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Micro LED:显示的“神”来一笔

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-03-18 浏览次数:626

如今,显示已成为信息传递的主要渠道之一,手机、VR/AR设备、可穿戴设备、车载显示、平板/电脑显示以及激光投影等都是新型显示技术的重要应用场景。

作为最大的面板生产制造基地和研发应用地区,中国已成为全球显示产业发展的重要引擎。相关数据显示,过去十多年,中国新型显示产业规模持续扩张。2017至2021年间,中国新型显示产业规模从2758亿元增长至5868亿元,年均复合增长率高达20.77%,2023年产业规模则到达到8559亿元。

其中Micro LED技术发展和产业化推进迅速,市场机会不断增加,吸引了众多企业进入,加快了产业格局的重构。这颗新星在2024年好像格外闪耀。

01、Micro LED的先进

Micro-LED,又称为 mLED 或μLED,由微米级半导体发光单元阵列组成,是一种将电能转化为光能的电致发光器件,可以通过巨量转移批量地转移到驱动电路基板上,驱动电路基板可以为硬性或柔性衬底。然后利用物理气相沉积等方法在其上制备保护层和外接电极,最后进行封装。其中LED是由II-VI和III-V族化合物,如GaAs( 砷化镓 )、GaP ( 磷化镓 )、GaAsP( 磷砷化镓 )、GaN( 氮化镓 ) 等半导体制成的,其核心结构是由p型半导体和n型半导体材料形成的pn结组成的。

当对LED施加正向电压时,通过电极从n型半导体和n型半导体经过分别向空间电荷区注入电子和空穴,并在结区复合发光。Micro-LED显示技术就是在微型发光二极管(LED)的基础上进行微缩化与矩阵化,其单个发光单元尺寸在50 μm以下,且较高密度地集成在芯片上。

Micro LED是LED显示屏微缩化至微米级的显示技术,具有两大特点,一是采用高像素密度的二维Micro LED阵列;二是每一个像素都能够寻址控制和独立驱动发光。

Micro-LED 是新型显示技术与发光二极管(LED)技术二者复合集成的综合性技术,其具有自发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作的优点,被认为是最有前途的下一代新型显示与发光器件之一。Micro-LED 因其体积小、灵活性高、易于拆解合并等特点,能够部署在现有的从最小到最大尺寸的任何显示应用场合中,并且在很多情况下它将比液晶显示 (LCD)和有机发光二极管(OLED)显示发挥更独特的效果。与LCD、OLED相比:

自发光,效率高;功耗低,约为LCD的10%,OLED的50%;亮度高,比OLED高30倍;超高解析度, 超过1500PPI;色彩饱和度高,120%NTSC;响应速度快,纳秒级;对比度极高;可视角度宽;无缝拼接可实现任意大小尺寸显示;使用寿命长达10万小时以上等。

Micro LED 显示面板的设计理念是将 Micro LED 芯片直接作为显示像素点,以此作为成像的基本单位,从而实现图像显示。与 LCD、OLED、QLED 相比,Micro LED 显示具有显著优势,例如:亮度可达到 10^7 cd?cm-2,远高于其他显示方案;工作温度范围为-50~120 摄氏度;适应尺寸无限制等等。

02、国内头部企业

2024年开始,天马旗下天马新型显示技术研究院(厦门)有限公司举行Micro-LED产线项目首台设备搬入仪式。该项目是深天马于2022年投建的从巨量转移到显示模组全制程Micro-LED 产线,目前按既定规划时程实现了首台设备搬入,标志着深天马在Micro-LED显示领域迈出里程碑式的一步。

天马早在2017年就开始涉足Micro-LED技术领域,技术方面不断取得突破,多次荣获国内外各类奖项。2021年,深天马联合上下游100多家厂商发起成立了行业首个Micro-LED生态联盟;2022年,公司又投资建设了国内首条Micro-LED全制程产线,打造全行业领先的Micro-LED技术创新研发平台、产品应用开发平台及全行业开放的科研成果转化平台。天马Micro-LED研究院副院长席克瑞早前提到,公司计划明年点亮投产天马Micro-LED产线,目前已经打通70%—80%的量产化工艺技术细节,预计明年将点亮投产,未来将满足小批量的需求。

对于应用场景方面,天马微电子研发中心、非显业务部总经理、Micro-LED研究院院长秦锋此前表示,Micro-LED是一个全新的技术,目前所有的场景形态都可以尝试,未来还有可能拓展至新的应用场景。

天马正在加快推进Micro-LED领域技术和工艺的开发,目前已在高PPI、透明、曲面、窄边框、透明度可调等技术方向取得重大突破,具备行业领先的技术能力,并与全球头部车企、国内顶尖PID终端厂商、头部消费品牌客户均展开创新项目合作。天马近年来在SID、CITE、ICDT等国内外重要专业展会上,陆续展示了全球最高PPI拼接单元Micro-LED显示屏、全球首款>70%透明度的小像素间距Micro-LED显示屏、全球首款内弯半径达5mm Micro-LED显示屏以及全球首款高分辨率中尺寸Micro-LED显示屏。此外,在天马2023年11月27日的全球创新大会上展示的1.63英寸430PPI主动式Micro-LED显示屏,具备高清晰色彩加高效能等特色,可广泛应用于包括车载、智能穿戴在内的众多下游领域。

