VR專屬：硅基OLED如何大步走來

    2017年第三季度，VR顯示迎來了一個關鍵轉(zhuǎn)折期。以硅基OLED為核心，兩條新的生產(chǎn)線落地，未來將為VR等超微顯示和近眼大屏設備提供強有力的上游支援。

    兩大項目先后“落地”

    7月份三板上市企業(yè)云南北方奧雷德光電科技股份有限公司，對外公告成將與國內(nèi)產(chǎn)能首位的顯示面板企業(yè)京東方聯(lián)合投資新一代OLED微顯示器件項目。

    公告稱奧雷德擬與京東方、云南省滇中產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團有限責任公司、高平科技(深圳)有限公司共同出資設立參股公司昆明京東方顯示技術有限公司，注冊資本10億元。其中奧雷德擬以技術和專利作價出資2億元，占注冊資本的20.00%，京東方以現(xiàn)金方式出資人民幣6.7億元, 占67.00%股份，滇中發(fā)展出資0.95億元,高平出資0.35億元。

    目前，京東方系統(tǒng)性的掌握有常規(guī)液晶顯示面板、低溫多晶硅、金屬氧化物、硬屏和柔性OLED制備工藝，擁有國內(nèi)最長和最全面的顯示面板制造技術和產(chǎn)品。奧雷德則掌握有硅基OLED的系列專利技術。公開資料表明其至少已經(jīng)擁有28項OLED微顯示領域的專利授權。奧雷德實際控制人為中國兵器工業(yè)集團公司，下游客戶主要是美國的eMagin公司、SONY公司等國際知名公司。奧雷德將以其合法持有的專有技術的排他性使用權出資2億元，構成新公司的重要股東。與奧雷德的合作有助于京東方獲得單晶硅為基地的COMS等半導體技術，并應用于顯示、微傳感等領域。

    9月1日，總投資20億元的硅基OLED微型顯示器項目落戶合肥新站區(qū)。合肥市政府副市長、新站高新區(qū)黨工委書記、管委會主任王文松，安徽省經(jīng)信委副主任王厚亮，上海視涯信息科技有限公司董事長顧鐵，集成電路材料和零部件產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長石瑛，新站高新區(qū)管委會副主任朱勝利，市產(chǎn)投集團董事長雍鳳山等領導出席，著重顯示了當?shù)貙�這一項目的重視。

    據(jù)悉，該項目由上海視涯公司主要投資，計劃今年開工，2018年9月開始設備搬入，2019年投產(chǎn)，設計產(chǎn)能2000萬片微顯示器件！目前上海視涯公司已經(jīng)掌握有常規(guī)液晶顯示生產(chǎn)線、低溫多晶硅TFT液晶和蒸渡工藝OLED產(chǎn)品的制造技術。上海視涯公司董事長顧鐵是國內(nèi)顯示領域的領軍人物，曾規(guī)劃并籌建了中國第一條4.5代TFT-LCD生產(chǎn)線、國內(nèi)第一條OLED中試線、國內(nèi)第一條5.5代LTPS生產(chǎn)線和第一條OLED量產(chǎn)線。

    面對合肥與昆明兩個硅基OLED量產(chǎn)項目的運作，業(yè)內(nèi)認為硅基OLED已經(jīng)進入發(fā)展的快車道。這將為OLED微顯示行業(yè)的崛起奠定基礎。

    VR微顯示芯片的“三高”需求

    目前，顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有充沛的產(chǎn)能制造各種尺寸的顯示器件。那么為何相關企業(yè)還要竭盡全力的建設硅基OLED項目呢？這還要從VR等近眼顯示設備的“特殊需求”談起。

    近眼顯示設備強調(diào)的是大屏沉浸感。這就需要顯示畫面非常細膩，即像素分辨率要求極高。同時，近眼顯示過程為了避免眩暈感，亦需要極高的刷新率。對此，業(yè)內(nèi)以“兩個2000”來形容。即，2000PPI的分辨率和2000HZ的刷新水平，才能提供理想的近眼顯示效果。

