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新一代显示用LED芯片技术研究与展望

   2020-08-25 中华液晶网dxl1760
核心提示:非常感谢我们的舜联智库给华灿光电这个机会来分享我们对新的最热门的显示技术Mini和Micro-LED的理解认知和我们的研发情况以及产业的发展情况。


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李鹏(华灿光电股份有限公司副总裁)

尊敬的各位嘉宾,各位产业界的朋友大家下午好!

非常感谢我们的舜联智库给华灿光电这个机会来分享我们对新的最热门的显示技术Mini和Micro-LED的理解认知和我们的研发情况以及产业的发展情况。

今天我是第一位嘉宾,希望我的演讲能起到抛砖引玉的作用,我相信后续的嘉宾都是行业整个产业链的大佬,演讲更加精采,整个演讲之后我相信各位朋友会对整个Mini/Micro-LED产业有更加深刻的了解,谢谢大家。

我这个演讲实际上分4大部分,但是其实本质上来讲我主要会讲三个层面:

第一,Mini-LED在RGB直显中的应用,所谓的直显就是展台上有很多美伦美奂的高清晰度的Mini的显示屏大屏,这个是叫做Mini-RGB直显。

第二,Mini应用层面是在液晶电视Mini-LED背光,这个是另外巨大的市场。

第三,Micro-LED的技术和应用,讲Mini-LED的直显,随着对画质的需求,对显示屏的需求,我们实际上是要走向更高的分辨率,需要我们的芯片要微缩化,所以现在的Mini-LED基本上是在50微米,从芯片的角度是50微米到150微米左右,他的应用就是我提到的直显就是各种屏幕,随着进一步的微缩化我们就会进入到Micro-LED的领域,从芯片厂的角度Micro-LED基本上尺度是在50微米以下,目前可以最小到达10微米甚至更小。

我们微缩化的核心还是说芯片的微缩化,芯片是如何用匹配不同应用场景的,我们可以看到观影距离从最大的电影院的应用到最小的AR、VR的应用,观影距离是逐渐变小的,显示的分辨率最高,但是像素的之间的距离是越来越小的,那与之匹配的每个像素的点间距从这种5毫米一直降到AR、VR的0.01毫米,那匹配的芯片也是从小间距的芯片到Mini-LED芯片,几年以后我们会达到Micro-LED的芯片。

那自发光的RGB到底和现有的技术比有什么优势,这张雷达图可以总结出来在各个方面包括他的分辨率对比度、响应时间、合适角度。直显LED是有优势的,目前唯一的是成本的问题,今天上午也和客户在交流,希望我们的成本来进一步下降,相信我们随着整体的产业链成熟和提升成本会随着量的增加而达到一个相对合理的点,这样应用场景非常广泛了,右边就是整个的应用场景。

自发光Mini-LED市场怎么样,我这边引用了去年LED市场的规模,这边是讲LED从芯片厂的角度我们是外延和芯片的规模,并没有做成最后的模组和应用,2023年的话Mini-LED市场规模要将近6亿美元,那换算成我们的LED厂的生产性语言的是每年的四寸是350万每年。

刚才讲的是Mini直显,下面我要进入另外一个领域Mini做背光,就是我原来的液晶屏幕需要背光,最早的时候是从侧边用的灯管,后来就逐步转化成侧边的LED的灯条,再转下的直下式的LED的背光,那现在就是说通过Mini-LED背光他可以实现以下四个优点:

第一,轻薄化,现在Mini背光的电视做的非常薄,而且他的显示对比度非常高,寿命也高,散热也好,也节能,基本上我后面有结论,我们的Mini-LED结合现在的液晶面板,效果可以做到和OLED媲美。还有一个有点适合中国的产业情况,因为下游的很多巨头在LCD面板上有巨大的投资,配上Mini-LED可以发挥现有投资的经济效益。

这个就是图形化的方式来显示出来,Mini-LED背光产品做的更精巧,那需要芯片的微缩化,比电视做到面板小于4毫米,如果用在手机背光上那就更轻薄,到达1毫米。

当然这个就是体现出来Mini-LED电视70多寸的电视可能需要一两万颗的LED,他可以做成局部的亮或暗,这个是现在的传统LED电视没有的,这种用产业链里的专门的术语叫做Local diming,他有Local diming话,黑是纯正的黑,不会发出灰色的光,效果非常好,另外Mini-LED背光的刷新率也是很高的,整体是说效果是可以媲美OLED的,他的价钱会比OLED便宜。

我引用了我们半导体行业观察给出的背光用的Mini-LED的市场,左边的图没有换算金额,这个是颗数,是很巨大的,右边基本上换算成了美元,那是20亿美元,预期2023年以后。

这个下面就进入技术的介绍了,这个太专业了,我稍微快一点。

我们现在传统的小电视显示屏用的是正装芯片,大家可以看到正装芯片还是有一些改进的点。比如说正装芯片具有金线右上角的,就不能做的很小很轻薄,为了追求更小的画质,更小的点接率就要用倒装的这种Mini-LED,所以可以有以下的优点。

