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技能瓶颈逐个打破,Micro LED产品化时程渐近
来源:http://www.tennissh.cn 责任编辑:尊龙用现金娱乐一下 更新日期:2018-08-02 16:22

  技能瓶颈逐个打破,Micro LED产品化时程渐近

  

当苹果宣布了选用OLED显现技能作为显现面板的Apple Watch时,着实地让苹果迷的眼睛为之一亮,而且赞赏OLED显现器的颜色高度饱满力,特别是最新的Apple Watch所选用的面板尺度比前一代更大,更是招引了很多苹果迷的目光。最新的消息是,苹果将把新一代产品的显现技能投向Micro LED,让现已掀起一片研制热的显现器业界,无不再卯足全力,期望能在商品化量产的位置上居于抢先的位置。

  

Apple Watch将选用Micro LED

  

Micro LED显现器所选用LED尺度为微米等级,具有画素的独立操控、独立发光操控、高辉度、低耗电、超高分辨率和高颜色度等特征,而且假如结合奈米布线的话,更可以让微米等级的超小型LED到达可曲折软性显现器的特征。

  

因为Micro LED显现具有与OLED附近的高度颜色饱满度,选用自发光的原理,耗电量仅需液晶面板的不到十分之一电力等等的优势特征,再加上,苹果与SONY均宣布期望在2018年选用Micro LED显现面板作为便携式产品的显现器后,Micro LED显现技能变成了业界最抢手的技能论题之一,也因而让苹果在2014年收买了以研制Micro LED显现技能为主的LuxVue。

  

LuxVue在Micro LED显现技能的范畴现已具有林林总总使用的专利,例如在2015年请求的使用一起具有发光才能与感测功用的LED,来做为显现面板,因为兼具感测功用更是引发业界所重视。就好像最近所宣布的iPhone X就是汰除了使用实体传感器来进行指纹辨识,而改采银幕中内藏的传感器进行脸部扫描辨识。

  

此外,好像BMW的新代代开发相同,在3系列中斗胆地选用一些打破性的规划观念,随后5系列也随之导入。Apple Watch也是首先选用OLED做为显现银幕,接下来本年所宣布的新一代iPhone X和iPhone 8就接续选用。而新一代的Apple Watch估计将Micro LED显现器做为银幕,因而业界的众也就开端斗胆猜测是否未来的iPhone会好像OLED相同,跟从Apple Watch选用Micro LED显现器做为银幕。

  

关于众所注视的Micro LED显现器何时能商品化,无论是显现工业界、仍是智能型手机业界、大型电视业界、OLED显现业界等等都无不抱着等待与关怀,而且也都在Micro LED显现技能不断地推动下,各安闲特定的范畴全力投入地进行中。

  

150μm的Micro LED将在2018年现身?

  

依据LEDinside在2017年7月所宣布的一份Micro LED显现器研究陈述中指出,现在Micro LED显现器进入实践量产的最大瓶颈,仍是在怎么将数量巨大的微米尺度LED芯片搬运到电路基板(Backplane)上,也就是业界口中常说的巨量搬运(Mass Transfer)。虽然Micro LED显现技能招引着全球各大显现业者、半导体业者与LED业者活跃参加,可是关于上述Micro LED显现器的量产瓶颈-巨量搬运,也都赶紧开出共同的技能,来提高小时产能(UPH ; unit per hour在每小时时刻中可以出产的单位数量)、巨量搬运的良率以及最佳与适用的LED芯片尺度,期望可以抢先群雄迈入量产的阶段,拔得商场的头筹(图1)。

  

  

图1 : Micro LED显现技能招引全球各大相关范畴业者,期望可以抢先群雄迈入量产的阶段,拔得商场的头筹。(资料来历:LEDinside)

  

在这一份陈述中,将Micro LED芯片的尺度界说在100μm以下,不过现在,业界关于开发Micro LED的干流尺度仍是在150μm,巨量搬运技能的开发也都是以150μm为方针来进行,因而信任商场上所呈现第一代Micro LED显现器以及投影机模块的LED尺度将会落在150μm。尔后伴随着商场承受度提高以及产能规划的扩展,才会有时机等待相关的竞赛业者进一步的投入,而且开宣布100μm或许尺度比100μm更小的LED以及巨量搬运技能。