    然而，目前近眼顯示設備采用的低溫多晶硅OLED產(chǎn)品，只能提供最高800PPI和120HZ的技術指標。這也是2016年頭戴顯示設備風生水起后迅速降溫的原因——在顯示器核心芯片品質(zhì)不夠高的背景下，產(chǎn)品的體驗感不理想、眩暈等副作用過大。

    而解決近眼顯示芯片的顯示像素密度問題，核心是提高其背板TFT基層的結構密度。在這方面，傳統(tǒng)玻璃基板上采用的低溫多晶硅、金屬氧化物，以及最早的非晶硅技術的潛力正在“耗盡”。且，即便投影儀芯片采用的高溫多晶硅技術也難以滿足2000PPI的像素密度需求。這時候，半導體工藝上，包括CPU、內(nèi)存閃存、CCD、cMOS等上面大量采用單晶或者高純度硅硅基半導體背板電路就成為了超高密度TFT驅(qū)動結構的最優(yōu)選擇。且這個技術路線，還可以充分利用半導體產(chǎn)業(yè)已有的成熟技術、設備、甚至半成品。

    采用硅基TFT結構的好處，還包括另外兩個重要的層面。第一是，硅基材料是典型的“可承載高刷新率”技術的產(chǎn)品。即實現(xiàn)近眼顯示芯片2000HZ的刷新率并無太大困難。同時，雖然與半導體計算、存儲、感光產(chǎn)品不同，顯示設備是“大電流”需求的品類（傳統(tǒng)半導體產(chǎn)品則是主要完成信號處理工作，其內(nèi)部電流量比較�。�，但是單晶或者高純度硅半導體材質(zhì)卻比非晶硅、低溫多晶硅、金屬氧化物、高溫多晶硅等技術在“電流通過量”上還具有優(yōu)勢。

    所以，從分辨率密度、刷新頻率高度、大電流承載這個“微顯示芯片的三高”需求角度看，硅基TFT幾乎是最好的選擇。當然，沒有絕對完美的技術，硅基TFT也有其缺點，即工藝技術復雜、成本更高。

    對于工藝技術而言，硅基TFT可以繼承半導體行業(yè)的技術體系。且顯示設備的像素精密度不會像Cpu那么高，也就是說只需要10年前，甚至更古老的半導體工藝就可以滿足硅基OLED的應用需求。例如130納米工藝，這種2000年左右的技術，就可以滿足高分辨率微顯示的基本需求。

    不過，成本上，硅基OLED將主要決定于芯片最終的面積，即高純度硅的使用量。可喜的是，近年來硅材料產(chǎn)業(yè)得益于太陽能、半導體存儲等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)格外壯大，且成本大幅下降。

    正是以上這些不錯的“產(chǎn)業(yè)條件”，以及近年來近眼顯示的興起，使得硅基OLED產(chǎn)業(yè)成為一個投資熱點。而且該產(chǎn)業(yè)國外企業(yè)并不具有時間和技術上的顯著優(yōu)勢，這有利于本土企業(yè)積極布局搶占行業(yè)高地。

    硅基OLED會和Micro LED產(chǎn)品撞車嗎

    在談論硅基OLED的時候，很多人都會想到另一個前沿性的顯示新技術：Micro LED。后者的主要目標也是超高精細、超高顯示刷新率的微顯示產(chǎn)品。

    首先，從產(chǎn)品結構體系看，Micro LED與硅基OLED幾乎相似——TFT結構上的自主發(fā)光產(chǎn)品。且從高性能基板看，采用硅基TFT（CMOS電路）是二者共同的選擇方向之一（當然，如果Micro LED用于手機或者TV顯示，完全可以采用更為廉價的玻璃基板TFT）。這種相似性，讓二者可能處于完全重疊的市場需求空間之中。

