现场实录(二):2020全球Mini&Micro-LED显示领袖峰会

2020-08-19 11:14 来源:慧聪家电网

<新一代Mini-LED显示驱动平台及Micro-LED驱动技术探讨>

耿俊成(北京集创北方科技股份有限公司LED显示事业部总经理)

各位嘉宾下午好,我来自于北京集创北方科技公司,今天下午由我来向各位专家来汇报一下集创北方在Mini和Micro-LED驱动芯片上面的一些路线和研究的方向。

今天我的报告主要分成四个部分,第一个部分是Mini和Micro-LED技术演进,第二部分是集创北方支持Mini-LED显示技术显示的现有产品,第三部分是为更小分辨率的Mini-LED显示屏,我们在研发什么样的新产品,最后一步是关于Micro-LED驱动技术的一些探讨。

这张图横轴是显示的点间距,纵轴的话是LED显示三个最主要的模块,就是灯珠、基板和驱动IC。在1.0以上的间距里面的话我们首先看灯珠是以单灯的方案为主,另外COB的话和四合一方案也有一定的份额,到了Mini-LED里面的1.1—0.7这部分的话也有单灯的方案,但是COB和四合一的比例就在逐渐上升。一般认为到0.7以下,单灯的方案虽然说还有很多厂家在做,但是单灯的方案已经不是主流了,主流是COB和四合一的方案,但是更小间距,0.4以后的话普遍认为会是以倒装COB为主流。基板这个部分现在显示的主流都PCB的基板,但是PCB基板的话我们如果以量产这个成本角度来考量,到P0.4的话基本上也都是极限了,接下来到后续的发展也有不同的方向,目前的话是以TFT的玻璃基板或者是硅基板现在有一定的应用。

然后从驱动IC的角度来讲,1.0以上的这种小间距的话以集创北方为例,普遍应用的是32M的2055,和64M的2065是共阳的方案。到了Mini的话就是0.7—1.0这个主要是用的我们共阴的2069。0.7以下,就是0.7—0.4的话传统的行业分开的这种2019+2069的方案在布板上就有困难了,应用比较多的是2210行列合一的方案。0.4以下我们针对这方面的话有更高扫描更高集成度的产品,这个产品的话目前在研发中年底的话可以有送样。

这张图节是针对Mini和Micro-LED几个技术特点做一些对比.从倒装芯片的角度来讲Micro-LED是50微米以内,从30微米到几个微米,然后Mini是50—200微米,从分辨率的角度来看的话像素分辨率的角度,Micro-LED是0.3毫米以内,Mini通常是指像素在0.3毫米到1毫米之间。从基板的角度来讲也讲了PCB的Mini的话还是会普遍运用PVB的方案,到了Micro-LED的话会有TFT的玻璃基或者是硅基的方案出来,驱动电路这一块Mini-LED是传统扫描式的电路为主,到Micro-LED这边的话会有不同的方向,比如说AM的方案,或者是一些Micro-IC的方案。从应用领域上来说的话Mini-LED还是针对现有LED大屏的扩展以商显为主,到Micro-LED的话应用范围就会扩的比较大,从大屏的显示到消费类的手机,到一些近眼的AR、VR的应用都有可能。

第二,讲一讲集创北方现有的IC方案,现在我们的客户可以做到从1.0—0.4,从小间距过渡到Mini-LED主要是解决以下四个问题:

第一,功耗。

第二,成本,这两个都和像素的数量息息相关,成倍的增加,还有的话给PCD的设计也增加了大的难度,最主要的部分其是显示效果,到了Mini领域里面对电流、通道的一致性和片间的一致性要求非常高,另外的话在小电流导致的寄生电容带来耦合的现象也会非常的突出。一些常规的方案在1.0以上的小间距里面应用,还勉强可以接受,但是到了Mini里面显示的非常差,这些的话都在芯片设计里面做很多细致的动作。

典型的稍微大一点间距的以0.7—1.0应用里面,目前市场上集创北方的方案还是以2069为主,然后是行业分开的方案。到了更小间距的话行业分开的方案布板已经布不下了,然后的话我们推荐的是2210的方案,这个方案目前最小可以到0.4,这个是我们客户做的一款0.46的板子,背面的话都是2210。2210这个是合一的,每个通道上每个芯片上是有24个通道对应8列,4个芯片的话可以组合起来形成64×32的点阵,通过这个分布的话芯片也会比较均匀,所以整个屏的发热点也会比较均匀。

这个是今年年初在荷兰展ISE展会上的客户做的显示屏,应该来说1.0以下的方案大部分是用的2069,一部分用的2200,利亚德这边是定制的IC,刚才讲的是Mini-LED显示的0.4以上的方案,我们针对更小的间距也有一些新的产品会今年年底出来。

主要的特点有几个:

第一,高扫描、高集成,我们的扫描会做到90以上,或者是128扫,通道的话会到300个通道以上,另外支持高灰阶,我们可以做到60扫下面的真实的16比特。然后电流的话也会到100微安甚至更小,另外的话支持实时检测,里面还有节能和EMI的非常的小。这个年底会推出来,除了刚才我提到的一些高集成以外里面还会集成图像处理的功能。

最后一个部分的话讲一讲针对Micro-LED做的一些尝试。到了Micro-LED的驱动电路的话会有不同的方向,用原来的PM还是采用AM的方案现在大家还有一些讨论。AM主要要解决两个方面的难题:

第一,发光效率的问题,我们知道芯片工作在线性区的话他的发光效率是最高的,如果工作非线性区的话发光效率比较低,发光量比较严重。

我们首先如果采用AM的方案他的电流就会非常小,电流密度就小,就有可能热到非线性里面去,所以的话如何来解决低电流密度下面的一个高的发光效率的问题,这就是AM需要解决的问题。另外一个就是如果我们采用AM的方案通常会采用调幅的方式调灰阶,或者是调幅与PAM的结合,但是如果是PAM的话调电流的同时带来波长的变化,这个就是我们说的色偏,这个部分也是需要解决的难题。