这边简单的给大家介绍了一下Mini-LED也可以使用于直显,也可以用背光的技术。右上角的图是倒装LED的示意图,我们的背板蓝宝石是在上面发光,我们下面有电极,它会通过一些工艺焊在基板上,这个是倒装LED。

华灿光电,行业板都有自己关键的技术,包括对华灿光电来说我们这种倒装芯片高可靠性的高亮度的技术结合芯片的工艺,包括高可靠性,高亮度的倒装芯片结构,高效钝化层的制作,金属连接层的平滑覆盖,高可靠性的电极,都可以来保证下游客户的需求。

这个就是又回到了直显,从生产的角度讲我的芯片不可能每个都一样,多少一颗那可能有分布多长,这个时候做到屏幕上显示效果要好,从我们的角度,下游客户肯定要求我们生产出来的产品一致,波长的分布、亮度的分布这样显示效果好。但是我们肯定不是完全一样的,这个时候需要我们有一些方法,我们这边有一种混编的方法,让消除放到屏上显示不均匀的效果,从生产屏厂的角度讲可以通过自主驱动来进行校正,所以说一个产业链都会努力让显示屏变得画质越来越好,大家看的越来越舒服。

这就回到了刚才的Mini-LED背光,它的要求跟直显还是有一些区别的,那比如说我们的客户需要我这种背光的LED,光能像几次扩展,就需要我改变这种光分布,我们这边华灿光电也有自己的技术来把光分布向两边扩展。

讲到Mini-LED背光,我们和客户配合的过程中客户的背板是不一样的,有的是PCB的有是玻璃基板,使用的电流不同,就需要我们华灿光电,我们的供应商芯片能够在客户所需要的电流上满足客户的需求,比如说光效,这边给出改进,我们原来满足PCB的光效是绿色的,在玻璃基板上电流小,这个时候我们的光效原来是低的,通过和客户交流就通过我们的外延芯片技术来提高光效,同时那种可靠性方面对芯片的要求,ESD是抗击电击穿的,这种效果我们也做到很高的水平,同时EOS就是大电流的高压的冲击,也是做的很好。

现在跟客户交流过程中,客户提出高压的需求,这种降低客户使用的电流更节能,那我们华灿光电是在高压LED里属于先行者之一,有很好的量产的经验,良好的业绩记录。

这个就是我们的直显,屏幕的全系列的产品,从大的目前的5×10,4×8,到最小的3×6um,这个是25.4微米,下一页给背光的系列产品,这是我们的量产路线图,我们是现在的主要的量产主力是5×10um,那4×8通过了主流客户在大力推广,那3×6在跟一些关键的客户进行战略合作,背光方面也是主要的620,我们已经批量的供给战略伙伴。

这个是直显的一些例子,最左边的介绍我们的嘉宾、客户长春希达特别给我们这个,他说这个是他们做的长春的新区,这个显示没有凸显他的效果,特别漂亮和震撼的。

这个是Mini-BLU的,可以应用在显示或者是平板电脑上。

那下面我们要快速介绍一下Micro-LED,那Micro-LED的要求更高,技术挑战性更大,这个就是技术的,我列了6个技术的挑战性,对于材料的生长要求一致性非常高,波长一致性,包括是不是有缺陷。

在芯片制作过程中随着芯片尺寸的变小,我们进入了亚微米的这种工艺线宽的控制,包括需要一些蓝宝石的玻璃,还有巨量转移,这个都是非常挑战性的,整个全产业链也在努力解决这个问题,即使作为显示屏,哪怕在100万颗里出现一颗,也是不能接受的,这个时候需要修复,修复的技术非常关键的,后面还包括随着Mini-LED,Micro-LED那么小,我的驱动关键作用,Micro-LED的关键作用也特别重要的。

我们的生产需要6寸的Micro-LED的外延片,它的缺陷颗数都是满足客户需求的。这边可以利用我们现在的现有的设备来进行十微米的芯片制作。

这边是说巨量,我们Micro-LED是非常小的,如何进行光的测试,判断每一颗很好,这个是我们也是在跟产业链中的合作,来进行准确的测试。

我们Micro-LED是可以批量出货的,根据合作伙伴下游的需求,不同的巨量转移我们可以用不同的出货方式,如果客户用传统的抓取方式的话我们可以提供芯片的Chip on Carrier,我们有若干结构和一般的结构,那如果客户采用激光的转移就可以给他Chip on Wafer。

这个是我们的Micro-LED产品路线图,我们Micro-LED是跟战略合作伙伴来做的,我们是相匹配的,目前我们提供的基本上是在10×20,那未来我们要发展5×10 um的Micro-LED。

这个是Micro-LED的路线图,今年有Micro-LED的手表需求,明年后年的话Micro-LED电视就会有,实际上2018年包括索尼三星、LT已经推出了Micro-LED电视,昨天收到了朋友发来的LG官网有一个163寸的电视,就是纯的Micro-LED的。

我们LED芯片非常小,但是致微致显可以彰显出大千世界的美丽,谢谢大家!

 
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