辰显光电夏继业:专注核心技术,拓展人类视界 | “新制造·新经济·新金融”蓉链接——未来工业创新大会
2023年11月24日,成都辰显光电有限公司夏继业博士在“新制造·新经济·新金融”蓉链接——未来工业创新大会上发表“赛道新升级,Micro-LED显示的机遇与挑战”主题演讲。夏继业博士首先就Micro-LED显示技术及产业发展概况展开介绍,随后指出,Micro-LED显示产业正面临技术门槛高、人才密度大、重资产、周期长等关键挑战,辰显光电拥有三大核心技术、一项战略资源和近千件专利的技术优势,同时以产业化为导向,通过长期路标规划确保不偏航,通过与客户共同规划的适用于大尺寸商显产品的商业模式,将致力于以科技创新引领Micro-LED产业,拓展视界,提升人类视觉享受。
成都辰显光电有限公司夏继业博士在蓉链接——未来工业创新大会上演讲
以下为夏继业演讲实录,经编辑整理:
大家好,我的题目是赛道新升级,Micro-LED的新赛道。首先介绍Micro-LED的现状是什么,会面临哪些问题,再谈我们的工作和进展。
Micro-LED技术被称为新一代显示技术,“显示”在日常生活中各个领域都有非常广的应用。就显示技术来讲,历史上经过四代技术迭代,分别是CRT、LCD液晶、OLED到Micro-LED。在过去20年间,我国显示产业蓬勃发展,在不同发展阶段,模式有所不同。从早期CRT全面引进,到液晶时代引进、吸收、创新,再到OLED技术自主创新阶段,国内显示企业已经发展得很不错了。Micro-LED在OLED技术基础上,除了做技术创新以外,发展的早期已经开始进行产业链布局,这让我们中国的企业有希望走在世界前列。
从显示的应用来看,分三大方向,中间是最常见的消费类电子,比如常用的手机和电视。上面是大尺寸显示,下面是微显示。大尺寸显示是传统的半导体照明发展而来,随着照明灯珠越来越小,把红绿蓝放在一起就成了大尺寸显示。微显示方面,最开始是在军用比较多,随着元宇宙概念的兴起,未来发展前景也是非常好的。
就这三个方向来讲,现在行业内已经认为Micro-LED都非常有潜力,从小到大都可以做。所以是有希望为重塑显示产业生态圈提供一种可能。
Micro-LED技术有什么优势?如果把眼光放在大尺寸显示和消费类电子来看就剩下四种技术,分别是液晶、OLED、Micro-LED和MINILED。Micro-LED一方面有性能优势,可以做到更高亮度、对比度,也可以解决OLED寿命问题。除了性能优势以外,还兼具前面三种独有的功能,比如可以做透明,可以做柔性,可以做大尺寸拼接。这些特点是显示的附加功能,在前面三种技术上没有一种技术可以覆盖的。所以Micro-LED除了有性能优势,还有附加功能的应用优势。
根据第三方机构的调研数据,预估未来在2030年,Micro-LED的产品有着千亿级的市场容量,主要在大尺寸商显领域,体量相当可观。但产业的发展不是一蹴而就的,参考过去面板行业的发展规律,一般大家都是先布局专利,之后是论文的发表,再之后开始有样品产出,开始的时候质量不是太好,后来越做越好,当好到一定程度的时候就会有产品,慢慢的产品越来越多,最后拓展到全生态。我们目前是在2023年这个位置,我们可以看到,现在是一个产业爆发前非常好的时机。
看一下产业链现状情况,就Micro-LED来讲,产业链上游很重要的是LED芯片。对于商显来讲,成本里面有20%到30%来自于LED,所以单独拿出来讲。上游除了芯片以外还有设备和材料供应商,主要是为中游面板制造商提供服务,由中游面板制造业把显示做出来,服务给终端企业。整体来看里面有很多中国企业,在Micro-LED技术研发方向和产品化方向非常积极,现在产业链的区域聚集效应非常明显,基本集中在中美日韩四个地区,中国企业表现更加明显。
我们再看一下Micro-LED技术随着时间的发展,技术方向和路线逐渐明确。这边列举了2023年国际头部企业所展示的Micro-LED的拼接屏,有两个特点。因为是拼接屏,单屏尺寸越做越大,第二个特点是像素分辨率越来越高,像素之间的间距越来越小。这两个特点与TFT具有的优势非常契合。所以可以看到现在发布的工程样机,三星已经做了量产产品,都是在向TFT的Micro-LED产品方向发展。
刚刚介绍了Micro-LED的现状,看一下接下来的发展Micro-LED还有什么挑战。
显示产业有四个特点,前两个特点是技术门槛高,人才密度大,这两个特点需要结合着看。后面两个特点则是整个产业链投资是重投资,带来的周期也非常长。为了解决这四个特点,对应的有五件事。上面三件事是说我们团队一定是一个优秀的团队,有技术底蕴的,并且这个团队要基于一个产线来做长时间的技术研发,前三项应对的是技术门槛高和人才密度大。而后面两项是需要进行产业链长周期的重投资和投入,去解决后面两个显示产业的重资产和周期长的特点。
图源:辰显光电夏继业演讲资料
在技术方面Micro-LED现在的挑战是什么?在过去的五到十年里,基本上在回答Micro-LED屏幕有还是无的问题,就是左边这个框(如下图)。左边这个框需要把发光的LED转移到控制它的电路板上,然后把这个屏做出来。右边是要回答这个屏做出来画质好不好,用户能不能接受。目前在这方面整个行业也是有了一定的进展,已经到了产业化前夕,基础工艺能力问题基本上已经搞定了。