针对Micro-LED的话我们做的几种方案,第一个方案是传统的驱动方案,这种借鉴原来LCD的驱动或者是OLED的驱动做出来的方案。这个方案有SourceDriver,GateDriver或GOA,然后的话基于这里面说的不平衡的问题通过这些方面或者是放到Driver算法的补偿可以解决,这是一种方案。

另外的话我们也有跟客户的话配合做Micro-IC的方案,也就是说灯驱合一。灯驱合一有两种,一种驱动IC和灯放到同一表面上,这个的话主要问题就是因为驱动IC尺寸的会比较大,放到这边的话会影响到显示像素的进一步减小,还有一种方案把驱动IC潜入到基板里面了,这种灯光的形式叫做EDS,就是把那个驱动电路的芯片埋在基板里面,这个基板的正面就是接LED灯,背面的话会有管角焊盘,这样的话我们做了2118的方案,四合一的,这个就是做四合一的灯珠就很像,就是一个小的模块。但是这个模块本身是在驱动的,然后我们在生产的时候就可以把模块直接贴在PCB板上,这样生产的难度很低的,除了四合一的方案我们也有做更高通道和扫描的方案,像2196节是96通道加上两扫的方案。

我们回到Micro-LED和Mini-LED的对比,我们的优势就是除了LED显示以外还有LCD和OLED设计的团队,这个里面用到的显示的相关IP的话得有现成的产品,所以不管是整合性的驱动还是AM、PM这一部分都有相应的准备和尝试,也非常欢迎和各位专家合作,大家一起把技术往前推,往市场上推出来更多更好的产品,谢谢!

<莘庄“芯城上海城市副中心>

岳崇(上海市闵行区莘庄镇党委副书记):

各位专家、嘉宾、企业家朋友们:

大家下午好!

非常荣幸有这样的机会受邀参加我们的国际显示博览会。大家可能也会有点奇怪,刚才主持人介绍的时候就也认不出我们的名字,为什么在浦东新区在国际博览中心我们的闵行区地方政府来参加这样的展会?

我简单介绍一下背景,展会的主办方——舜联智库是注册在我们莘庄镇的企业,这一次我们是和同事一起到这边来,跟各位专家我们的大咖进行交流和学习,同时也为我们的舜联智库做一个站台,也代表舜联智库代表莘庄镇非常感谢大家来参加我们今天的展会。

那今天刚才听了非常专业的知识的介绍跟讲解,应该说听的还是有点晕,但是我们觉得不放过每一次学习的机会,我们就这个机会想代表我们全镇30万的人民受他们的委托也在这里把我们莘庄镇在这里做一个推介和分享。

开始之前在这里有循环的播放宣传片,我们是来自闵行区莘庄镇,闵行是位于我们整个上海的西南部,莘庄镇是我们闵行区区委区政府所在地。

“莘”读Xin,我希望大家能够记住是我们莘庄镇,是有这样的称谓。

今天想着重我们接下去作为这里面产业发展的主导的方向,就是我们集成电路产业从这样的角度给大家做一个推介,我想大概是分3个方面,一个是我们“心”规划,第二个是“莘”优势,第三个是“芯”未来,我们先进入第一部分。

莘庄,很多从其他城市来的朋友不一定很熟悉,应该说他的出名最早是有亚洲最大的立交桥,现在也是有这样的美誉,同时也是我们上海第一条轨道交通地铁一号线莘庄镇就是始发站,所以我们如果在上海出行乘坐地铁的话不断给你播放“本次列车的终点站是莘庄”。事实上我们在国外来到我们上海的话,虹桥国际机场也是位于闵行区,是在兄弟街镇,但是离莘庄的距离非常远。

回到我们40年前,莘庄也是非常典型的农业化的区域,也是主要的产粮的地区,主要发展是看农业看经济作物的种植业。到2020年应该说莘庄已经是交通非常的便利,四通八达。地铁最早的一号线,现在也有地铁的5号线、12号线还有未来规划当中的嘉闵线,应该说公共交通非常便利,高速我们临近沪杭,我们S20的外环线。从上海到江浙一带,长三角地区都要从莘庄这边经过,也是交通的要道。同时在我们讲的亚洲第一的莘庄立交的旁边,我们结合地铁一号线轨道交通的站点的开发,我们正在建设一个非常具有地标性质叫做芯天,未来会有60万平方米,会基于我们的商业、办公、住宅、以及综合交通枢纽于一体的大型的地铁的工程是由我们的上海的国企、上市城开和香港香港鑫融基集团联手打造的,预计是在3—5年呈现给大家。

所以说我们非常独特的地理优势决定了我们莘庄发展的速度,而说到莘庄也有发展的高度,按照我们上海2035年城市总体规划的布局,我们莘庄是作为上海的城市副中心,作为这样的定位来进行打造。

在这里跟大家分享小实验,如果大家有拿到上海地图的话大家可以折两下。其实它的折的中心点就在我们莘庄镇,所以莘庄是我们上海市地理位置的中心,这个是我们比较引以为豪的。现在按照上海市的规划,应该说我们也变成了一个真正的中心,作为上海市的城市副中心。

我想如果大家对上海有所了解,像我们上海的徐家汇,应该都是我们先后作为城市副中心去打造的,现在给大家呈现出来的是一个非常现代化或者说非常时尚的一个区,我们未来的莘庄比他们会更好。

整个上海是要建设卓越的全球城市,创新之城,人文之城和生态之城,所以我想我们莘庄作为其中的城市副中心,也一定承担了更多的职责,我们莘庄发展的潜力是非常巨大的,充满想象的空间,非常令人期待,这是我讲的第一部分。

第二部分,我也想讲讲我们的“莘”优势。今天的莘庄,我们说已经是宜居宜业,优学乐活这样的一个主城区。这里也有我们最好的投资环境,还有最优的人才和技术保障,特别是我们也有最好生活的配套,如果用一句非常通俗的话来讲,我们莘庄这个地方要地有地,要房有房,要配套有配套。

同时可能我们各位企业家也比较感兴趣的,如果我们需要相应的配套政策我们也是应有尽有,什么是要地有地要房有房呢?主要还是体现出了我们对于发展这样一个产业非常巨大的决心。