  

可是,关于Micro LED显现器的制作量产技能来说,巨量搬运技能只不过是4大首要量产制程要害技能之一罢了,其他还有十分多的困难需求去逐个的战胜。现在关于巨量搬运技能来说,怎么到达低出资高产效需求视几个方面来调查,包含了设备精度的提高、下降搬运时的不良率、缩短出产时刻、高牢靠的检测办法与设备、不良品的在处理使用、下降量产本钱以及更聪明的量产办法等,这7个首要范畴的开展速度。

  

技能瓶颈逐个打破

  

并非只要巨量搬运的技能是最难度的,就像可以到达RGB三原色Micro LED中的红光部分以及在微米等级里怎么提高LED的亮度,困难度也十分高,这相对检测着LED磊晶业者的技能才能。

  

此外,甚至于包含LED芯片的供货商、半导体业者,以及显现器全体的供应链也都要参加以及合作开宣布,如LuxVue、eLux、VueReal、X-Celeprint、法国CEA-Leti、Sony及冲电气工业、镎创、台工研院、Mikro Mesa及台积电等等,能让Micro LED显现器进入真实量产所需求的各种出产设备、量产资料、检测规范以及制作技能。可是因为各业者之间依旧有着适当大的差异性与才能不同,因而更需求抛除各自的成见,在各自擅场的范畴提高技能层次,而且经心通力合作,来跨过技能性的阻止,当然这也是需求投入适当程度的资金、人力与时刻。

  

例如,在资料方面,2017年4月全球最大蓝宝石晶圆供货商俄罗斯大厂Monocrystal,也针对未来Micro LED所需,宣布了Ultra Clean等级的蓝宝石磊晶晶圆,Monocrystal使用最新进的洁净技能,将蓝宝石晶圆外表1μm以下的污染物铲除到20~50个左右。Ultra Clean等级的蓝宝石晶圆,在进行图形化蓝宝石晶圆基板制程(PSS ; Patterned Sapphire Substrate)时,就不须进行前段洗净的作业工程,这样的成果下可以让PSS业者的良率提高到95%~99%,进而削减耗费以及下降本钱。这关于正在起步开发Micro LED的LED芯片制程业者来说,无异是适当大的助力(图2)。

  

  

图2 : Monocrystal的新一代高洁净蓝宝石晶圆将大幅提高制程良率。

  

更进一步的来看,现在可以完结Micro LED显现器很多出产的决定点,假如以工业制程6个规范差(6σ)来看的话,LEDinside以为巨量搬运制程的良率须到达4个规范差等级(4σ),才有时机商品化。但这样的程度下,检测本钱以及缺点修正的本钱依然适当高,因而,等待要做出老练的商品化Micro LED显现器产品,并到达具有商场竞赛力的量产本钱的话,LEDinside信任Micro LED显现器的巨量搬运良率至少要到达5个规范差(5σ)以上。

  

Micro LED的商品化要害

  

现在开发中的巨量搬运制程有数种的解决计划,包含使用商场、设备出资、小时产能(UPH)、以及量产本钱等等各种的技能,可是终究将会挑选其间一项来作为进入商品化的打破点,此外各业者的制程才能及良率操控,也是影响产品开发的要害。

  

以现有开展情况看来,LEDinside以为被界说100μm以下的Micro LED显现器将会最早被使用在室内大型显现设备以及穿戴式产品上,例如才智手表、才智手环等。因为现在要完结巨量搬运的量产技能的难度仍是十分的高,因而现在投入的业者大多仍是以现有的晶圆接合制程设备(Wafer Bonding Process)作为计划来进行研制。不过现下各使用产品所需求的画素数目都不相同,因而为了到达缩短研制与量产的时程,或许会先以画素需求较少的产品使用作为先期开发方针。

  

到现在为止,唯一将Micro LED显现器技能开展到商品化的只要SONY(SONY),SONY使用了Micro LED显现技能将显现器开发成大型电视墙的型态,并命名为CLEDIS(图3)。

  

  

图3 : SONY使用了Micro LED显现技能将显现器开发成大型电视墙的型态,并命名为CLEDIS。ag88环亚印度政府竭力推行LED项

  

