預測本就是一件難事,預測未來尤其如此,但大家都十分希望提早知道未來可能的變化,以便做有利的決策,使自己更有信心向前。那么對于未來LED的發展,大家又是如何預測的呢?
未來光電技術將照亮何處?

LED技術的發展,它經歷了其他所有工業革命以來的所有產業發展的基礎,現在結合這次高交會所倡導或者所主導的新型技術介入人工智能,AI,人機交互,物聯網,整個技術融合締造了智能顯示終端,我們認為它是未來大數據最終呈現的入口和出口。
從LED發展應用的環境和整個產品形態,它從原先的戶外已經全面進入到室內,而且LED也全面向小經濟,也就是2.0以上發展,并且已經取得了商用,在未來三年勞動五年甚至在十年,三十年會向新的方向發展。另外,新的工藝,整個設計工藝會給LED產品在技術上面帶來無限的想象空間。我們現在已經經歷了14年的發展,同開始的大經濟滿足戶外的顯示到目前我們已經推出了0.7產品,并且馬上要發布,0.5以下在實驗室已經開始設計。
當前LED應用領域,像今天的大會,我們在大型會議以及大型論壇包括像廣電的演播廳,大型體育賽事,大型智慧城市的運行中心或者說各個政府,包括各個企業下一步所有與中心有關的都會用到led顯示屏。
創意顯示,包括精準廣告顯示方面,整個LED的應用領域會越來越廣,業界更加注重5G時代的到來,LED的光電產品將會無處不在,5G時代的到來解決掉了流媒體以及網絡多級跨級平臺共享的整個技術體系,它會對現有的所有,包括今天大型論壇的屏,包括指揮中心,氣象中心的那些屏,會帶來新的延伸應用。另外在信息發布內容上面,任何地方,任何通訊模式都可以實現LED部署,在任何可以安放LED的地方可以實現LED發布屏的安裝。
LED本身的技術發展,MINI LED,Micro LED的到來會在全新領域進行應用,比如電競,電競現在已經被列入奧運會項目,還有汽車顯示了,不僅僅是中控顯示,未來整個汽車玻璃可能都是用LED技術做顯示,現在已經實現了很多功能,還有醫療顯示,醫療顯示上面可以看到,目前每一個醫生桌面上都有一個燈箱屏,但mini LED可以把那個屏替代,也就是說未來在CT房一照,每一個醫生的辦公室里面都可以實現實時顯示,不用打膠片了,這是LED未來在醫療領域的應用。
還有新零售,無人商店,人機交互,新型互動可以提供非常好的新型體驗,在高清影院,去年上海由三星提供了兩個電影院,led顯示屏在整個電影的體驗上面是跟現在的有革命性變化,未來全球會有45萬個電影院,我們憧憬在未來的5年內高清電影院會帶來更好的體驗。Micro LED在近距離顯示面板上面,眼鏡、手表包括電腦所有的顯示屏都有可能采用Micro LED產品。
另外,LED顯示產品與照明的結合,現在深圳晚上的燈光秀展示改革開放40年的成果,主要技術都是用LED產品,LED燈,led顯示屏,用科技和文化重新演繹城市的光環境。在智慧城市采集這一塊,全球也在推崇多功能桿,利用原先的路燈桿+信息發布屏對整個智慧城市的前端大數據進行信息采集和信息發布,它是未來智慧城市整個感知系統的最重要的載體。
現在整個照明比如燈光秀,其實已經把照明和燈結合在一起,照明已經顯示化,未來所有場景里面都可以當做一個可以播放內容,可以演繹內容的場景。下一步跟物聯網,跟軟件融合在一起可以進行互動應用的所有場景的實現,軟件定義大屏,軟件定義照明。
在未來的整個體系里面,智能家居,智能健康,健康領域也有結合諾貝爾獎,比如光療,哈佛醫學院已經用LED的光營造環境,從而達到護眼,助眠和治療抑郁癥,這是已經進入臨床的,所以它可以創造無限的光應用空間環節,光本身是可以通訊的,可以在室內做更加精準的通訊,比如地下車庫找車或者在商場里面找商店,包括找人,都可以做到精準的定位作用。
整個照明是基于天花板的,利用照明和下面的人和下面的物進行聯動,可以進行商業大數據的采集,并且可以進行大數據應用。
總體來說,LED技術發明于中村教授,但是發揚于中國,現在全球LED的智能制造集中在中國,已經形成了我們完全從芯片到應用全方位的國產自主知識產權體系,伴隨著國家的一帶一路,我們相信LED光電技術將更快點亮全球,點亮整個21世紀,LED光電技術將無處不在,謝謝大家!