从前面介绍当中,大家也能感觉到我们现在既然是城市的副中心或者是城区,它的土地资源是非常稀缺的,我们都应该按照城市来打造,但是我们还是在土地资源非常紧缺的情况之下,预留了我们的产业发展用地。

所以,我们按照城市副中心的规划,我们制定了一轴两核这样的一个空间布局。北核心我们称之为圆中之城,我们规划了一个总面积达到了123公顷的商务区,总的建筑面积186万平方米,目前可出让的土地还有298亩,这是我们的商务区,这是实景的图片,目前已经有一些企业和开发商入驻,其中标红色的是已经出让的土地,现在剩下蓝色的区域最最核心的中间的白色区域有一个春生湖,就在我们莘庄商务区的西侧我们还预留了130亩研发用地,非常适合我们研发类甚至制造类的企业在这里进行办公、研发。

同时,我也讲到了前面我们在南核心,也就是我刚才说的天荟,我们莘庄地铁1号线枢纽的区域,我们的地和房应该说给大家充分的进行了预留。第二个我讲到了有配套,应该说这是体现我们一个区域整体或者是综合竞争力非常重要的体现。

交通我刚才也讲到了,在我刚才说的莘庄商务区这样一个区域范围之内,我们正在建设的是由我们一个总的2600套的社会租赁房,可以就近的提供给我们入驻园区的企业他们人才来使用,同时我们还有仲盛、龙之梦等商圈,应该说商业氛围也是非常的浓厚,生活非常便利。

同时,我觉得我们最最值得称道的是,因为我们是区委区政府的所在地,所以大量的教育、卫生,还有我们公共服务的这些资源统统都聚集在我们这个区域,我们现在一共有48所优质的学校,包括我们幼儿园、小学、初中、高中等等,有很多也都是我们的百年名校,不仅是我们闵行区,甚至也是上海市很多的居民梦寐以求的学校。

我们的医疗机构,我们有三级医院等等,在这里应该说有非常好的生活上的享受跟配套的服务。

同时我也讲到说要政策,莘庄在闵行区的总体定位来说或者地位上来说,我们是整个闵行区,可用的财力我们是最佳的一个镇,而闵行区是仅次于上海浦东新区的,在上海市排名第二。

所以,我想通过这样的一个关系,大家就能够体会我们在最近很多的产业政策,我们的财政扶持,应该说也是非常有底气的。大家也看到这上面有一个数字,今年整体受到疫情的影响,整个经济的发展应该说还是举步维艰的情况之下,我们镇里面还是非常坚决的,也是非常有力度的拿出了5000万的财政资金,作为我们扶持集成电路产业的发展,这个是我讲到我们的“莘”优势。

第三部分,我想是一起憧憬一下我们美好的“芯”未来。大家刚才讲到很多的芯片、集成电路、显示等等,5000万也是一个非常不小的数字,所以大家能够感受到我们对于打造集成电路产业高地这样一个坚定的决心。

大家在今天展会的材料当中,看到我们有一个宣传的政策,大家如果仔细看在今年我们正式出台了一个有关集成电路产业发展的一个莘十条政策,这个也是我们在上海市来说,甚至可能也是全国唯一或者第一个镇级层面出台的一个集成电路的政策,而且我们这个政策与我们现在国家级和上海市级的产业政策进行叠加的,也就是说你既可以享受我们国家级的政策,市级的政策,同时也能够享受我们莘庄镇的政策。

借这个机会简单的把我们这个政策当中一些比较核心的内容,给大家做一个分享,一个对于研发的奖励,我们可以看到企业下一年度研发总投入的10%进行补贴,最高补贴可以达到1000万。

第二个是对于税收的扶持,所以对于首次入驻莘庄的集成电路相关产业,我们给予3年期的政绩财力全额扶持。

还有就是我们租金的补贴,对于实际租赁我们镇里面提供的本镇范围之内的办公用房,我们给予租金补贴。此外我们还有最高达到120万元发展壮大的奖励,还有最高100万元研发机构建设的奖励等等。

这几点我就不在这里多谈,欢迎大家在会议之后和我的同事们进行洽谈,他们今天都在这个地方,他们也是非常的专业。讲企业的服务,怎么样用心、用情,也是非常用力的去服务,应该讲我们还是有底气的。

所以,大家如果有任何的需求,欢迎大家与他们进行进一步的对接。同时我也想在这里对接一下,目前已经在我们莘庄镇里面集聚部分集成电路相关的产业,我想可能大家有一些有所了解,像我们的艾维电子、图正、零零智能等等的企业,如果大家有机会和他们进行一些合作和交流,也可以听一听他们对于我们莘庄镇的一些想法,他们是实实在在已经在我们莘庄镇发展,同时也是在逐步的壮大。

如果我上面所说的一些情况,有不实的地方他们一定会告诉你,今天我们这个展会的主题是屏观世界、智享生活,如果说显示科技是我们智能生活的一个眼睛,那我们所说的集成电路或者说我们的芯片行业,应该就是智能生活的心脏,它将会引领我们整个产业飞速发展,刚才很多专家也讲到。

那么,我想我们莘庄将会以最大的诚意,来打造我们的“芯”产业,启航“芯”历程,为我们显示科技的优质企业乃至整个行业提供更强的推动力。莘庄真诚的期待我们各位行业精英的到来,让我们一起共创我们的新未来,谢谢大家。

<新型显示技术的市场、技术及策略分析>

林麟(英富曼显示部门高级分析师):今天很高兴受主办方的邀请能让我们公司在这边与大家分享探讨关于Micro—LED等新型显示市场方面的动态,我是来自英富曼下属的Omdia显示部门高级分析师林麟,请允许我稍微花一点时间介绍一下我们公司。

