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作者：鵬程
就在最近，天馬Micro-LED產線全制程順利貫通。作為下一代顯示技術，Micro-LED被譽為顯示家族的“六邊形戰(zhàn)士”，它具有高亮度、高對比度、壽命長、低功耗等優(yōu)點。天馬自2017年開始布局Micro-LED技術，聚焦高PPI、高亮度、高透明顯示等技術方向。如今，備受矚目的 Micro-LED 似乎已然站在商業(yè)化的門檻前。
?01、顯示技術的變革：從CRT到Micro-LED
1897年，德國物理學家Karl Ferdinand Braun發(fā)明了陰極射線管（CRT），這是世界上最早的電子顯示器。憑借此項發(fā)明，其獲得了1909年諾貝爾物理學獎。1939年，美國生產出了世界上第一臺黑白電視機。隨著技術成熟，CRT被廣泛應用于電視機和計算機的顯示器，且屏幕越來越大，顯示效果越來越好，但存在笨重、尺寸受限、不能移動等缺點。液晶的發(fā)明開辟出顯示技術新領域。
1888年，奧地利植物學家斐德烈·萊尼澤（Friedrich Reinitzer）發(fā)現(xiàn)了一種隨溫度變化而在固液之間轉換的中間態(tài)，這種物質具有液體的流動性，同時在光學上表現(xiàn)出晶體的各向異性，被稱為“液晶”。1968年，任職美國RCA公司的G.H.Heilmeier發(fā)明了采用動態(tài)散射模式的液晶顯示裝置，主要用于手表、計算器、傳呼機。1971年，德國科學家Helfrich與瑞士科學家Schadt發(fā)明了扭曲向列模式液晶顯示，應用于手機、電視、電腦、平板顯示。為擴大顯示面積，匈牙利科學家Brody隨后發(fā)明了有源矩陣（AM）薄膜晶體管（TFT）驅動LCD，開啟了現(xiàn)代TFT液晶顯示大門。
TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示）應用廣泛，是目前最成熟、產業(yè)鏈最完整的主流顯示技術。其顯示原理是利用電壓控制液晶分子的排列，進而改變光的偏振性能，實現(xiàn)圖像和文字的顯示。1987年，鄧青云博士發(fā)明了OLED（有機發(fā)光二極管），被譽為“OLED之父”，從此，OLED技術正式登上舞臺。這是一種具有多層有機薄膜結構的自發(fā)光器件，相比于液晶，其最大的特點在于自發(fā)光，無需背光源，該特點帶來了許多優(yōu)點：自發(fā)光帶來的色域控制、視角控制都優(yōu)于LCD；由于不需對光路進行偏振，因此發(fā)光效率也顯著提高，響應時間快，色域更高，對比度高；去除了背光源，有效減薄厚度、降低質量；而且現(xiàn)在的技術可以將電路板涂布在柔性薄膜上，將整個OLED顯示屏柔性化，這是LCD所不能做到的。這些性能的優(yōu)勢可以滿足許多新興的消費需求，使得OLED成為發(fā)展迅猛的新一代顯示技術。
近年來，基于氮化鎵（GaN）的發(fā)光二極管顯示器件被廣泛應用于新一代顯示技術的開發(fā)。其中，尺寸在20~200μm的LED器件通常被稱為迷你發(fā)光二極管（MiniLED），尺寸在50μm以下的LED器件被稱為微型發(fā)光二極管（Micro-LED）。（注：現(xiàn)在其實對于MiniLED、Micro-LED芯片尺寸大小，各家企業(yè)表述各不相同）
MiniLED顯示器本質上還是LCD顯示器，但采用了更小的背光燈，使得背光燈可以布置得更密集，從而實現(xiàn)更高的亮度和更精細的局部調光。在MiniLED背光技術加持下，液晶產品的色域更廣、亮度和對比度更高。
Micro-LED由基底層、緩沖層、發(fā)光結構層、電極層和封裝層構成。通過在基底外延生長緩沖層、發(fā)光結構層獲得外延晶圓，通過系列微納工藝制備正負導電電極結構和發(fā)光像元結構從而獲得Micro-LED矩陣器件。封裝層通常起到使電子器件隔離水氧環(huán)境的作用，還可以混合熒光粉、量子點等色轉化材料，實現(xiàn)器件發(fā)光顏色的矯正。Micro-LED在繼承了傳統(tǒng)照明用LED的高穩(wěn)定、高對比度等性能優(yōu)點基礎上，還具有超高分辨率、超高亮度、微小體積等優(yōu)異特性，被譽為下一代顯示技術的“關鍵核心”技術。
隨著科技的進步，半導體顯示技術不斷升級，新型顯示技術不斷涌現(xiàn)。顯示技術呈現(xiàn)以LCD、柔性AMOLED顯示為主，MiniLED、Mirco LED等前瞻技術百花齊放的局面。近年來興起的Micro-LED技術具有芯片尺寸小、自發(fā)光等特點，具有OLED顯示的優(yōu)點，在亮度、對比度、響應速度、功耗、壽命和柔性等方面表現(xiàn)優(yōu)異，而且壽命更長，熱穩(wěn)定性更好。
?02、Micro-LED的兩大路線
根據(jù)應用場景的不同，Micro-LED顯示器件的制造可分為兩大路線：巨量轉移和單片集成。巨量轉移是將微芯片與源基板分離并批量拾取，然后單獨或成組轉移到顯示基板對應的像素電極上，可應用于不同尺寸、不同材質顯示基板的場合，由于工業(yè)化生產要求巨量轉移良率不低于99.9999%，芯片轉移誤差不超過±1.5μm，轉移效率大于50~100M/h，傳統(tǒng)的芯片轉移、封裝等技術手段無法達到工業(yè)需求，巨量轉移技術成為制約Micro-LED顯示量產的技術瓶頸。單片集成即通過鍵合的方式將源基板上的芯片一次性集成到驅動器背板上。