——內容來源于深圳夢公眾號,是2018中國高新技術論壇上,深圳市洲明科技股份有限公司高級副總裁袁道仁先生發表的“未來光電技術將照亮何處”演講內容。
LED封裝未來趨勢
一、通用照明的封裝未來趨勢
1) 芯片超電流密度會繼續增加。今后芯片超電流密度,將由0.5mA/mil2 發展為1mA/mil2,甚至更高。而芯片需求電壓將會更低,更平滑的VI曲線( 發熱量低),以及ESD 與VF 兼顧。
2) 適用于情景照明的多色LED光源。情景照明將是LED照明的核心競爭力,而未來LED照明的第二次起飛則需要依靠情景照明來實現。
3) 光效需求相對降低,性價比成為封裝廠制勝法寶。今后室內照明不會太關注光效,而會更注重光的品質。而隨著封裝技術提高,LED燈具成本降低成為替代傳統照明源的動。
4) 去電源方案( 高壓LED)。今后室內照明將更關注品質,而在成本因素驅動下,去電源方案逐步會成為可接受的產品,而高壓LED充分迎合了去電源方案,但其需要解決的是芯片可靠性需要加強。
5) 國際國內標準進一步完善。相信隨著LED封裝技術的不斷精進,國內國際上對于LED產品的質量標準也會不斷完善。
6) 更高光品質的需求。主要是針對室內照明,企業會以LED室內照明產品RA達到80為標準,以RA達到90為目標,盡量使照明產品的光色接近普蘭克曲線,這樣的光才能夠均勻、無眩光。
二、顯示屏未來的封裝大趨勢
過去顯示屏的封裝有直插式、SMD 與COB三個主流方向,但是隨著小間距的要求越來越多,COB會越來越是未來的主流。直插式與SMD封裝工藝在固晶焊線方面與COB封裝沒有區別,它最大的區別在于使用了支架。
大家都知道,支架一般有四個焊腿,需要通過SMT焊接到PCB板上。因此COB封裝工藝相比直插式和SMD封裝工藝最大的不同之處在于單燈省去了一個支架,因此也就節省了燈珠面過回流焊機的表貼焊接處理工藝。為什么COB會是未來技術的主流呢?以下是顯示屏用的COB優勢:
1)超輕薄:可根據客戶的實際需求,采用厚度從0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原來傳統產品的1/3,可為客戶顯著降低結構、運輸和工程成本。
2)防撞抗壓:COB產品是直接將LED芯片封裝在PCB板的凹形燈位內,然后用環氧樹脂膠封裝固化,燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨。
3)大視角:COB封裝采用的是淺井球面發光,視角大于175度,接近180度,而且具有更優秀的光學漫散色渾光效果。
4)可彎曲:可彎曲能力是COB封裝所獨有的特性,PCB的彎曲不會對封裝好的LED芯片造成破壞,因此使用COB模塊可方便地制作LED弧形屏,圓形屏,波浪形屏。是酒吧、夜總會個性化造型屏的理想基材。可做到無縫隙拼接,制作結構簡單,而且價格遠遠低于柔性線路板和傳統顯示屏模塊制作的LED異形屏。
5)散熱能力強:COB產品是把燈封裝在PCB板上,通過PCB板上的銅箔快速將燈芯的熱量傳出,而且PCB板的銅箔厚度都有嚴格的工藝要求,加上沉金工藝,幾乎不會造成嚴重的光衰減。所以很少死燈,大大延長了led顯示屏的壽命。
6)耐磨、易清潔:燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨;出現壞點,可以逐點維修;沒有面罩,有灰塵用水或布即可清潔。
