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Micro LED透明顯示加速走向大眾

來源:中國電子報        編輯:ZZZ    2024-04-01 09:02:48     加入收藏

Micro LED透明顯示是Micro LED技術發展的創新之一,從一項充滿科幻色彩的前沿顯示技術,到終端應用落地在商業、車載、生活等豐富多彩的場景中,Micro LED透明顯示屏正在加速走向大眾。

  編者按: 自2024年以來,Micro LED透明顯示迅速走紅。聯想推出全球首款透明Micro LED屏概念筆記本電腦Think Book,三星展出首款透明Micro LED電視,利亞德發布平板電腦大小的透明Micro LED屏幕……

  Micro LED透明顯示是Micro LED技術發展的創新之一,從一項充滿科幻色彩的前沿顯示技術,到終端應用落地在商業、車載、生活等豐富多彩的場景中,Micro LED透明顯示屏正在加速走向大眾。為此,《中國電子報》記者專訪了顯示領域的專家和企業代表,共同探討Micro LED透明顯示產業和技術的發展趨勢。

  受訪人:

  關積珍 中國光學光電子行業協會發光二極管顯示應用分會理事長

  盧長軍 利亞德集團副總裁、智能顯示研究院院長

  李漫鐵 深圳雷曼光電科技股份有限公司董事長

  朱斌 南京洛普股份有限公司首席科學家

  吳振志 深圳市奧拓電子股份有限公司副總裁、 LED顯示事業群總經理

  Micro LED透明顯示有兩個技術難點需要攻堅

  記者:Micro LED是如何變得透明的?與傳統LED透明屏有怎樣的技術差異?

  

 

  中國光學光電子行業協會發光二極管顯示應用分會理事長 關積珍

  關積珍: 透明屏在傳統LED顯示應用領域里并不陌生,傳統的LED燈條屏早已規?;慨a和應用。而Micro LED透明顯示屏是Micro LED技術發展的創新產品之一,其與傳統LED透明屏有本質區別。透明Micro LED是在透明TFT玻璃基板上采用Micro LED發光芯片實現高透過率的Micro LED顯示。近期通過對基板的創新等方式,出現了LED晶膜屏等新產品,在商業顯示和廣告等領域得到成功應用。

  利亞德集團副總裁、智能顯示研究院 院長 盧長軍

  盧長軍: Micro LED之所以能夠做到透明,主要是因為Micro LED尺寸很小,幾乎為透明狀,且其使用的是透明玻璃基板,透過在玻璃基板上制備線路,并將LED貼片到玻璃上便可以形成透明顯示屏。

  在此過程中主要會面臨幾項技術難點:首先,需要根據LED的特性對Micro LED的線路及驅動進行特別設計,還要考慮相應的電路補償以及線路對于透光率的影響;其次,將Micro LED完美地上件到玻璃,會極大地考驗轉移和焊接的工藝、良率和效率;最后,如果LED太小,晶片的發光效率太差,也會造成透明LED屏亮度不夠,因此,如何達成上述技術的平衡,十分關鍵。

  南京洛普股份有限公司 首席科學家 朱斌

  朱斌: Micro LED顯示技術就是在LED的基礎上進行微縮化與矩陣化,其單個發光單元的尺寸通常在微米級。Micro LED透明顯示的原理就是將Micro LED芯片鍵合在透明基板上,使得顯示屏整體具有透明的特性。透明基板是導電玻璃或聚合物材料,具有較好的透明性能。Micro LED芯片通常由紅、綠、藍三種LED芯片組成,也可以是通過藍光激發量子點產生紅色和綠色。每種顏色都可以獨立控制。通過控制Micro LED芯片的電流改變亮度和顏色,以達到呈現顯示內容和調整顯示效果的目的。

  深圳雷曼光電科技股份有限公司 董事長 李漫鐵

  李漫鐵: Micro LED透明屏與傳統的LED透明屏有著本質差異。

  傳統的LED透明顯示屏主要是LED燈條屏,通過安裝在玻璃幕墻后面,可以達到透明顯示的效果。后來在傳統LED燈條屏基礎上,通過對基板的創新,產業也在不斷推出新的LED透明屏產品,例如采用透明柔性薄膜的LED晶膜屏等。而Micro LED透明顯示屏則是在透明的TFT玻璃基板上,采用幾十微米的Micro LED發光芯片,通過COB封裝,實現高透過率的Micro LED透明屏。

  記者:自2024年以來,透明顯示的熱度居高不下,眾多廠商紛紛將自家的Micro LED透明顯示產品推向大眾視野。實現透明Micro LED需要攻克哪些技術難點?