SONY选用自行所开发比一般LED尺度更小,面积约20μm平方的RGB Ultra Fine LED芯片,而且将数量巨大的LED芯片封装在黑色的基板上。而且将每一片基板以密铺(Tiling)的办法,构成一个宽度9.7公尺 X 高度2.7公尺的8K X 2K的大型显现器,到达了可以为所欲为的将银幕画面进行缩放(Scalable)。初期,SONY所确定的方针客户为工业规划以及模仿使用的商场范畴,而且也将客户方针族群横跨到饭馆和需求进行展示的企业。

  

SONY的CLEDIS是使用封装的办法来让单一RGB LED芯片构成一个画素,因为LED的发光才能是会取决于资料自身的特性。一般来说,绿光和蓝光的LED芯片是使用蓝宝石、碳化硅(SiC)或许是氮化镓(GaN)晶圆为基板来完结发光层,而红光的部分则是选用砷化镓(GaAs) 晶圆来进行制程作业,基本上是不太可能在同一片资料基板上一起完结红光、蓝光和绿光的LED发光结构。

  

RGB LED芯片的技能难题

  

因为CLEDIS是作为电视墙用,所以自身的尺度较大,因而在RGB LED芯片的封装距离上并没有过分紧密性的要求。可是假如一旦面临如APPLE WATCH这样的使用,在极小的面板尺度下,假如要求Micro LED显现器在多元化使用与高精细显现才能能更上一层楼的话,在同一片晶圆资料上完结单片式RGB LED芯片的制程技能与资料,以及超高密度的封装技能就适当的被等待了,但这也是现在Micro LED显现器最大的瓶颈点。

  

但在同一片晶圆资料上完结单片式RGB LED芯片,这也不是不行能发作的工作,现在在同一片晶圆上完结RGB LED芯片,现已有一些技能被提出来评论,例如,使用薄膜来进行波长改换技能,或是Micron(Nano) Wire LED芯片….等等。

  

使用薄膜来进行波长改换的技能主意,是VerLASE Technologies在2015年所宣布的。VerLASE Technologies称之为Chromover波长改换技能,要害的薄膜改换层,VerLASE Technologies是使用硒化镓、二硫化钨、二硫化钼等等资料,在石墨烯上构成片状的薄膜,这项技能VerLASE Technologies现已在美国获得技能专利。

  

Chromover波长改换技能是在蓝光LED芯片阵列上,选用将共振器腔面围绕在半导体量子井,进而能在同一资料晶圆进步即将薄膜改换层进行堆叠,就可以在薄膜激起蓝光的时分,进行绿光和红光的改换。这个设想是期望可以替代现在使用荧光粉以及量子点来进行发光颜色改动的设想(图4)。

  

  

图4 : VerLASE Technologies期望可以替代现在使用荧光粉以及量子点来进行发光颜色改动的设想。

  

而另一项的Micron(Nano) Wire LED芯片技能是由法国的Aledia以及瑞典的glo等等组织所共同开发的。简略的说,就是在晶圆进步行奈米等级的柱状立体加工制程,让每根柱状都构成发光层。这样的立体加工制程所出产出来的LED,其发光亮度会比一般制程LED来的更高,而且可以到达在同一个晶圆上,甚至于同一个芯片上可以激宣布多颜色的才能(图5)。

  

  

图5 : 法国的Aledia使用立体加工制程,让每根柱状都构成发光层。

  

台湾区域厂商急起直追

  

在台湾区域,各大显现业者也不行能缺席Micro LED显现器此一研制盛会,包含LED芯片最大业者晶元光电、液晶面板的双龙头友达光电和群创光电等公司也都活跃地投入Micro LED显现器相关技能的开发。除了这三家公司之外,镎创科技以及台工研院也都投入了Micro LED显现器相关技能的开发。在全球方面,三星电子、LG电子、日亚化学、夏普、SONY、LuxVue、从伊利诺伊大学研究室独立建立的X-Celeprin等等都在Micro LED显现器研制路也都针锋相对。

  

晶元光电副总与发言人张世贤曾经在2016年表明,虽然以晶元光电来说,在磊晶和晶粒的制程部分,Micro LED成功机率高,至于能否在2017年量产出货,则还要很尽力。因为Micro LED体积很小,磊晶、晶粒制程上还需求合作移转设备和体系使用等厂共同开发。