7)全天候優良特性:采用三重防護處理,防水、潮、腐、塵、靜電、氧化、紫外效果突出;滿足全天候工作條件,零下30度到零上80度的溫差環境仍可正常使用。由上面的趨勢來看,由于SMD需要解決焊腳問題,一個燈珠有四個焊腳,那么隨著顯示屏的密度更高,單位平方米中所使用的燈珠將會更多,焊腳將會越來越密,這個問題不解決,對于表貼來說小型化是一個非常大的挑戰,COB把支架這一部分略過,幾百萬個焊點的難題全部被拋之腦后,小型化做起來更輕松。所以未來的顯示屏技術會往COB方向走是毋庸置疑的,COB封裝最大的技術優勢就是直接在PCB板上進行封裝,不受燈珠的限制,所以,對于COB來說點間距這個說法并不科學,理論上來說,COB封裝想要達到高密,是非常容易的,借用行業人士一句話來說,COB封裝就是為小間距量身打造的,如果RGB的倒裝芯片逐漸往小芯片技術方向走,甚至未來的Mini LED甚至Micro LED都會往這個技術趨勢做顯示產品。
——內容節選自葉國光《LED封裝結構、工藝發展現狀及趨勢》,來源于阿拉丁照明網

顯示應用明年商品化
以往 LED 在顯示器所扮演的角色,有自發光的非消費型看板顯示屏幕應用,以及一般顯示器中背光源的配角工作。未來LED 的尺寸微縮至小于100μm 的Micro LED,將可成為微小像素的自發光顯示器,并且因其自發光的特性,除了在顯示屏幕的應用外,也有機會取代原有的背光源市場,并同時整合大、中、小尺寸顯示器的應用,掀起顯示器的新革命。
隨著技術的演進,LED 尺寸將循序漸進的微縮,將由尺寸約 100~300μm 的 Mini LED,向下微縮至小于 100μm 的 Micro LED 的進化之路。 Mini LED 現階段顯示應用,自發光顯示以室內顯示屏幕為主,背光源則以及手機、桌上型顯示器、車用顯示器以及電視等背光顯示器等。 Mini LED 與Micro LED 隨著顯示應用規格的挑戰,其量產時間也隨之變化,Mini LED 顯示應用預計在2019 年將商品化,而眾所期待的Micro LED 顯示應用,則預計于2021 年將有中小尺寸顯示器量產計劃。
——此內容來源于TechNews,為”2019 年集邦拓墣科技產業大預測“研討會上的相關演講
與未來顯示
之前Lars教授進行了Micro-LED進展,這對于我想要給大家講的東西已經打下了非常好的基礎。我認為我們現在的LED可以為手機應用情形或者AR情形把它放大或者縮小。
現在關于物聯網方面的應用,你可以看到物聯網底層架構由我們的各種設備組成的。我的這個幻燈片是一個月前做好的,我當時對于本次大會主題還不了解,恰好非常契合本次會議的主題。
下面我們來看一下,現在我們已經看到了AR、家居、汽車行業、可穿戴設備等等都需要更加的高性能表現的顯示器。所以對于應用而言,我們的要求,對于顯示器,比如說它的一個透明度,它的可靠性,它的傳感以及柔性的架構以及所有的一些特性,還有像是移動的設備而言都提出了更高的顯示器方面的要求,也需要它更加的整合起來才能夠使得我們提出更好的產品。
這是我們在CES2018年大會當中看到的一些創新的顯示屏的照片,這些顯示屏而言,很顯然是能夠在CES大會上最先進的,136寸能向我們展示Micro-LED的應用場景,無論是從顯示方面還是從它的透明度方面都可以看到。
在汽車行業,是另外的一個應用場景。我們在自動駕駛過程當中,你只需要坐在汽車當中更好的享受一個整體車載環境,因為你已經有了輔助駕駛,你需要有更多的時間需要來有更好的顯示,包括在光方面、透比度方面以及顏色方面,如同你在家里面的享受。所以你可以在這樣節能方面也提出更高的要求,這些都能解決。
我的這個幻燈片應用于其他場景,不好意思它是用中文寫的。之前我是受到了中國科技部的邀請,讓我做一次演講。主要是來對于行業的趨勢以及這些科技進行一些演講,主要的主題詞,不管什么樣的設備而言,它都需要有一個比較好的性價比,從這個角度而言,我們已經開始有了一些可折疊、卷起的設備,它的顯示屏一定要足夠好,足夠柔性才可以。