  朱斌: Micro LED芯片越小,就越容易成就更好的透明顯示效果。Micro LED透明顯示的痛點其實不在于實現透明的過程,而在于Micro LED技術本身如何升級。針對Micro LED透明顯示,主要有兩個方面的技術難點需要攻堅。

  一是巨量轉移。傳統的LED芯片是通過固晶機邦定到基板上,其芯片尺寸通常在0.1毫米以上,固晶機的精度在10微米的量級。但是當Micro LED芯片在幾十微米甚至幾微米時,就超過了固晶機的精度極限,效率就非常低了。巨量轉移就是在這個背景下被提出來的。

  巨量轉移對于轉移數量、轉移速度、轉移精度、轉移良率和轉移成本等有極高要求。由于Micro LED具有較高的像素密度,因此,相對于其他顯示設備,Micro LED顯示設備所需組件數量和轉移速度需要大幅提高,轉移良率也要求在99.9999%以上。同時,巨量轉移成本極高,約占產品總成本的20%。目前,產業開發的Micro LED巨量轉移技術主要有粘彈體印章、激光剝離、滾軸轉印、靜電、電磁、流體自組和化學剝離等。

  二是巨量檢測。由于Micro LED芯片的尺寸達到微米級,已經無法使用傳統的探針接觸電極的方法供能點亮LED芯片,業界傾向于使用類似光致發光等無接觸方法向Micro LED注入能量,繼而對其實現光學和光譜學檢測,以解決Micro LED微型化后生產鏈路中的工藝控制和良率監控難題。

  李漫鐵: Micro LED透明屏的技術難點一方面來自TFT玻璃基板本身,包括滿足Micro LED要求的TFT器件技術、玻璃基板上高載流能力的覆銅技術等;另一方面源于Micro LED發光芯片的尺寸僅有幾十微米,必須采用巨量轉移技術、激光鍵合技術、巨量維修技術等,但目前這些技術都還遠沒有成熟。

深圳市奧拓電子股份有限公司副總裁、 LED顯示事業群總經理 吳振志

  吳振志: 透明Micro LED的技術難點基本來自Micro LED技術面臨的挑戰,首先是巨量轉移技術、Micro LED芯片良率等問題,其次才是玻璃基板良率、玻璃基板過電流能力等技術難點。另外,對于大尺寸Micro LED透明顯示屏來說,分光分色的工藝和方法也需要取得突破,以解決大尺寸顯示色差問題。

  Micro LED透明顯示承載著更大的想象空間

  記者:Micro LED被視為未來新型顯示技術的代表性技術,Micro LED和透明顯示兩項技術的結合情況怎樣?目前,Micro LED透明顯示的布局情況如何?該技術是否被主流廠商看好?

  關積珍: 近年來,Micro LED成為顯示行業發展的主要熱點,被視為未來新型顯示技術的代表性技術。國內外傳統LCD領域、LED領域以及半導體領域的企業都高度關注該技術,并在相關技術和產品研發上積極投入,但目前已成功將Micro LED和透明顯示兩項技術有效結合的企業并不多。

  李漫鐵: 韓國和中國臺灣地區的個別顯示企業正在布局Micro LED透明顯示技術,國內相關LCD、OLED面板企業也在布局,但技術難度和應用場景是Micro LED透明顯示技術發展的兩大制約。

  吳振志: 傳統LCD面板企業,如三星、京東方、華星光電、群創、辰顯等,具備TFT產線技術和玻璃面板供應鏈資源,相對更容易攻克透明Micro LED技術。

  朱斌: 從企業方面來看,目前正在布局該技術的企業比較多。例如,傳統LED顯示屏企業利亞德正在研發透明Micro LED項目。除了LED顯示屏企業外,京東方、華星光電、天馬、維信諾等面板企業,以及部分電子終端企業,如三星、TCL、康佳、聯想等也在積極參與。此外,半導體、汽車零部件等跨界玩家對該技術也有興趣。

  盧長軍: 利亞德正在對Micro LED透明顯示屏進行布局。利亞德不只是將Micro LED技術應用于透明顯示,還會將其應用于更多元的產品領域。一方面,借助Micro LED的技術優勢,帶動各項顯示產品的視覺效果實現全面升級;另一方面,Micro LED技術的不斷降本增質,也有助于我們的產品進入更廣闊的消費市場,為行業打開全新的增量空間。

  記者:與透明OLED顯示技術相比, Micro LED透明顯示有哪些優勢?Micro LED透明顯示更適合應用在哪些領域?對其市場趨勢有怎樣的判斷?