图源:辰显光电夏继业演讲资料
产业链方向可以看到两个颜色的文字(如下图),黄色文字是指在产业链里与Micro-LED密切相关的。所以这部分的布局还是在比较前周期的研发阶段,需要整个产业链的投资去解决设备和材料的问题,白色文字是指传统显示产业已经应用的技术,相对来说设备和材料比较成熟。就产业链来看,Micro-LED量产技术还没有成熟,在成熟的阶段。需要的是Micro-LED前段的设备和材料制造商提供一个势能,通过不断的迭代和优化,才有可能把Micro-LED真正推向全领域的市场化和产品化。
图源:辰显光电夏继业演讲资料
最后是在人才方面的挑战,高校作为人才输出的最重要的创新主体,在显示产业中,高校人才需要进入到产业里面进行产学研一体化的结合,把研发能力、创新能力与企业需求深度融合。
辰显光电从清华大学OLED项目组输出的人才,在平台上做产学研创新,到量产,又重新在Micro-LED再做一次创业。
前面讲了现状和挑战,最后给大家汇报一下辰显光电在Micro-LED方面的工作进展。
首先介绍辰显光电,2020年成立,孵化自维信诺,维信诺过去在做LED,现在是上市公司。孵化于清华大学OLED项目组,经历了三次创业,PMLED,到OMLED,现在在做Micro-LED的创业。创业都遵循一个理念,就是从基础研究到中试到量产。Micro-LED现在处于中试阶段,所以辰显光电希望以科技创新引领Micro-LED产业,把Micro-LED从研发推向量产。
2020年成立之后,辰显光电迅速建设了中试线,据我所知也是中国国内首条Micro-LED专用中试线,做出了一些样品。这个中试线特点就是可以从白玻璃从原料转化为Micro-LED屏,这条线除了可以做Micro-LED的技术研发以外,还是一条兼容半导体的线,在此基础上可以做很多创新。Micro-LED屏的特点就是能够集成很多传感器的额外功能,为显示屏功能做一个拓展。
技术方面,对于Micro-LED而言,LED芯片负责发光,TFT背板负责在哪儿发光,发多亮的光,下一个问题就是怎么把几百万颗几十微米的LED芯片转移到TFT背板上,这个就是巨量转移,之后做封装模组,接着就可以出货给终端客户。这其中还有一个驱动电路架构,确保系统能够转起来。
对于整个链条而言,我们可以把里面的所有节点分成三大类,技术卡点、技术难点和战略资源。对于技术卡点,指的是全球范围内没搞定就谈不上量产,当然目前我们已经取得了非常好的突破。卡点主要有LED芯片、巨量转移和驱动架构。在这一点上辰显光电也提前布局,同时也获得很多政府的支持。去年辰显光电牵头三安、大族、五所联合体承接了Micro-LED巨量转移专项,目前进展非常顺利,今年继续联合三安申报LED芯片产业化项目,后续将继续在Micro-LED产业化上做出贡献。技术难点则不仅仅针对辰显光电一家企业,而是需要我们整合上下游企业共同努力来解决。战略资源指的是假设未来产业链成型后,谁拿到什么资源就能有产业地位,显然LED芯片是其一,这部分我们有很好的合作伙伴来配合。另一个是TFT背板,因为这部分投资非常大,预计是原来的几家面板厂才能做得出来。所以总结一下的话,我们辰显光电目前是三大核心技术,驱动架构、巨量转移、无缝拼接,加上一项战略资源——TFT背板,加上知识产权布局,相信可以支撑我们后续走的比较稳。
我们今年9月30日发布了全球首款102英寸P0.5 TFT基Micro-LED拼接屏,欢迎大家来我们公司参观。
2020年前,我们在维信诺体内进行基础研究,做了多个国内首款样品,但都没有对外宣传。到成都进入中试阶段后,我们先做了一款高规格的可穿戴产品来验证中试线,之后所有的事情都是完全面向大尺寸产品产业化的。我们先做了单屏,之后做模组,再之后开始拼箱体,最近开始陆续拼整机。未来出货给客户的第一批产品将定位在大尺寸高端商显,比如135英寸或163英寸4K。因为我们可以实现无限拼接,所以未来还是根据客户的需求来定制产品规格。您可以看到从始至终我们都沿着基础研究到中试到量产的产业化路径在走,始终在主航道上没有偏航。另外,因为我们拥有AMOLED产业化经验,已经是第二次做了,所以在过程中尽可能不要多余动作,这也是为什么我们在三年时间里有非常快的进展。
和下游客户合作方面,辰显光电出货有三种模式,一种是出灯板,也可以出模组,也可以出箱体,直接出给客户。单个箱体做一个无限拼接可以成为135寸的屏幕,现在是102寸。这个屏幕之后有什么特点呢?一个就是可以做到10比特色深,比现在8比特显示的色阶更高,另外可以做240赫兹刷新率,可以更加健康护眼。
前面在讲做中试线的建设,基于技术的积累,包括现在的产品形态,我们已经开始TFT基Micro-LED量产线的建设。这条产线规划产能18000平米每年,预计2024年下半年开始出货。
就Micro-LED技术来讲,只是中游的厂商来做是不可能把Micro-LED从技术研究推到量产化的,这里面需要上游的材料厂商和设备厂商为我们提供基础设施,需要政府高校和行业融资机构为我们提供资金和人才输出,共同来打造Micro-LED的全产业链创新,谢谢各位。