右边这个品牌大家初看也是有点陌生的,其实我们是IHSMarkit,那IHSMarkit大家会比较熟悉一些,在科技领域的报告产出是非常多的,也比较有名一些,去年的时候英国公司英富曼收购了IHSTechnology的团队,我们有此一起归并到英富曼,然后一起经过重新与英富曼旗下的一些分析团队进行重组整并推出了新的品牌叫做Omdia,读起来有点拗口,不用管他,大家只需要记住我们的报告和服务就可以了。

事实上我们进入这个新的品牌之后,工作本身没有发生任何的变化,团队也没有任何的改变,报告的质量依旧如初,服务也依旧棒棒的,左边的是我们的皮肤,这张皮换了还有我们邮箱的后缀变了而已,言归正传,我今天带来的内容主要分为两大部分,一个是关于量子点,一个是关于Micro-LED,今天的主题主要是Micro-LED,但是我们觉得量子点同样也是非常有潜力的新型显示的技术,所以我觉得有这个必要趁这个机会与大家一起分享一下对于新型显示技术的一些看法,尤其我看了议程也确实没有别的讲师有提到关于量子点的内容。

首先我们就从量子点开始谈起,我们知道韩国的两家大的面板厂担心LED都逐步的在退出大的LCD的领域,其中三星就比较明确的把自己发展中心一部分重心转到了量子点技术上面,我们可以看到三星推出的量子点电视机产品等,我们预测到2023年之后整个市场可以达到1500万以上,除了三星之外中国的整机品牌没有落下,包括TCL海信都在积极布局量子点的产品。

现在我们来看成长的优势,尤其还把与白光OLED作为了比较,我们可以看到从市场占有率来看和成长率角度来看,量子点的TV的出货率都是超过了白光的OLED,当然需要说一下这边的量子点仅仅是量子点膜的LCD。

超过白光OLED更主要的原因还是价格上相比于白光的OLED是有一定的优势,但可以看到营收的角度来看就不如出货量那么美好,就是因为目前量子点的电视机主要是量子点膜,在背光这边做了调整,整个器件结构还是LCD的结构,既然是LCD就很难逃出每年降价的宿命。正如现在的大尺寸的LCD电视机一样的,出货量应该没有增了,但是面积在增加,营收是缓步下滑的,怎么摆脱营收下滑的魔咒,就要从这里面寻找一些方法,现有的量子点原理上分为光致发光和电致发光,我们可以看到绿色虚框和红色虚框的都是属于光致发光,绿色是现在已经有一些量产出货的,那红色也在开发之中,我们可以看它的结构,我可以很明显的看出从复杂到一点一点简单,不同的是你看出来的结构是越复杂,恰恰是生产上相对来说很容易,因为基本采用现有LCD的那一套生产,我们可以看到最左边在背光方面做调整,其他的部分基本上都是LCD,红色部分的话就是用量子点作为彩色滤光片来用,本质上也还是一个LCD的结构,那如果要把营收重新撑起来我们觉得就走到最后一步,那就实现电致发光,相当于现在的真正的OLED的有机发光材料作为显示,那样的一看是结构简单,但是营收可能会增长比较明显。

刚刚有提到量子点作为彩色滤光片,我们研究了一下整个制程,现有的方案来说绝大部分还是套用LCD的彩色滤光片的制成,基本上是完全套用了,这种方法好处是成熟,量产工艺比较成熟,几乎没有学习周期比较短,,缺点效率是不太高的。业界来说也有开发喷墨打印的方式做量子点的色滤光片,好处很明显,就是简化了制程,那掩膜版的可以减少甚至没有,材料的利用率也会高很多。缺点当然是得要有设备投入了,所以另外一个缺点可能是整个像素点的大小也有一定的局限。

这一页的话是我临时加进去的,昨天看到一个新闻,三星显示会从明年2021年开始真正量产QD的OLED,当然我们并不非常确定他所要量产的QDOLED是什么样的结构,从以前了解到的结构,用量子点做彩色滤光片,光源是蓝光,我们当时的分析是认为这个方案未必是最佳的方案,或者说未必是很有竞争力的方案,大尺寸器件要做顶发射本身是比较困难和复杂的,掩膜版会增加,用蓝光来做底光源,因为蓝光的发光效率不太好的,所以可能会使得整个功耗有明显的上升,所以我们的评估是未必有很大的竞争力,三星昨天竟然发布消息是要量产,我想三星从来不是一个会打无准备之仗的公司,所以我们也在密切的追求是不是又有了什么新的技术方面的突破,我们还在追求,也请大家同步的一起关注我们的消息更新。

接下来,我们就进入到Micro-LED的部分,这边很多展示大家看看就可以,因为今天整个的展馆里面也有很多Micro-LED的产品,大家可以去看看,Micro-LED从结构上来说有三种,横向、垂直和倒置的,那在发展之初的话横向是最被广泛采用的,但是随着被器件亮度要求的不断提升,实际上发展到现在基本上后两者才是真正的主流。倒置这种方式实际上从结构上来说是比较适合Micro-LED的,因为不需要导线的工艺,在经过巨量转移之后可以大大减少加工的时间,但是有利也必然有弊,因为Micro-LED颗粒非常小,所以一旦倒置之后两个电极之间的距离过近,也就是PN节直接的距离过近,如果C这个距离过短,突破了整个制程工艺极限之后引起电极之间的短路,大大增加了不良率。

垂直方式的话就没有这部分的问题,垂直和倒置方式究竟怎么样主要还是取决于厂商的选择。

Micro-LED大家都知道最大的目前的工艺难点在于巨量转移,除了转移另外一个大问题是检测和修复,并且没有任何一个公司可以保证转移成功率在100%,目前来说转移之后主要出现的问题会集中在间距、芯片本身不良和引线,目前修复的工作主要耗时大约在1分钟左右,包括把坏的芯片拿走一系列的操作大约1分钟,我们算过一个4K左右的分辨率的TV来讲,即便转移的不良率达到了99.99%,还是会有将近2488颗不良点产生,如果要用一分钟的时间修复的话整个耗时要超过一天半,这个速度和效率在量产上很难接受。