雖然基于單片集成工藝的硅基Micro-LED完美避開了巨量轉移的問題，但目前只能顯示一種顏色（目前綠色LED的發(fā)光效率最高，亮度可以達到百萬尼特），也只有很小尺寸（目前業(yè)界也有提出量子點著色方案以實現(xiàn)全彩顯示，但面臨“藍背光泄露嚴重”和“彩色像素集成良率低”等問題）。
由于尺寸較小，目前也僅限于應用在近眼顯示器（電子取景器、VR/AR等）、智能手表等高分辨率微顯示器領域。針對Micro-LED芯片高精度高效率巨量轉移的應用需求，目前已經發(fā)展了精準拾取轉移技術、自對準滾輪轉印技術、自組裝轉移技術、激光輔助轉移技術等多種巨量轉移技術，其中激光輔助轉移技術利用界面區(qū)域材料吸收光束能量引起快速物理變化或化學反應產生驅動力來調控界面狀態(tài)，以克服表層材料與Micro-LED的黏附力，在合適的工藝參數(shù)下可達到較高的良率、精度和轉移速率，成為巨量轉移Micro-LED極具潛力的技術方案之一。
?03、國產Micro-LED產業(yè)高歌猛進，規(guī)模商用化曙光初現(xiàn)
綜觀全球新型顯示技術發(fā)展態(tài)勢，中國顯示產業(yè)經過多年發(fā)展，已經成為全球重要一極。在FPD（平板顯示器）市場中，韓國企業(yè)已經逐漸放棄生產和研發(fā)，中國企業(yè)基本上贏得了LCD之戰(zhàn)。如今，顯示行業(yè)正在將發(fā)展重點轉向新型顯示技術，以實現(xiàn)差異化和高利潤。
而過去的一年中，Micro-LED技術不斷取得進展，相關終端應用以及資本投融資也在加快這一技術的商業(yè)化進程。伴隨一些Micro-LED項目逐漸投量產，2025年將是Micro-LED技術商業(yè)化應用重要的一年，終端應用也將出現(xiàn)更大的轉機。
而這其中，國產企業(yè)終于不再是跟跑的角色，也參與到了領跑中，辰顯光電、天馬、利亞德、思坦科技等多家企業(yè)的Micro LED項目相繼開工、投產、量產，涉及Micro LED中試線和量產線等。
思坦科技：2024年6月在廈門市約2萬平方米的量產工廠正式投產，思坦科技搭建起從芯片設計到量產工藝的全鏈條布局，深圳中試線和廈門量產線的年產能超過600萬套。
TCL華星：今年10月，TCL華星與三安合資的芯穎顯示Micro-LED中試線已經建成，預計2025年實現(xiàn)小批量試產。
京東方華燦：2024年11月6日，京東方華燦6英寸Micro-LED量產線在珠海正式投產。該項目是全球首個實現(xiàn)規(guī)?；慨a的Micro-LED生產線，也是全球首條6英寸Micro-LED生產線，全部達產后將實現(xiàn)年產Micro-LED晶圓2.4萬片組（6英寸片）、Micro-LED像素器件45000kk顆的生產能力。
利亞德：2024年11月20日，利亞德第一期全制程自主研發(fā)的新一代高階MIP產線（注：高階MIP采用無襯底、芯片尺寸小于50μm的Micro-LED芯片，比原有MIP使用的芯片更?。?，在無錫利晶工廠正式落地投產。預計第一期高階MIP產能可達1200KK/月（注：1200KK即120億顆，這意味著該產線每月可以生產出120億顆高階MIP產品），二期產能將擴至2400KK/月。
辰顯光電：2024年12月19日，辰顯光電在成都投資30億元的TFT基Micro-LED量產線點亮，包含轉移工藝、背板工藝及模組工藝全制程自動化智能生產線，并發(fā)布了135英寸Micro-LED拼接屏新品，以及Micro-LED透明拼接屏和Micro-LED光場裸眼3D屏。
深天馬：12月30日，“天馬新型顯示技術研究院Micro-LED產線”成功實現(xiàn)全制程貫通，計劃于2025年開始小批量生產。
此次全制程貫通儀式現(xiàn)場點亮的是天馬自主研發(fā)生產的PID標準顯示單元模塊。該標準模塊以天馬LTPS基玻璃背板為基礎，利用天馬Micro-LED產線自研的全激光巨量轉移工藝，可打破傳統(tǒng)顯示尺寸限制，像拼“樂高積木”一樣將Micro-LED顯示屏拼接，實現(xiàn)無尺寸限制的無邊框拼接顯示。
規(guī)模增長的同時，技術也在進步。湖北光谷實驗室與華中科技大學合作研發(fā)出高性能量子點光刻膠，有望為Micro-LED 全彩顯示技術帶來突破；湖南大學團隊聯(lián)合諾視科技、晶能光電等研發(fā)出一種超高亮度Micro-LED微顯示芯片，并在均勻性極高的硅襯底GaN外延片上開發(fā)了單像素亮度高達1000萬尼特的綠色Micro-LED顯示屏。
此外，廈門大學、南京大學、三安光電股份有限公司、利亞德光電股份有限公司代表簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，正式宣布成立中國Micro-LED戰(zhàn)略聯(lián)盟，以技術創(chuàng)新需求為核心，致力于構建產業(yè)鏈共享機制，整合“產-學-研-用-金”等發(fā)展要素，形成協(xié)調并進、互為支撐的產業(yè)生態(tài)體系，全面提升中國Micro-LED顯示技術的研發(fā)和應用水平，加速產業(yè)化進程。
