4月10日,2025中国国际Mini/Micro-LED产业技术峰会在深圳成功举办。天马新型显示技术研究院(厦门)有限公司天马Micro LED研究院研发总监霍思涛出席峰会并发表《天马Micro-LED车载显示技术探索与布局》主题演讲,就Micro-LED车载应用关键技术进行了深入分享。
汽车驾驶舱的发展趋势正朝着高度集成化、智能化、数字化和个性化的方向演进。车载显示,特别是智驾显示发展速度很快,针对不同等级的智能车形态,对显示的要求差异很大,Micro-LED正好可以匹配这种未来个性化需求。
Micro-LED的高透过率、高亮、超宽温等技术优势适应智驾的发展趋势。例如,对于透明显示来说,透过率瞄准70%,不能低于70%的透过率。车载属于户外应用,对亮度要求较高,高亮显示对于HUD而言,像源要达到5万nits甚至更高的亮度。对于技术优化方向,特别是针对高亮度、高透过率、低反射率、均匀性、Mura、高良点率等,对Micro-LED来说比较核心的是巨量转移和封装工艺,还有针对Micro-LED补偿的算法,所有这些点都可以让Micro-LED的特性能更加突出,更适合未来车载的应用场景。
Micro-LED车载关键技术重点攻关方向主要包括LED芯片、巨量转移、光学封装结构、LTPS背板驱动四。芯片现在受困于效率和均匀性,整个显示品质有待提升,成本较高,分别从均匀性、良率、光效、光形、冷热比等方面做提升,确保整个显示的功耗、亮度、成本的改善。巨量转移是创新性比较强的一段,主要涉及排片,特别是激光排片,还有激光件和修补修复,以及电测,这些更多保证了良率和显示特性,主要是Mura和均匀性方面的改善。光学封装更多的是解决显示特性,包括正视角的亮度和色度,包括大视角的亮度和色度,这里还涉及到可靠性的问题,封装对面板的可靠性影响非常大,包括对背板的影响。所以光学封装也有很多创新的设计和材料。背板驱动更多的涉及电路和算法,通过各种算法实现色度和效率的最佳匹配。
具体来看车载光学封装结构。对于增强光效的光学封装来说,有MLP、MLA、集成式反射杯、贴合式反射杯技术方案,不同结构实现的特性略有差异,但是面临的挑战不一样。MLP对反射率影响低,工艺实现难度低,但是LED偏移2μm以上增效降低明显;MLA对反射率影响低,聚光效果明显,但是材料和工艺的难度高;集成式反射杯聚光效果明显,但影响反射率、影响PPI、工艺较难;贴合式反射杯光效最优,但是影响反射率、影响PPI、工艺复杂。除了封装结构以外,还需着重改善高温色偏。LED有一个很大的问题是效率,随着电流和温度的变化发生变化。为了解决这个问题,可以采用色转换的思路,用蓝光来驱动色转换层实现彩色显示。这又分为两种实现路径,一种是LED转移到基板上以后再做色转换层。另外一种是提前把色转换集成在芯片上,芯片跟色转换一起转移到巨量转移的色板上。另外,对于车载来说,外部环境光高了后对于屏的反射率要求极高,对于这块也做了很多的尝试和改进,通过中间特殊的结构,增加吸光层等实现比较低的反射率,以满足车载市场的需求。
天马较早开启Micro-LED研发。去年12月,天马Micro-LED产线在厦门成功实现全制程贯通。天马依托自主核心的工艺,实现了国内首创3.5代定制化全自动巨量转移及键合设备,这个过程中有很多设备和材料都是跟合作伙伴一起创新性开发。
从技术布局来看,天马有五大核心工艺、五大背板技术(高性能背板技术、高性能封装技术、混合调光技术、像素扩展技术、智能校准技术)、四大显示方案(朗晶透明技术、玄晖高亮技术、熹微低反技术、无界晶连技术)支撑Micro-LED快速导入汽车应用场景,以及要求比较苛刻的应用平台。
核心工艺技术方面,第一个是三维一体溅射成膜技术TDS,行业首台全自动旋转式三维一体镀膜设备,利用图形化掩膜技术,正面、侧面、背面的连接走线三维一体成型,无需背面走线光刻制程。可实现线宽/线距30μm/30μm,成本也能大幅降低。第二个是全自动高熔点金属蒸镀技术HME,国内首台G3.5全自动金属蒸镀设备,可对应小芯片高PPI产品,可靠性更高,没有废排的问题,更绿色环保,另外光刻定义图案化,精度更高。第三个是激光巨量转移技术LMT,主要是激光作用于释放层材料, 使其发生烧蚀, 产生的蒸汽压力将Micro-LED转移至目标基板的技术,特点是业界最大的准分子激光,光斑面积可以达到2*16mm,效率更高。均匀性也更好,转移精度在1um以内。上载板可以兼容不同尺寸,例如4/6/8寸,下载板≥250*250mm,对于来料的兼容性更高,转移效率也会更高。第四个是激光精密键合技术LPB,通过高精密对位压合,搭配高匀化IR激光实现Micro-LED与TFT基板的电性连接。技术特点是,COC2一次键合面积可超过200*200mm,较传统效率提升30多倍。首台国产G3.5键合平台,设备结构创新设计,保证了生产品质和良率。还有可分区控温、可变功率的IR激光系统,可实现更高均匀性。第五个是激光原位修复技术LOR,主要是使用激光对缺陷点位移除后、在原位回补芯片的技术。修补对于Micro-LED非常重要,LOR技术可以实现修复良率超过99.9%,可靠性非常高。另外可以实现智能图案化回补,可以支持很多缺陷一次性完成回补修复。同时实现全套激光解决方案,在工艺上更稳定,更高效。
天马Micro-LED产品重点布局车载领域,目标是希望2028-2030年能够落地,能够实现大规模量产;大屏也是重点量产方向,期待在2025-2027年有规模化产品推向市场;小尺寸领域,比如手表、笔记本电脑,在技术成熟、成本可控后也会计划推向市场。
天马对于Micro-LED技术发展经历了技术预研、技术首发、性能提升,目前也已经进入应用拓展、产业化推进阶段。目前产线已经搭建起来,相信产品推出和技术发展会比以前更迅速更快。同时,天马也将在Micro-LED知识产权布局方面继续努力,实现更多技术创新。
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