目前业界在积极推进的,把修复的时间缩短到每颗十秒左右,这样可以实现的话修复同样1K,2K的屏可以控制在7个小时以内,仍然比较长,但是比之前已经有了大大的进步。

三星电子的整个工艺链的流程,可以看到整个生产制造流程里面最核心的部分还是在于反复提到的转移修复和检测。

这边讲完了很多条条框框的技术我们看一下市场的预测情况,这一部分供大家参考,我们列了很多各种各样的应用以及到2027年的出货的预测,那可以看到基本上从两头开始发展,一个小的可穿戴,大的就是TV,可穿戴很显然比较小,里面的芯片颗粒数也会比较少一些,转移过程中产生的不良的几率也会小很多,整体的良率提升很高,所以从小的方面开始起量,这就像LED的背板工艺,LTPO这种差不多,苹果手表上开始先用,然后逐步往手机发展,现在比方说AppleWatchSeries5就用了LTPO,三星接下来会采用LTPO的智能手机

TV是另外一个受关注的点,整个市场的占有率市场的保有率占有率是比较高的。我们通过对拜访了很多厂商了解了制作过程之后做的模型,那大家可以先忽略QNED,直接就看Micro-LED和WOLED之间的对比,我们觉得Micro-LED在大尺寸TV上还有很多路要走,但是我们要从乐观的角度看待,毕竟WOLED在发展之初当年也是走过Micro-LED这条道路的,直到现在到了越来越接近价格被普通消费者接受的程度,所以这个需要整个业界共同努力。

以上就是我的报告,谢谢大家。

Mini—LED于背光领域的机会与挑战

谢志国(佛山市国星光电股份有限公司副总经理):大家上午好!

我来自佛山市国星光电,报告之前介绍一下公司,我们专业从事于LED的封装和模组的应用的企业,今天我给大家带来国星光电在背光领域我们的一些技术和产品,我们今年也在展区展示相应的产品,接下来我给大家介绍一下课题,关于Mini-LED在背光领域的一些机会和挑战。分三个部分,第一部分就是Mini背光的结构,第二部分是Mini背光技术,第三个是国星光电在Mini背光的一些技术的开发优势。

我们从第一部分开始,Mini背光的结构,Mini,Micro,我们讲的是Mini在背光的应用,大家可以看到这次展会有很多的LCD和高端的8K、4K都在的Mini概念,Mini也在两年迅速发展,从刚开始的技术开发和应用跑的非常快,Mini背光我们看到在UDE展出的电视和超高清显示屏,首先这个超清就结合TV,Mini背光主要显示那些地方节是形成一个高的对比度,Mini背光可以实现一个动态高的对比高,这是优势,而结合QD技术可以实现高的色域,目前背光领域是最佳接近IEC2020背光的技术,这个是Mini简单的技术原理。

这个是背光,LCD是整个光源和加光学的透镜这个是均匀的照明,整面的亮暗,而我们的Mini背光将整个背光区域进行分区的划分,每一个小的区域都可以实现动态调整,这样的话我们就可以实现动态的局部区域的亮暗的调整,从而形成一个高的对比度。

结合一些现在的超薄的背板,柔性电路板,同样可以实现这个结合LCD4K、8K同样可以显示达到和OLED相媲美的效果,同时带来更加低的成本优势,这个就是Mini背光在显示领域的带来的效果。

Mini背光+QD膜目前是在背光领域最接近于IEC2020宽色域的显示,由于可以动态进行调整,结合驱动技术可以实现高的动态调整效果,形成一个高的亮暗的对比度,同时我们可以实现超薄的背光源设计,从ODE一直到ODE5和8都从传统的OD28、OD30要轻薄非常多,在拼接的时候也可以实现无缝拼接,可以实现大的尺寸的背光。

因为这些Mini技术的显示带来的效果,所以目前在TV背光电视机上Mini背光做到OD5和8就可以,但是我们这样的厚度比我们传统的OD28、OD30也要轻薄很多,在车载和监视器,尤其是在电竞显示屏和显示器上,可以实现高的对比度,在实现轻薄OD2-OD5也有很大的应用。

另外再往下就是我们在一些平板上也会实现OD1一毫米的应用。国星光电经过这么多年的发展,国星光电的产品在背光非常齐全,这个在我们展厅上也有展示,我们的传统背光上应用侧背光的器件和直下式背光器件,在传统的背光器件下面我们也进一步针对不同的应用我们有蓝光、抗蓝光、高色域的满足各种各样的需求。

这个是我们国星光电在整个背光应用领域的产品布局,第一部分是我们的侧背光,应用在高端的轻薄的大尺寸电视机和监视器上,直下式背光在TV上得到一些应用,今天主要讲的来自于第三部分,我们的Mini刚才讲了在笔记本Mini的COB,我们在车载的Mini的COB上和电竞显示屏上,和MiniCOB和MiniSMD的解决方案,在TV上我们实现的是MiniSMD5-OD5以上的Mini的方案。

第二部分就是Mini-LED技术的挑战,Mini-LED的背光技术关键我们要在实现超薄显示的背板的成本,主要是芯片要在较大的间接率的排布下,通过芯片或者器件的一个光学设计,在一个较小的混光距离下是均匀的一个出光,并且是可以进行调控。

国星光电在Mini背光技术上我们有两条技术路线,从我们的产品上也可以看到,一个是基于Mini-COB加上QD膜可以实现超薄的优势,同时我们还有另外一个方案就是Mini-SMD,Mini的小型化的器件,因为分离式器件这样它的亮度和性价比上会比Mini-COB有更好的性价比,在一些更大尺寸的电视机对厚度要求没有像笔记本电脑和监视器要求那么轻薄的情况下,这是在大尺寸电视机上一个很好的解决方案。

Mini-SMD主要是两大平台:

1、小功率的0.1瓦以下的一个产品

2、稍微功率高一点的0.3瓦中小功率的器件

0.1瓦是为了实现高的器件密度,也就是可以提供更细的一个分区的方案,比如我们75寸可以2万多颗,65寸1万多颗;0.3瓦的产品我们可能只需要五六千颗就可以实现一个距离照明。

我们关键的技术就是三大关键技术:

1、光学设计的谋定工艺。

2、光学设计曲面设计。

3、透明的结构实现大角度。

这是我们Mini-SMD器件的一个整个的概括。就是说可以实现一个比传统的LED灯珠更大的发光角度。结合一个目前SMD成熟的封装工艺,可以实现高可靠性、高性价比,结合颗粒膜来达到一个非常好的效果。

这就是我们其中一款低功率的0.03瓦的一个器件,它运用在OD5的情况下,P就可以做到8和9,它和传统的LED器件相比有两个方面,常规的器件的角度可能大概在120-130,我们通过光学透镜的设计可以把它的角度拉到140,这样的话在P值8到9这块就可以实现均匀的照明。

上面部分是我们在MiniSMD的三款器件,针对不同尺寸、不同P值的要求实现多少颗的解决方案。

下面就是我们在MiniCOB上一些关键的平台,MiniCOB主要有两个,一种COB,一种COG,五大技术,实现一个多层的PCB线路板和玻璃基板,大型高精度的固晶,Mini的倒装工艺的固晶焊,AOI在线检测和大面积封装胶技术,主要就是围绕这些关键的技术点进行一个开发,来实现Mini的COB和COG的产业化。

这是我们MiniCOB针对平板和笔记本电脑基于PCB线路板的一个方案,高精度倒装焊接,这个就是实现一个在P值1-5在05、09、06这种背光的芯片实现一个PCB的反的MiniCOB。

第二个就是我们有一些像曲面的显示需要柔性的、可弯曲的,我们也开发了柔性的显示,这样跟传统的PCB可以实现更好的柔性显示,可以在曲面上得到自由的一个曲面的造型。

接下来就是另一款COG的方案,COG刚才说了就是玻璃基板,因为玻璃基板它具有可以实现一个更大的尺寸不变形,第二可以实现更轻薄,跟传统的PCB板它线路可以做得更精细,这样它的成本也会下来。更重要一点是结合这个COG技术的话,驱动方案也是从PM被动的驱动向AM这种主动驱动来进行跨越,实现一个更加细分的区域控制,实现更高的对比度,这是我们在Mini的COG的一个方案,这是玻璃基板上进行一个Mini背光的模组,这样可以看到,这个图上是我们针对整个笔记本电脑做的一个整个的玻璃板实现了一体化的封装。

这是整个Mini-LED在背光应用做的一个技术路线,在SMD这个背光路线上,我们的路线主要是朝着围绕QD5TV这个主流运用的技术下,我们在我们的点进去,越来越大的曲率去做,也就是把我们曲线的角度做得越来越大,在保持曲率不变的情况下实现间距的增大和功率的增大,这样的话整个系统的成本的下降。

在MiniCOB的方案,我们其实又出现了细分,像笔记本电脑和MODI的时候,我们主要是朝着ODI这个曲率下也是把它的间接率加大,降低它的系统成本。另外在玻璃基板,我们为了实现更高密度的控制和更高的一个分区,朝着更小的P值曲率去开发。

刚才讲了,这是Mini的一些解决方案。接下来讲一下国星光电在Mini做的一些技术上的开发优势。

国星光电的Mini背光技术主要是有一个超薄、大角度出光、一致性及作为封装企业要关注的可靠性。

1、超薄,实现的技术路线有轻薄的PCB板、柔性线路板、COG方案,这是基于不同的线路板的一个解决。

2、大角度,从器件层面把角度做大,另外为了更好的角度,我们也结合芯片层面,把芯片的角度进行一个优化,进行一个大角度的出光。

3、同时在Mini背光上更重要的就是一个波长和电压的一致性,我们也是在芯片层面怎么去实现更加均匀的波长的控制,来实现均匀的一致性。像Mini背光里面通常要求1.5nm-2.5nm,这样对整个背光的芯片的要求其实是要求很高的。

4、为了保持好的可靠性、亲密性,在整个大面积的亲密性的封装的研究有用过不同的封装工艺,解决COB的亲密性,这是我们开发的基板的封装工艺的技术。

同时,COB集成了很多倒装的芯片,在线的检测和修复确实有很大的一个问题点,所以我们也自主进行设计,做了产品进行开发这种对亮度和一致性及进行在线检测的技术的开发,可靠性,同时我们对芯片层面,当芯片尺寸进一步缩小,间距越来越小,正负极也小,那在这个条件下容易漏电,那怎么去解决这个问题,我们从芯片层面也从基板的层面进行防水、防槽的设计来达到我们整个封装产品的积极性。

那为了提高我们的Mini的良率,我们特别在包装和焊接的工艺上我们也做了大量的工艺和设备的一些开发,通过倒装工艺来实现的良率的提升,这个是我们开发的一些技术和封装的设备。

好,谢谢大家。

玻璃基板持续创新,助力新一代显示技术>

崔文剑(江西沃格光电股份有限公司技术总监):感谢主办方给大家这么好的平台一起交流,感谢这么多的听众来到现场,欢迎大家到我们的展台上可以看一下。

前面的话很多的博士也讲了很多的Mini-LED这一块,我这边是沃格光电,我们主要做的玻璃的加工,介绍玻璃基的Mini-LED。

报告从5个方面来跟各位交流:

第一,Mini-LED的起源和发展的历程。

第二,从Mini-LED相关的参数和指标也对比。

第三,在玻璃基在Mini当中的定位是什么。

第四,沃格光电在玻璃基的能力和工艺。

第五,Mini制程做一个拆分。

2012年Sony发表的55英寸“CrystalLEDDisplay”采用了MicroLEDDisplay技术,55寸的显示屏上用了622万颗的LED,多么巨大的量,耗时难度大,当时Micro-LED的定义在100微米以下,Micro-LED和Mini-LED区分,小于100微米定义Micro-LED,大于100微米就是Mini-LED,实际上在制程的能力逐步发展以后,Mini-LED越做越小。其次,Mini-LED逐步的发展成熟以后,应用就会扩展到背光直显等区域,虽然说Mini比Micro-LED的间距很大,但是也会涉及巨量转移和检查修复。第二个Mini&Micro-LED的参数对比,在这里有传统的TV的LCD、OLED到Mini&Micro色域相差的话还是蛮大的提升,Mini&Micro-LED可以达到120以上,Mini-LED和Micro-LED的参数对比度是百万级的,反应速度是纳秒级,速度非常快,温度特性在正负100~200℃,之间,寿命长。