我們可以看到,它的面板是可以折疊、卷曲的,所以它可以采取各種不同的形式。這當然也是取決于各種不同的應用場景和不同的環境。我們的設備復雜性是千變萬化的,而且工廠成本越來越高,我們和京東方的關系,可以追溯到京東方建5代線之前,也就是說大約是15年到20年之前了,所以這是非常高興的一件事兒。看到京東方現在成為一個動力來源,對于整個的15年的顯示產業發展來講在驅動,現在已經達到10.5代線了。當然現在越來越貴,我們是不是能找到更具成本效益的方法來支持。
下一個問題,顯示無所不在,我們如果能把LED的規模變小,變成芯片那樣的大小,比如說從幾個毫米下降到了微米級的,它的PPI分辨率能夠大于好幾百甚至上千,目前是一個挑戰。
設備的復雜性,早期時候好幾個發言人都談到了,這里也可以清晰的看到。從薄模晶體管到OLED,如果OLED能夠實現可以減少很多材料,我并不是說材料不好或者材料學對這個行業不重要,它一樣重要,因為我們在材料方面有很多新的發展可以實現。
接下來我想借一張幻燈片,來自于我的同事他比較了一下好幾個關鍵性因素,LCD、LED、OLED、Micro-LED屬性特征的對比。回顧歷史非常有趣,有好幾個重要參數,一個是PPI還有AR、VR、UHD需要達到上千PPI甚至兩千PPI還有亮度、耗電、色域、曲度、響應時間以及視角等等所有這些參數都結合在一起。
看起來微LED是非常獨特的一種設備。它可以在持續十年,甚至更久的時間。我們舉一個例子,比如智能手機需要柔性強有力的,高亮度、高能效的特征。所有這些LED都可以滿足,當然了成本非常重要。如果能夠降低成本的話,我覺得很顯然這對于微LED來講是一個利好。
在這里我們就強調了一些重要的參數,從功效或者能源效率角度來看,它有自由形式、低能耗、透明或者是輕薄、柔性、高對比度更為鮮艷的顏色等等,還有VR、AR,這些在未來都有可能使用微LED。但是微LED也面臨相似的問題。
我接下來要講的挑戰如果能力得到解決,我覺得Micro LED會非常好。最大的市場是手機,你可以看到達到500PPI現在是最高的,LCD和LED如何達到這些PPI的要求,而且成本很重要。這里我們列出主要的問題,對于Micro LED應用趨勢來講,比如對PPI,對智能手機我們尋求的是超過500PPI,對于AR、VR一定要超過1000,還有不同的亮度,這些亮度是平均數。還有屏幕尺寸也可能有很多變化,還有象素數可能達到1000萬,至少從1000萬象素起步,從市場角度來講,我們可以參考一下。
這是來自于市場調研公司,他們往往是對于新技術進行一些調研。我們在講Micro LED之前做一個小小的比較,Mini LED和Micro-LED的比較,mini LED是大于100微米,從應用角度來講核心技術需要得到解決,Mini LED至少從今天來講,對于背光應用是非常有意義的。正如董先生之前所講的那樣,因為我們看到在這種低亮度的情況下,我們可以提升對比度,在Micro-LED也有一系列的問題。但如果去看一下生產工藝,從一開始要進行LED制造,我不是這方面的專家,早些時候已經有人講過,怎么樣去制造高度效率的RGB芯片。接下來就是怎么樣去實現RGB,紅、綠、藍、白LED,背板可能是玻璃級、硅基背板,對于大的顯示屏有薄膜背板,最終要進行設備的集成。這就是一個工藝流程,這一點跟我們所知道的不同,這里涉及到LED的制造。
這里有了新的技術叫做巨量傳輸,也就是說怎么樣去將總共上千萬的,非常小規模的芯片巨量的傳輸到晶圓上面。所以我想給大家展示一下我們的觀點。我可能會給大家來看一下,究竟Micro-LED有哪些方面的挑戰?首先是制造方面的挑戰,因為我們必須要高效才行,尤其對于小器件來講,納米絲是一個解決方案,任何人如果開發芯片規模是小于兩微米這樣會使得尺寸下降很多,怎么樣克服挑戰,提升效率?
