地方一个电位搞下去,马上中间发生重大改变,那么这个时候能驱动吗,那就驱动不了的。

我们来看看,只要是1英寸以下,所有的不管是2K还是32K,基本上它就进入亚微米,我们AR为什么现在没有2K的,很少有2K的,假设有2K的话,屏要比较大,尺寸比较大,那有没有0.3几英寸以下,0.2几英寸以下那个时候不进入亚微米才怪。

还有一个虽然是纳米发光显示是进入纳米量级,但是三星愿意用纳米来做超大屏幕,不我们巨量转移的方式,是用自组装的方式来进行,通过喷墨打印,还有蒸镀、曝光,形成每一个LED它的这个电机,不是健合,而是通过镀膜连接在一起。

接下来我简单用一点点时间来汇报一下,我们十三五当初科技部对LED作为一个探索性的研究,列了一个项目,由三安光电来牵头,我们现在的均匀性提高很多,本来电流要很大才行,但是考虑到特殊的原因,可能要小电流密度进入。本来就觉得很奇怪为什么要小电路密度注入通过脉宽调制,可以没有什么小电路密度的,既然大家都说有这个问题,我想应该也可以做成功也可以提高很多。然后现在效率也提升很多,包括通过特殊的衬边的结构,可以把效率从6点几提高到8点几,看起来红光效率还差很多,是不是到百分之十五就会好一点。

还有一个技术凸点机构,单个凸点都要到4微米,所以就算后面健合尺寸再小,用这种方式健合都不行除非材料跟工艺要彻底的进行变化,然后做出很好的样机,这个项目还没有结束,因为探索性项目近两年做完,今年要进行结束。

那么十四五期间这个时候Micro LED就做全面的部署,这是十四五全面部署,我们也怕说全面部署的话后面还有什么项目可以做也许是2030项目当初搞了很多年都没有启动,所以我们当初就把Micro LED全部都部署下来,2021年有发布了12条指南,其中Micro LED有两个项目,一个就是芯片,主要是外跟芯片,其次还有显示的,我们也搞那么多的发光显示其中2个是小项目,我们还很荣幸感受到,国家科技发展战略比国外都要领先,比如说韩国今年8月份要发布NLED的国家规划。

今年指南发布了22条,到底立项几个不知道,其中Micro LED显示方面有4条,包括AR的,投影的,柔性的,还有个项目比较小,是驱动的研究。除此之外还有两个是纳米发光显示的,其中一个是比较小的项目,我想再小,还可以做一些研究的,那么项目布置一年也有一些进展,包括外延精益性,波长精益性,波长到0.24μm,这个是0.529μm0.142μm,都已经进一步的提高还有发光效率,也提高很多,可以提高4%左右。

其他的工艺水平,也进步很大,要做出两个样品,包括10寸和31寸的,规格就是2030的规格。

最后简单的给大家汇报一下规划方面,从Micro LED整个的流程来看,广东省还是选出其中的四个环节布置5台设备,包括检测、修复,晶圆机以及转移方面,以及面板机的方面都有装备,基本上就是5套,巨量转移方面是有印章转移和激光转移的,还有检测的有晶圆机的检测这一种,修复的有晶圆机修复跟面板机的修复,总共是5台套的装备,简单的给大家讲一下。由于时间关系,广东的发展规划就是这个样子。

最后说一下显示,国家从十五、十一五、十二五、十三五、十四五连续5年规划主要是支持材料,我们国家现在材料包括核心产业它的国产化率已经大幅的提升LCD来看,有一半的材料可以国产化,OLED的话,接近1/4以上的是可以国产化。但是装备可能都还是被日本、韩国他们牢牢控制住。我们国家假如没有把装备搞起来,那要建设我们的显示强国,那看起来就是给自己定一个目标而已。

我在最后一页PPT介绍,这是我们十五期间我们给科技部部长汇报的时候,就提出当初的规划,当然这张图是改写过的,包括早年我们在CRTLCD是最牛,控制价格,进入千家万户那么到目前我们LCD的产量肯定是全球第一的,OLED的产能也是全球第一的,这是从制造业上面来看,那肯定是存在非常高的位置。很快我们即将预计一两年两三年之内在我们中国的显示产业要处在核心的位置,未来是不是五年十年以后,一方面制造业肯定低不了,没有制造业就没饭碗,还有一方面我们源头创新技术,应该也能够从国际的领先的水平,能够引领发展当然这个目标能不能实现,我们Micro LED方面更有机会实现,我们现在要市场有市场,要资金有资金,各位都是大佬,投资Micro LED是中等资产的投入,一条生产线,总比OLED、LCD一条产线要低很多。

我今天就汇报到这里,谢谢大家!



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