  盧長軍: 從顯示效果來看,相較于OLED顯示技術,Micro LED在具備高透明度的同時,還具備高亮度、高對比度。Micro LED可以做到至少1000尼特亮度,以及150000∶1的對比度,而OLED的亮度目前在200~300尼特,這使Micro LED更為適合AR和VR產品。從使用壽命及顯示性能穩定性方面來看,相較OLED,Micro LED更穩定且使用壽命更長,長時間使用后不會有畫面殘影的問題,也不容易出現故障或壞點。

  Micro LED透明顯示屏有著巨大的發展潛力和廣闊的市場空間,這份信心和判斷來源于兩方面:其一,技術應用場景廣泛,只要生活場景有顯示應用的地方或是安裝玻璃的位置,都可以是透明Micro LED應用的領域。Micro LED透明顯示屏讓玻璃不再只是玻璃,而是承載更大想象空間的顯示產品與內容載體。例如,AR/VR和汽車玻璃就十分適合用Micro LED透明顯示屏。通過Micro LED透明顯示屏,人們不僅可以觀看自己想看的內容,還可以透過屏幕,看到屏幕外的真實環境。其二,隨著工藝不斷成熟、產能不斷擴大、成本不斷下降,利亞德有望推動Micro LED透明顯示屏的性價比不斷躍升,從而進入更廣闊的消費市場。

  朱斌: 因為LCD不能主動發光,需要有背光板的輔助照明才能顯示多彩的畫面,所以之前市面上的透明屏一般只有OLED和LED兩種。

  相比透明OLED,透明Micro LED更適合工程顯示,因為工程顯示會在固定區域有長期不變的底色或者圖片文字等,而OLED技術使用有機化合物發光,隨著時間的推移就會在顯示屏上留下不能恢復的烙印,因此,透明OLED尚未被廣泛使用在工程產品方面。Micro LED使用微米級的無機二極管發光,這使得Micro LED具有高亮度、長壽命和更廣泛的色域空間等技術優勢,且Micro LED使用無機物發光,長時間的靜態畫面也不會出現灼屏現象。此外,OLED的使用環境一般在-30℃~85℃,而Micro LED則可以在-100℃~120℃之間工作,對環境的適應性極高,這個特性也使得Micro LED透明顯示屏可以適配一些特殊應用,比如汽車玻璃。

  李漫鐵: 與OLED等其他透明顯示技術相比,Micro LED透明顯示最大的優勢是在實現高透過率的同時,還可以實現高亮度。Micro LED透明顯示屏高透過率、高亮度的顯示特性,特別適合于商業廣告顯示、車載顯示等應用場景。目前幾家布局Micro LED透明顯示的企業,在車載顯示方向上投入了大量的研發力量,透明Micro LED在車載顯示領域可能會有較快增長。

  吳振志: Micro LED透明顯示屏既具有玻璃的通透性,又可以實現清晰顯示,如在車載顯示、玻璃櫥窗、金融柜臺、觸控交互等方面存在極大的應用優勢。OLED透明顯示雖然也可以實現相似的透光效果,但是受限于顯示材料的特性,無論是產品壽命、發光亮度還是拼接尺寸等方面都不如Micro LED產品,Micro LED可以輕松實現超長壽命、超高亮度和更自由的大尺寸拼接。

  Micro LED透明顯示的市場需求將明顯提升

  記者:Micro LED透明顯示是否存在應用局限?如何平衡Micro LED透明顯示的顯示效果和透明度?