第二點,色彩轉換,比如紅綠藍三色,不同批色制造顏色不同,對于色彩的轉換是非常敏感的。
第三點,巨量轉移。
第四點,背板制造。尤其薄膜晶體管LED背板制造,之后背板在傳輸的過程中如果發生損壞如何進行修復或者替換等等。
接下來我們來看一下LCD巨量傳說、TFT背板、OEM從LED制造開始各個環節,我們怎么樣去合作?我很抱歉這里邊全是漢字,對于顏色轉換,RGB用藍光LED它可能轉換速度更快,或者是用綠色片都會有它的生產制造的問題。比如用綠色片,這是我不喜歡的,因為效率的問題,很顯然它下降到了三分之二,所以說這是一個非常大的挑戰。
還有巨量傳輸或者巨量轉移。這是在工程設計上面有很大的挑戰,這里是一個例子,任何一個工程世界當中,如果達到小數點后6個9西格瑪,點9999的話西格瑪,意味著每一百萬個象素只有一個壞點,所以我們看4K×2K的顏色顯示的話,會有多少呢?2500個LED,會有25個壞點。如果對BOE來講,比如有5個壞點就會使得產品的品級降到B級和C級,所以對我們的不良率管理以及運行維護方面提出了很大的挑戰。
還有另外巨量轉移,我們看到不同公司的辦法不同。怎么樣提升效率?不管用哪種方法你都要去面對這個次的問題。所以怎么樣去降低次品率?對于面板的制造商,生產更大面板是一個挑戰。其中一個是IC,從一邊傳輸到另一邊,它可能這個挑戰非常的大。這種加載,很顯然對于背板來講非常的重要,你可以用低溫多晶硅,或者其他的材料讓它速干,TFT是一個驅動因素來驅動干燥的過程。
接下來你需要提升它的精度、準確率,如果有任何的失誤的話需要進行修復,這非常的重要。去解決和處理返工的次品問題。所以這一點,肯定要求非常高效的自動化的檢測手段。
還有驅動,我們有更高效的驅動來控制顏色。所以我們看一下專利的布局情況是非常有趣的。我們都知道Micro-LED主要專利持有者是蘋果公司,但是如果去看一下,現在進行的專利申請還是非常的多,這是一個非常開放的竟技場。巨量轉移Micro-LED制造是另外的一個方面,這是一個非常開放性的問題。IPC是一個創新伙伴大會,這么多伙伴在一起一定有更多辦法讓技術趨向成熟。要實現很高的PPI自由形態,穿透性,提高生命周期以及提升它的可擴展性,我們需要在LCD和LED以外尋求更多的解決方案,LED是已經存在了20年到30年了,但是怎么樣讓它變得更為微小?并且可以適用于很多不同的用途,是否可以普遍的使用它?這樣取決于好幾個不同的問題。
比如RGB W以及它的驅動、集成,這些芯片可以是硅積、玻璃、PCB、基板的等等,它是否能夠在支持技術上實現很高的效率、很高的良率還有巨量轉移的問題。
最后一點是成本效益。它是否能達到很好的性價比?如果它不能的話就不是下一個技術。所以這就是我的發言,我非常想要贊賞我的學生所進行的一個研究在這個方面。所以感謝大家的聆聽,謝謝!
——在京東方全球創新伙伴大會-2018 (BOE IPC-2018)上,國際電氣與電子工程師學會會士、美國光學學會會士、國際信息顯示學會會士謝漢萍參加顯示器件論壇并發表演講。以上為其演講實錄。來源于人民網產經頻道