    第二，從技術差異看，OLED產(chǎn)品的涂覆采用蒸渡工藝。且微顯示器件都是低世代小尺寸線制造，其蒸渡設備和工藝成熟度非常高、成本也在整個OLED工藝體系中處于最低端。其與手機和電視用OLED產(chǎn)品蒸渡技術的差異主要在于，采用更為精細的金屬蔭罩技術（超精細金屬蔭罩是一種比較成熟的技術產(chǎn)品，最早曾在CRT顯示器上大量應用），實現(xiàn)更小的像素尺寸。

    而Micro LED用到的自主發(fā)光器件，即LED半導體燈珠，卻是一個正負極性明確、體積形狀固定的固體小顆粒燈珠。這導致大量的微小LED燈珠器件的平面化集成，即“巨量轉(zhuǎn)移”技術，不僅難度極高、而且是Micro LED產(chǎn)業(yè)獨有技術，難以從其它相關產(chǎn)業(yè)獲得巨大的技術幫助。所以，突破巨量轉(zhuǎn)移技術就成了Micro LED走向產(chǎn)業(yè)化的“命門”。

    目前，Micro LED巨量轉(zhuǎn)移技術依然處在實驗室攻關階段。最新的消息稱，臺企錼創(chuàng)已經(jīng)可以基本實現(xiàn)良率已達到99%以上，且單次抓取LED顆數(shù)可達20萬顆，耗時約10秒鐘的“巨量轉(zhuǎn)移”工藝。不過業(yè)內(nèi)專業(yè)人士依然認為，這項技術進入真正工業(yè)化階段還需要3年的時間。

    第三，從產(chǎn)品技術的投資邏輯看。硅基OLED更受巨頭的喜愛。因為它與半導體技術和OLED顯示一脈相承。這是京東方、三星等關注這一技術的原因所在（畢竟OLED是所有顯示巨頭繞不過去的未來）。同時，硅基OLED的市場方向確定，應用范疇沒有普通OLED那么廣泛，結合其產(chǎn)品多為小尺寸芯片、投資規(guī)模更小，也使得硅基OLED成為了中小顯示面板企業(yè)“差異化產(chǎn)品”的重要選擇。

    這方面，Micro LED在主流顯示面板企業(yè)眼中的地位就要差很多。一邊是Micro LED技術目前還有巨大困難要克服，需要時間磨練——而競爭技術，如OLED未必會給予其足夠的時間；另一邊，Micro LED面對OLED和QLED難以確立足夠強大的理論性能優(yōu)勢，這使得其面對已經(jīng)有巨大產(chǎn)業(yè)投資的OLED時候，顯得“愿景單薄”。所以，Micro LED事實上成為了邊緣些的顯示企業(yè)“企圖投機性超車”的工具�；蛘哒f，Micro LED背后的企業(yè)實力略遜色于硅基OLED。

    綜上所述可以看到，硅基OLED和Micro LED比較，前者具有成熟度高、產(chǎn)業(yè)進程快，以及至少暫時的成本優(yōu)勢。且由于整個OLED體系的技術進步的支撐，其在市場聲望上也高于Micro LED。這使得，二者在市場目標有高端重合度——近眼微顯示設備——的背景下，兩種技術的“撞車”，必然是當年彩電行業(yè)等離子與液晶之爭的重演。當然，從競品技術角度看，德州儀器的DLP、3M等公司的LCOS技術，也是硅基OLED和Micro LED微顯示技術的對手產(chǎn)品。

    不過，對于微顯示相關的VR等近眼顯示虛擬現(xiàn)實、頭戴顯示消費電子設備、瞄準系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、模擬訓練、工業(yè)檢測、醫(yī)療器械等相關行業(yè)和領域而言，多一個技術思路會是更好的消息。無論是Micro LED還是硅基OLED都能提供符合近眼顯示系統(tǒng)“三高”需求的“超級微顯示器件”。這將有助于VR虛擬現(xiàn)實等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至令后者成為一個巨大的消費電子新金礦。