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從良率、工藝、轉移及成本分析MicroLED技術

2018-08-31


  據麥姆斯咨詢介紹,對于大多數關鍵的顯示性能,microLED都已經能夠達到或超過OLED。然而,microLED也是一種固有的復雜技術,如果制造一塊4K分辨率microLED顯示屏,則意味著需要沒有一點失誤地組裝并連接2500萬個僅為大細菌尺寸的microLED芯片,且安裝精度需要達到1 um或以下。
  僅這一項挑戰就令人望而卻步,在不久前的2017年初,還有很多其它挑戰看起來也會成為潛在障礙。18個月后,一些組裝技術已經能夠提供接近99.99%或99.999%的良率,小尺寸芯片的組裝效率已經接近或超過OLED。MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)反應器供應商也給出了可靠的規劃路線圖,提供性能和成本滿足行業要求的設備。色彩轉換等其它方面也在不斷發展。

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MicroLED顯示技術的發展

  越來越多的廠商開始展示它們的原型產品。大部分為CMOS背板上的微顯示屏,不過,“大尺寸”顯示屏原型的數量也在增多,無論它們是采用分立微驅動器(如X-Celeprint)還是TFT背板(如AUO和Playnitride)。
  許多廠商仍專注于打造它們首款原型產品,但最先進的廠商已經意識到,將該技術從功能演示推向消費級產品,可能還需要付出比預想更多的努力。其中,驅動microLED比OLED要復雜的多,使用標準低溫多晶硅(LTPS)或氧化物TFT背板可能也不如預期的那樣簡單。

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影響microLED顯示屏良率的主要因素

蘋果公司仍是最有能力將大批量消費級microLED推向市場的廠商
  Sony(索尼)在6年前的CES 2012展會上展示的55英寸全高清microLED電視,是microLED顯示屏的首秀,著實轟動了市場。2014年,自Apple(蘋果)公司收購Luxvue后,Facebook(臉書)、Google(谷歌)、Samsung(三星)、LG(樂金)和Intel(英特爾)等領先廠商紛紛通過大規模內部開發、并購(例如mLED和eLux)、投資初創公司(例如glō或Aledia)進入microLED市場。
  通過分析蘋果公司關于microLED技術的專利申請,發現該公司在2015年左右基本上停止了該領域的專利申請。鑒于這家消費電子巨頭已經組建了一支龐大的項目團隊,并且每年在microLED開發上花費數億美元,這一發現著實令人驚訝。然而,通過進一步的深入分析,找到了蘋果公司可能用于繼續提交專利的影子公司,并表明該公司仍在推進microLED關鍵技術的研發。
  盡管與索尼或Sharp(夏普)等microLED先驅相比起步較晚,但蘋果公司已經是技術儲備最全面的廠商之一,全面覆蓋了與microLED相關的所有關鍵技術。蘋果公司的microLED技術是目前最先進的,仍將是最有能力將大批量microLED產品推向市場的廠商之一。但是,它也面臨著獨特的挑戰:
  它不能因為該技術高度差異化且完美,便引入這項技術,它需要能達到一定規模的量,這使得打造相關供應鏈比其它任何公司都更具挑戰。

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混合鍵合工藝案例

  蘋果公司在顯示屏制造方面沒有經驗,并且,由于其保密需要,其它廠商可以選擇外包的部分,蘋果公司幾乎全部都要進行內部開發,復制技術和基礎設施。

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蘋果公司microLED專利組合分析(專利數據截止2017年12月)

技術發展為降成本進而實現規模制造鋪平了道路,但都并非易事
  關于microLED組裝和像素結構開發了數十種技術。它們的成本和復雜性范圍很大。但是,有一些基本因素可以錨定所有工藝流程。例如,對準決定了裝配周期時間,芯片尺寸不能無限小,外延成本已經在成本降低曲線上經歷了20多年。因此,成本分析可以使廠商將工藝參數優化到更經濟更實際的窗口,并確定有效的降成本策略。
  MicroLED廠商必須了解每種應用的成本目標,并向后選擇工藝,以及每一步的開發,以使其符合成本要求。無法提供合理經濟性的工藝將會被拋棄。如果沒有工藝技術能夠提供合適的經濟性,那機遇將永遠不會落地。MicroLED正在進入技術開發與工業化和商業化之間的死亡之谷。

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直接轉移 vs. 中介層

  隨著技術的進步,microLED有了可靠的成本降低途徑,以在各類應用的高端市場競爭,例如電視、增強和虛擬現實(AR/VR)以及可穿戴設備。采用合適的組裝方案,或能為降成本做出一定的貢獻。
  不過,對于智能手機應用,接近OLED成本意味著可能需要將microLED推向芯片尺寸的技術極限。要取得成功,microLED必須依靠一定程度的價格彈性。它必須能夠提供其他顯示技術無法提供的性能和功能,而且,需要消費者認可其性能和功能具有高度的差異性。
  繼智能手表之后,AR和抬頭顯示(HUD)微顯示屏或將是其首款商業化應用。電視和智能手機應用可能還需要再等3~5年。

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MicroLED顯示屏技術:99.99%良率75英寸8K電視的降成本途徑

MicroLED技術 OLED 顯示屏

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