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        1. Micro-LED巨量轉移技術:以點帶面 打通產業鏈

          文章來源: 中國知識產權報/中國知識產權資訊網
          發布時間: 2022/4/2 15:34:00

           

            2021年被稱為“元宇宙”元年。為了支撐“元宇宙”對于沉浸式AR/VR體驗的極致追求,AR/VR技術對底層的顯示技術提出了更高的要求。而Micro-LED顯示由于其高亮度、高解析度、快響應、低功耗等諸多性能優勢,成為了當前最有望滿足VR/AR應用的顯示技術。在此背景下,巨量轉移技術作為Micro-LED(微型發光二極管)顯示中的關鍵技術,成為了人們關注的重點。


            打通產業鏈的“任督二脈”


            簡單來說,Micro-LED顯示的主要制造工藝包括三個步驟:預制大量納微尺寸的LED晶粒,制造TFT背板,通過巨量轉移技術將LED晶粒一一安裝到TFT背板的預定位置上??梢?,巨量轉移技術處于整個制造流程中的樞紐地位。


            從產業鏈的角度可以看得更加清楚。Micro-LED顯示的制造工藝步驟是一種并聯關系,這一點與傳統顯示產業有很大不同。傳統顯示的多個制造工藝步驟是串聯關系,即每一個步驟以前一個步驟為基礎,逐步進行;而Micro-LED顯示的制造可以同時完成LED晶粒和TFT背板的制造,最后再基于巨量轉移技術進行結合。因此,為了發展這種并聯關系的制造模式,就需要整合制造TFT背板的傳統顯示行業和制造LED晶粒的LED行業。而作為兩個并聯步驟的結合點,巨量轉移技術的地位不言而喻,可以這么說,巨量轉移技術是Micro-LED顯示產業發展的“火車頭”。


            從行業現狀也可窺一斑。早在2012年,索尼公司就推出了世界上第一個Micro-LED顯示屏,之后三星、LG、松下等公司也都陸續推出了自己的Micro-LED顯示產品。但是Micro-LED顯示至今沒有走上大規模商業化應用的道路,其阿喀琉斯之踵就是巨量轉移技術。正是由于巨量轉移技術的不成熟,帶來生產效率低和成品率低兩個問題,才導致Micro-LED顯示產品價格高昂,難以得到大規模應用。


            為了發展Micro-LED顯示產業,我國臺灣地區的做法值得借鑒。2016年,中國臺灣幾大顯示廠家牽頭成立了巨量微組裝產業推動聯盟(CIMS),其目的正是聚焦巨量轉移這一項技術核心,充分串聯面板、LED、半導體三大基礎板塊,系統整合上下游產業鏈,以推動Micro-LED顯示產業的發展。這一做法的效果顯著,使得友達光電等企業的Micro-LED顯示技術達到國際一流水平,另外還培育出了一批新創公司。


            當前,我國傳統顯示行業已經涌現出了多個全球領先者,比如京東方、華星光電、天馬微電子、維信諾;而在LED行業,我國也已經深耕多年,三安光電、乾照光電等企業都是業內的佼佼者??梢哉f,支撐Micro-LED顯示產業的兩個基礎產業已經非常成熟。而要發展Micro-LED顯示產業,正是需要巨量轉移技術的發展,“以點帶面”打通Micro-LED顯示的整個產業鏈。


            開拓產學研的“創業藍海”


            為了實現巨量轉移的目標,業界已經發展了多種技術方案,主要包括:


            真空拾取,以公開號為CN1513204A的專利為例,利用真空吸頭對LED晶粒進行拾取和轉移。


            靜電拾取,以公開號為CN104115266A為例,通過對靜電拾取頭施加電壓,利用異性電荷相吸的原理對LED晶粒進行拾取和轉移。


            磁拾取,以公開號為US9607907B2的專利為例,利用帶有MEMS電磁鐵結構的拾取頭對LED晶粒進行拾取和轉移。


            激光轉移,以公開號為CN101859728A的專利為例,將帶有LED晶粒的基板移動到TFT背板上方,利用激光照射需要轉移的LED晶粒使之脫離并留在TFT背板上。


            轉模印刷,以公開號為CN107004615A的專利為例,利用彈性印模與LED晶粒之間的范德瓦爾斯力對LED晶粒進行拾取和轉移。


            自組裝,以公開號為CN1147153A的專利為例,在目標TFT背板上形成多個凹槽區,該凹槽與LED晶粒形狀相匹配,然后將帶有大量LED晶粒的流體在TFT背板表面流動,使得LED晶粒留在相應的凹槽中。


            可見,對于巨量轉移的實現可謂是“八仙過海,各顯神通”,沒有一條技術路線能夠占據主流地位,而且不斷有新的解決方案出現。這其實與巨量轉移技術的特點有關——它移植性非常強,不過多地依賴前道工藝基礎,后道工藝對其也沒有過多要求。


            因此,從創新的角度,巨量轉移技術非常適合高校、科研院所對其進行單點攻關。


            從產學研的角度,考慮到巨量轉移技術在產業中的重要地位,從技術創新到產業落地的路線天然就非常順暢。


            在“元宇宙”需求強勁的當下,給眾多產學研落地的新創公司帶來了海量的機會。業內很多公司都是基于一項巨量轉移方案進行落地,進而成立的新創公司。


            自2021年以來,我國陸續出臺支持Micro-LED顯示的相關政策。2021年1月,中央廣播電視總臺發布了《中央廣播電視總臺8K超高清電視節目制播技術要求(暫行)》,從需求端對Micro-LED顯示進行支持。2021年3月,財政部等3部門頒發的《關于2021—2030年支持新型顯示產業發展進口稅收政策的通知》,專門將Micro-LED顯示產業納入減稅范圍。2021年5月,科技部發布《國家重點研發計劃“數學和應用研究”等“十四五”重點專項2021年度項目申報指南》和《國家重點研發計劃“信息光子技術”等“十四五”重點專項2021年度項目申報指南的通知》,對Micro-LED顯示相關技術的研發進行了支持。之后,全國多地省市政府在出臺的制造業專項“十四五”規劃策略中,特別提出支持Micro-LED顯示技術。


            綜上所述,隨著“元宇宙”時代的來臨,巨量轉移技術作為Micro-LED顯示產業的關鍵技術,以其在產學研協作方面的先天優勢以及國家政策的支持,必將成為近年業內的研發熱點。紀騁 作者單位:國家知識產權局專利局電學發明審查部)

           

          (編輯:晏如)

           

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