  

而友达光电则是结合旗下的隆达光电来进行Micro LED显现器的开发,Micro LED显现器实验线在2016年现已在隆达光电装置完结,而且打开相关的研制工程。而群创光电也是对Micro LED显现器的生长潜力适当等待,群创光电与同一集团下,由母公司鸿海精细出资的荣创动力(AOT)合作开发Micro LED显现器。

  

鸿海精细除了支撑群创光电全力开展Micro LED显现器之外,也和现已是被视为集团内一员的夏普,联手出资美国的Micro LED显现器开发公司- eLux。

  

不过,与鸿海集团是以资金办法投入所不同的是,夏普是使用其在显现器的出产制作、拼装、低本钱化等等方面所具有的21项专利作为标的,来交换eLux约700万美元的股权。而鸿海部分则是借由旗下群创光电和荣创动力来对eLux进行出资。完结股权分配后,注册在英属维京群岛的Cyber Agent Ventures获得45.45%的份额,而夏普则是31.82%,下群创光电和荣创动力分别为13.64%与9.09%。就份额而言,鸿海集团下的公司共取的了54.55%的股权,也就代表着鸿海虽然直接,但却是实质地掌控了eLux的营运。

  

台湾区域除了收买海外Micro LED显现企业来加快技能的开发外,因为镎创预订2017年下半年开端量产Micro LED显现器所需的Micro LED 芯片,因而,另一方面商场也传出了,韩国三星电子有意以1.5亿美元收买台湾的镎创科技。假如,三星的确能如愿且在时程上顺畅的收买了镎创科技,那么,就有适当大的时机可以满意苹果估计在2018年选用的Micro LED显现器作为APPLE WATCH银幕面板的供应链。虽然虽然三星并不以为Micro LED能替代OLED,但也为了不行预期的改变,三星依旧为了Micro LED显现商场降临而作的预先预备。

  

除了LED小尺度化、提高LED发光才能、战胜巨量搬运课题….等现有的瓶颈困难点之外,另一方面,台湾区域也正在尽力针对Micro LED显现技能所需求开宣布相对一的驱动芯片。根据等待Micro LED显现器可以展示更高的分辨率与颜色饱满才能,因而在单一背板中就有必要置入数量巨大,且尺度更细微化的LED,这时巨量搬运技能就变得十分的重要,一起也是继当本钱的一个要害条件。但怎么让数量如此巨大的LED可以独立操控、独立发光,这有必要仰赖处理速度更快、传输量更大、牢靠度更高、耗电量更低的新一代驱动芯片来完结。

  

由原本就长时刻运营LED显现以及LED照明范畴驱动产品的聚积科技,结合了台工研院的力气,开发Ultra Fine Pitch LED显现用驱动芯片,来补足没有周全Micro LED显现技能的一环。

  

聚积科技早在2014年就现已宣布而且出售Ultra Fine Pitch LED显现器用的驱动芯片,可是关于更高难度的Micro LED显现需求,就有必要要正视现有技能才能的瓶颈点,而且加以战胜,因而在聚积科技现有技能的根底下加快的开发Micro LED显现驱动IC就变成刻不容缓的工作了。

  

整合资源

  

以现在来说,显现业界关于Micro LED显现器的开发情况与进展都十分的关怀,Micro LED显现器是否能如各商场调查研究组织,以及各媒体所猜测与等待的能有快速且巨大生长的潜力,仍是紧系在是否可以打破Micro LED显现器量产时所面临的种种困难,而这些战胜困难和瓶颈却又不是单一工业或单一企业可以单独完结的。

  

综观各区域企业的技能才能,都各有所长与才能,到现在为止,并没有一个国家或区域的企业可以包括一切技能才能。以我国台湾区域来说,在LED和显现器的研制、量产和低本钱化才能,都是抢先其他国家/区域的企业,而且苹果也看好我国台湾的才能,在龙潭建立Micro LED显现器研制工厂,可是台湾区域在资料与设备部分却又力有未逮,因而,现阶段更需求结合台湾区域自动化设备以及很多引进海外资料业者,而且投入资金、人力共同在Micro LED显现器研制的路程上,成为抢先集团中的一员。

  

来历:CTIMES

  

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