玻璃基在Mini中定位在哪里,我们列一下TFT-LCD上下都有两个基板玻璃,实现的主光、RGB、彩色滤光片,那放到OLED这里,有机发光实现的RGB,在Mini-LED有分两个,直显,蓝光下面的那一块,上面的话有加CF这一块,这两种,目前就只有两种模式,那我们做的蓝光下面的玻璃基板。如何在玻璃基上做线路,如何在玻璃基上打孔,几千个、几万个,一直细化,甚至到以后的话就打几百万个。

铜线在PCB、塑料、玻璃上附着力在玻璃上是尤其的难,还要做调整。Micro-LED做到最后相当于Mini的直显,就是三色的Mini-LED,根据不同的玻璃上的厚度,我们现在可以做到50μ以下,4.5代线PCB的话拼接的话可能尺寸比较小一点。玻璃基的制程流程:开料、微孔、中间的激光的打孔处理、PVD纳米金属膜沉积、压膜、黄光曝光显影、PVD无机物保护层等工艺过程。

首先第一个开孔的话我们就把需要的尺寸开到4.5代的尺寸,开到7.92,再一个的话是在激光钻孔,可能根据玻璃的尺寸厚度不一样,有的可能是0.1,有的可能是0.4,现在是1.8、0.7,这个部分都在做,根据这个最小的可以做到10的级别。接下来就是双面玻璃的成铜,用PECVD的方式,膜厚可以慢慢改善,黄光的制程最小线宽和线距是8,精度高,相当于是TFT的制程里面的精度。

对Mini-LED制程在蓝光上面RGB就是直显了,然后加上封装就可以了。在玻璃基有个QDCF,针对量子点,我们有多种方式去封装。也可以做成不同形状的,圆型的,甚至可以放在灯上面。

玻璃基需要不同的厚度,可能1.8、0.7、0.6,或者是0.1的,这个是我们的减膜时刻。所以如果减的很薄时候,可以把孔打的非常的小,最薄可以做到25微米玻璃基板的厚度。可以有CPI的同步,包含一些OCE的可以做成折叠,这是AG的工艺。

大概介绍这么多,有时间接下来交流。

主持人:谢谢崔总的分享,开放一个问题。

提问:我是雷神光电的,我想问一下COG技术现在是比较新的技术,您说探讨的部分可能有很多,目前技术的难点是在哪个地方,多久的时候这个技术会成熟?再就是说在产品的制成过程中有很多的困难点,良域的问题是如何得到提升的。

崔文剑:玻璃这一块难点两个:

第一,铜的附着力在玻璃基上可能把他附着力做的足够强,因为大家知道如果说附着力不好的话可靠性不好的,我们花了半年的时间专门研究铜的附着力。

第二,开孔,在玻璃上开孔,要开几百万颗这样的小孔,他的效率,包括在孔壁上铜附着力比在表面更难,那就是指数级的,这个是两个难点,行业内要突破这个很难。

<Mini&Micro-LED的显示应用)

邱云(京东方科技集团股份有限公司显示与传感器件事业群CTO组织技术企划部副总监):大家说上午好,我今天报告的题目是Mini&Micro-LED的显示应用。

报告分两大部分,第一部分从半导体显示技术的产品分析Mini&Micro-LED未来发展的潜力和方向,第二个部分就是BOE在Mini&Micro-LED开发的产品和技术,以及未来技术的把握。

首先我们来看一下半导体显示技术在不同的产品级的渗透的情况,从显示来看的话比如说VR对于显示的速度要有高分辨力、高的刷新率,对于AR来说的话要需要高的亮度和体积小,穿戴来说的话第一诉求是低功耗,我们戴手表的时候是必须充电的,待机的时间在一周或者是两周以上,甚至更长,另外对于外形有一定的要求,因为手表有一些造型是希望圆形的,或者是能结合人手腕的形状。

车载诉求高的性能、好的稳定性、安全是第一要考虑的事情,随着近几年汽车的发展大家对类似的造型方面提出新的诉求,比如说做曲面的形状或者是瀑布状的显示,另外还有一些透明的诉求,那从下面这几个的技术来看TFT-LCD,目前看LCD还是一个很主流的技术,那对于大尺寸来说的话Micro-LED或者是Mini-LED能解决LCD的产品在超大尺寸方面的空白,因为大尺寸的显示一方面是受限于玻璃基板的尺寸的限制,另外太大的尺寸100寸以上,不管安装还是进电梯的过程中都会存在问题。

整体来看的话TFT-LCD目前是从产业链和技术比较成熟的,那我们看未来几年显示技术发展的趋势,TFT-LCD到2025年从出货量来看大概是在65%的左右,从面积来看的话在5年以后仍然在90%上的市场份额,所以可以看到在未来的几年LCD因为产业成熟度以及好的性价比,及优良的显示特性仍然是最主流的技术,那我们今天看Mini-LED和Micro-LED,最成熟的技术怎么能支撑于现在LCD的发展,首先看看Mini-LED能给Micro-LED带来哪些技术升级。在衡量一个显示产品的特性的时候通常是用6个维度来做考核:

1、满足至真至美的画质,

2、拥有越来越低的功耗

3、实现功能融合的解决方案

4、达到最佳的性能价格比

5、具有引领时尚的气质

6、有利于人类健康,疫情开始以后很多网课,大家对于在线教育和观看手机的时长越来越长,对这方面越来越关注,我们认为Mini-LED背光,已经比较成熟的技术,可以在LCD性能提升方面带来大的技术升级,BOE这几年也在Mini-LED背光方面做了很多规划,结合于我们现在的LCD的产品,我们基于玻璃基的方案来进行我们的Mini-LED背光开发,认为有一定的优势,可以实现多峰区的超高对比度,峰区数的话因为高精度的线路的特新性,峰值区数可以做到一千以上或者一万以上的峰区数,高峰值亮度也有有低的亮度,可以实现百万级的对比度的特性。