2月20日,年产2000万套硅基显示芯片、模组及Micro LED驱动芯片设计服务项目签约落户浙江湖州莫干山高新区。据悉,该项目投资方为数字光芯,总投资额约2亿元,计划建设研发中心及项目总部和硅基显示驱动芯片产线。项目整体达产后,预计实现年产值约5亿元、年入库税收约4000万元。

数字光芯成立于2019年,主要为硅基显示驱动芯片行业提供的集成电路晶圆,这是一种硅基微显示(尺寸在1.3英寸以下的显示器)芯片,主要包括硅基Micro LED、硅基Micro OLED、和硅基液晶LCoS等。

数字光芯于2023年11月完成亿元级A轮融资,融资资金主要用于高制程国产硅基显示驱动晶圆大规模量产工作,以及团队扩张、完善研发流程和部门化分工。同年10月,数字光芯成功调试并点亮中国首颗Micro LED硅基驱动汽车像素大灯芯片,像素超过16万个。

2023年6月27日,成都辰显光电有限公司总投资30亿元的Micro-LED显示屏生产基地项目签约成都,将建设全球首条TFT基Micro-LED显示屏生产线,项目预计2024年底建成投产。此前辰显光电已在成都建设了Micro-LED试验线。今年2月22日,辰显光电投资的全球首条TFT基Micro LED显示屏生产线已进入快速建设阶段,目前,企业正与相关部门一同,全力推动项目建设,力争今年2月底完成项目封顶,届时企业将入场进行核心生产厂区装修。

在生产线打造上,辰显光电目前已基本完成生产线设备下单,其中已有部分设备交付,剩余设备预计今年年中全部交付。辰显光电专注于Micro LED显示技术研发和产业化建设,已成功点亮4.78英寸、14.5英寸、29英寸、58英寸、88英寸和102英寸TFT基Micro LED产品,并已突破混合驱动、巨量转移及修复等关键技术。

重庆康佳已建成了国内第一条全制程的巨量转移中试线;国内最先进、最全面、检测能力最强的MLED检测中心;建成了MLED芯片量产线和MLED直显量产线。目前芯片产能约2400片/月;商显完成1000㎡/月生产线。作为国内重要的显示产业基地,重庆各家重点企业持续加力产品研发,不断推出新产品。在2023年新型显示全产业集群完成产值769亿元的基础上,重庆今年将着力补链强链,加快MLED产业化步伐,推动重点企业从超高频、超高清、柔性等方面提升面板性能,拓展显示面板应用场景,助力电子信息产业集群持续较快增长。

2023年3月,据DIGITIMES报道,业内人士透露,中国最大的LED外延片和芯片制造商三安光电将投资达79亿元人民币(12.4亿美元),在其位于中国中部的生产基地建立Mini LED 和 Micro LED产能。消息人士称,三安光电将建立的年产能包括161万片基于氮化镓的Mini LED/Micro LED外延片、75万片基于砷化镓的外延片和8.4万片用于4K显示器的Mini LED背光单元(BLU)。

三安光电已经成为苹果、三星电子和TCL的Mini LED背光应用供应商。在Micro LED研发方面,三安光电已经与中国的OLED面板制造商维信诺科技成立了一家合资企业,并与中国的LCD面板制造商华星光电成立了另一家公司。中国的EMS供应商闻泰科技凭借多年制造汽车半导体元件的经验,已经涉足开发和生产用于汽车显示屏的Mini LED背光液晶面板和Micro LED面板。

三安光电近两年加大在第三代半导体领域的投入,已形成LED芯片、微波射频、电力电子、光技术等四大业务板块。一位行业资深人士说,展望2024年,LED芯片行业存在一些反弹机会。“三安光电主要资源投入到半导体领域,对LED芯投入相对变少,在竞争对手‘抱到大腿’并增加投入的情况下,需要平衡好LED芯片与半导体业务,才能更好巩固行业地位”。

1月31日,京东方华灿光电珠海Micro LED晶圆制造和封装测试基地项目封顶,该项目占地约217亩,投资约20亿元,将在2024年9月点亮首款产品,计划今年12月量产,未来将实现年产Micro LED晶圆5.88万片组。据集邦咨询的数据,2023年Mini LED背光应用产品的出货量将从2022年的约1700万台增长至2100万台,Micro LED芯片市场规模有望成长至约3200万美元。另据GGII(高工产研)预计,2025年全球Mini LED市场规模将达53亿美元,年复合增长率超85%;全球Micro LED市场规模到2025年将超过35亿美元,2027年有望进一步突破100亿美元大关。
 

 文|半导体产业纵横 米乐

 
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