  吳振志: Micro LED透明顯示如果需要更好的通透性,就會帶來對比度的降低,對于一些專業的顯示領域,例如高端廣告顯示等應用,Micro LED透明顯示還是無法滿足其顯示需求。

  李漫鐵: 要在透明度與顯示效果間實現平衡非常困難,高透過率與高顯示效果的高對比度本身就是一對矛盾體,需要采用合適的技術來平衡這個矛盾。

  Micro LED透明顯示的效果極易受背景和環境光等因素影響,很多顯示細節無法在透明顯示上呈現。要平衡好Micro LED透明顯示效果與透明度的最簡單有效的方法是在不同的環境光亮度條件下進行不同Micro LED亮度的自適應調節,實現在不同環境光亮度條件下最佳的顯示效果,在保證透明度的同時,提升顯示效果。另外,還可以將玻璃基板上的線路涂覆黑色,在不降低透過率的情況下,提升基板本身的對比度及對環境光的吸收,從而提升顯示效果。

  盧長軍: 與OLED透明顯示無法平衡亮度和透明度不同,Micro LED透明顯示的特性就是又亮又透,不用在亮度和透明度方面做取舍,反而是要依據使用場景選擇最適合的亮度。但Micro LED透明顯示更適合大尺寸應用,因為產品尺寸越小就越難做成透明,原因在于不僅需要材料縮小,相應的玻璃基板、電路也要更加精密,如今這部分能力還需要持續提升。

  朱斌: 廠商在平衡Micro LED透明顯示的顯示效果和透明度方面,一般會根據應用場合的不同選擇不同的基板,以此調整透明度和對比度的比重。比如,天馬就推出了兩款針對汽車應用的透明屏和帶有淺灰色基底的半透明屏。此外,像素密度也會影響透明度,像素密度越高,畫質就越高,但透明度會有所下降。不過,車載顯示、玻璃櫥窗、金融柜臺、觸控交互這些應用領域一般不會對畫質有太苛刻的要求,可以適當犧牲對比度、亮度和色飽和度。

  記者:當Micro LED透明顯示終端產品在各大消費電子展上頻頻亮相,是否預示著“透明顯示”的專屬時代即將來臨?距離Micro LED透明顯示市場需求爆發還有多少路要走?

  關積珍: Micro LED技術本身還在發展階段,工藝、可靠性、成本等還有許多問題需要解決。Micro LED透明顯示屏作為Micro LED技術的創新產品,雖然有獨特的顯示特色,但其適用范圍仍然存在一定的局限性。要想成為普適性產品,其技術成熟度、可靠性和成本等方面還有待完善。

  盧長軍: Micro LED透明顯示目前存在的最大局限依然是成本問題,這也是制約著Micro LED顯示技術發展的重大瓶頸。隨著越來越多廠家入局Micro LED透明顯示,技術將越來越成熟,市場體量也將越來越大,隨之而來的是成本的下降。預計未來3到5年,將是透明Micro LED的爆發期。

  朱斌: Micro LED透明顯示的技術鏈可分為芯片端技術、共性技術、裝備技術以及顯示端技術四大類,這四類技術都有攔路虎,并且Micro LED還面臨OLED這樣強勁的競爭對手。

  終端制造商一般會偏向于更具備量產穩定性的技術方向。目前來看,各廠商僅僅展出了Micro LED透明顯示樣品,市場上并沒有批量產品出貨。Micro LED透明顯示的市場爆發需要一個過程,讓其成為能夠被廣泛接受的、質量穩定的、價格親民的產品,而非高端化定制產品。目前來看,多家廠商已經將Micro LED的量產時間設定了在2027年,這也有望成為Micro LED透明顯示的量產節點。屆時,Micro LED透明顯示一定會給人們帶來耳目一新的視覺產品,家庭、汽車、展廳、商場等不同場景下都將有其身影出現。

  李漫鐵: Micro LED透明顯示市場的需求能否爆發,主要取決于技術的成熟以及成本的降低。一方面,需要突破TFT玻璃基板技術、巨量轉移技術等瓶頸,這些技術問題至少還要3年以上才能逐漸解決;另一方面,Micro LED透明顯示受限于產品良率問題沒法大批量生產,產品成本目前居高不下。未來,技術的成熟將促進產品成本的下降,屆時Micro LED透明顯示將在現實領域找到屬于自己的一席之地。

  吳振志: Micro LED透明顯示市場需求的爆發更多還是受限于Micro LED技術本身。相信隨著Micro LED技術的發展,Micro LED芯片的尺寸將越來越小,玻璃基板技術也將更加成熟,再配合TFT技術、燈驅合一技術等的加持,Micro LED透明顯示屏的技術升級進程將加快。預計未來3到5年,Micro LED透明顯示的市場需求將明顯提升。

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