BOE在进行Mini-LED背光开发过程中我们具有以下几个特性。

第一,我们是基于玻璃基的,利用现有的SPD产线方面做了工艺优化与升级,最大的话现在可以实现65寸TV,3板的灯板的制作与设计,这样的话就能保证有具有最佳的光线一致性,没有平衡穆拉,像PCB板的尺寸的受限在做一些背光的拼接过程中如何从光学方面去解决这个问题也是比较大的问题,另外玻璃具有更好的拼接度和散热性,信赖性方面以及后续的稳定性方面具有自己的优势,此外我们采用都是采用主动式的驱动方案。

他在合理的成本区间的范围内能实现超高的精细化的峰区数,可以做到5000甚至一万以上的技术峰区,我们认为对于TV产品来说未来5000甚至一万应该是一个更好的选择,此外就是他可以在较低功耗的情况下实现高的亮度。

我们去年也跟(英)合资成立了公司他能提供一体化的从玻璃背板的制作,基本的走线设计,包括LED的转移,我们转移的速度达到每秒100颗以上,这样也是在生产效率以及量产性方面也了很好的确保,这个是我们Mini-LED背光对于现有的LCD产品的支撑,LED其实是主动发光的器件,用来做直接显示方面也有一些自己的优势与特性。

目前从全系列从小到大都做了相应的Mini-LED背光的技术开发,很快也有产品会导入市场。

除了在背光方面的应用我们认为Mini-LED的显示,在这方面也有很大的优势,现在随着大家对于显示的要求越来越高,显示无处不在,超大屏时代是在逐步来临,现有的解决方案还是有一些需要提升和优化的地方。比如说现有的投影会受环境光的影响比较明显,也有灰尘的影响,包括传统的LED像素间距比较大,还有信赖性的问题,以及我们现在也对客户提供的LCD拼接的方案,虽然现在可以把A-A的边框做到0.8毫米甚至以下,但是仍然还是有一些拼缝可见的问题,我们认为Mini-LED显示应该是后续的比较好的选择。BOE现在也在进行Mini-LED的相关技术开发,在今年年初的CES展上,我们也展出了相应的一些产品,我们现在认为Mini-LED有以下几个优势:

首先我们的方案也是基于玻璃基的工艺进行的,对表面的黑化处理做了专题的研究,我们能在比较低的功耗情况下,实现较高的峰值亮度,在1000、2000甚至4000以上的一个峰值亮度,另外就是我们结合精细的一个工艺能力,像刚才也说到微米级的玻璃基加工能力以及整体化的转移的方案,可以是P值做到0.4毫米以下的水平。

基于以上,我们可以给客户提供一个高亮度、高对比度,并且通过AM的一些驱动方式,在低灰阶下有一个比较好的表现力。另外就是具有低功耗、无屏闪、小间距的一些特性,可以实现洁净、自然、真实的健康显示的一个效果。

看完了现在比较接近于产业化或者已经可以产业化的Mini-LED背光或Mini-LED显示的技术,我们也来看看Micro-LED的一个技术,这也是这几年大家比较关心的一个热门技术。LED其实已经发展了很多年了,刚才也说到包括2012年索尼的Micro-LED的产品的推出,其实到现在还没有大规模地进入到有产业化的阶段。

从2015年开始,Micro-LED是一个很热门的话题,经过这几年的发展,特性、转移等很多技术方面它其实已经取得了很大的进步,但我们认为它还是在一个技术发展的阶段。刚才也提到了,即使过几年以后,Micro-LED的成本和白光OLED的成本比还是有一个17倍的价格差距,我们认为就是经过大家的共同努力,应该在三年以后2023年左右它可以达到一个成熟期的水平。

我们在进行Micro-LED发展的过程中是以这样一个思路来进行的,就是我们在一些平台化的通用化技术的发展的前提下、基础之上,我们是希望把我们的技术资源和应用场景结合来进行Micro-LED的技术开发,因为一个显示技术我们不能脱离于它的应用场景和它的显示应用来单独地去考虑它的一些技术开发。所以我们以这样一个思路来看,就是把整个分为技术端和应用端两个大的方面。

我们首先看看应用端,应用端它会有不同的一个应用场景,比如VR、AR,穿戴、IT、TV商显等不同的应用场景,对于显示的特性要求是不一样的。

像VR、AR和TV商显在尺寸、分辨率、功耗方面要求不一样的,不一样的要求会导致有不同的规格输出。我们可以看到,尺寸可能在1英寸以下,最大的要做到100英寸以上,亮点、分辨率和功耗的诉求也是不一样的。

我们如何能把Micro-LED现有的特性最大地发挥出来,能发挥出它与现有的OLED和LCD的差异化的地方,比如说它在透明以及柔性方面独到优势,我们如何把这些规格与技术结合起来去做一些发展与考虑?

我们整体的思路,第一,把基础的技术做好。另外,我们也希望跟上游和下游一起去合作,从整个应用端把技术端拉动去做这么一个产业化的技术开发。

我们这边认为TFT它是驱动Micro-LED的一个最佳的选择,因为它不光是从技术成熟度,还有它从大面积化都是有自己的优势的。BOE在过去这些年的一个积累中,也积累了相关的背板驱动设计的一些供应能力,包括光学电线相关的一些器件研究的能力,另外就是我们从VR、AR小尺寸包括到大尺寸的TV,不同应用场景的一些特性方面,我们也有了一个比较深度的了解。所以我们是基于以上把市场端、应用端和技术端能拉通,并且联合上下游来共同推进Micro-LED的产业的发展,相信我们基于以上的思路,在大家共同努力下,Micro-LED应该也会像Mini-LED背光和Mini-LED显示一样尽快地会导入到产业化的过程中。

以上是我们在做以上三个技术的一个整体的思路,就是希望一个有节奏地通过不同的技术成熟度,先导入,先积累的一个思路,去做我们相关的一些技术研发。

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