国星光电：突破传统LED显示器件技术 彰显全球领先实力

文/潘慧

【导语】

佛山市国星光电股份有限公司（以下简称“国星光电”或“公司”）是广晟集团旗下专业从事研发、生产、销售LED及LED应用产品的国家高新技术企业。近年来，国星光电承担了国家“863计划”项目、国家火炬计划项目等国家级科研项目20多项，省部级项目80多项，产品多次获国家级、省级重点产品称号。继2016年荣获国家科学技术进步奖二等奖荣誉之后，国星光电又在2019年斩获国家科学技术进步奖一等奖，2020年荣获“广东省科技进步奖二等奖，2021年荣获中国专利奖优秀奖和2020年度广东省科技进步奖一等奖（第一完成单位）。

创新技术 实现规模化生产

《广东科技》：恭喜国星光电“高密度高可靠LED显示器件关键技术与集成应用”项目荣获2020年度广东省科技进步奖一等奖。请介绍公司及获奖项目的基本情况。

国星光电：谢谢！国星光电建于1969年，1976年开始涉足LED封装，是国内最早生产LED的企业之一。经过50多年的发展，国星光电凭借资金、技术、人才和管理等方面的优势为行业所认可。2010年7月16日，国星光电成功在深圳证券交易所上市。2014年，广东省属大型国有骨干企业广东省广晟控股集团有限公司入资，国星光电成为混合所有制模式的实践者。国星光电不断打造高端研发平台，设有国家地方联合工程实验室、博士后科研工作站、广东省企业重点实验室等15个研发平台，其中国家级5个、省级10个，在前沿技术攻关、科研成果转化、产学研深度合作等方面形成了强大的平台支撑，拥有专门的研发场地，配备了德国LED光电色测试系统等国际一流设备。2016年，国星光电分析测试中心获得中国合格评定国家认可委员会（CNAS）实验室认可，并先后于2019年、2020年通过复审，实现了检测能力与国际接轨。

此次荣获2020年度广东省科技进步奖一等奖的项目“高密度高可靠LED显示器件关键技术与集成应用”，是由国星光电联合华南理工大学、深圳市洲明科技股份有限公司、深圳市奥拓电子股份有限公司、深圳利亚德光电有限公司与中国电子技术标准化研究院共同开发，探索了从基础研究、共性关键技术突破到产业化技术推广的路径，通过技术开发、共同立项、标准制定、产业合作等方式实现了成果与产业化无缝对接。

项目开发过程中，国星光电研发团队突破了传统LED显示器件技术制造极限，攻克微型显示器件高耐候精密集成封装架构、微型显示器件低缺陷可控制造技术等多项核心技术，实现了微型高可靠LED显示器件低缺陷高效制造。但传统LED显示器件在宏观封装架构设计过程中极少考虑到器件架构与内部微观粒子光谱调控的光学功能耦合机制，导致LED显示器件光色质量差。国星光电进一步基于华南理工大学提出的微型显示器件宏微复合结构光色设计理论，成功开发出高品质、高均匀性的宏微复合结构LED显示器件，并联合深圳市洲明科技股份有限公司、深圳市奥拓电子股份有限公司、深圳利亚德光电有限公司等下游屏厂，在微型显示器件高密度集成、高性能控制技术方面取得新突破，最终实现了高分辨率、高对比度、高可靠性显示屏的规模化生产。同时，中国电子技术标准化研究院作为国家从事电子信息技术领域标准化的权威研究机构，统筹、组织和推动了包括项目完成单位在内的多家发光半导体制造企业完成了系列国家标准、行业标准及团体标准的制定，为LED显示元器件、显示系统设计及制造等提供了重要依据，有效推动了半导体显示全产业链垂直一体化整合。

行业知名专家鉴定委员会一致认为：该项目技术难度大、创新性强，项目整体达到国际同类技术先进水平，显示模组像素间距和器件封装防水技术达到国际领先水平。中国电子行业协会评价：基于该成果转化的一系列LED显示器件及其组件性能优越，逐步占据了全球市场（包括部分美国市场）的领导地位，以项目完成单位深圳市洲明科技股份有限公司、深圳市奥拓电子股份有限公司、深圳利亚德光电有限公司为代表的企业更是凭借具有自主知识产权的专利技术迫使美国ITC公司无条件撤诉，赢得了337案“保卫战”，彰显了中国LED显示屏制造企业的实力和全球领先地位。

迎接挑战 提升我国半导体发光产业国际影响力

《广东科技》：科研团队当初是如何确定课题研究方向的，项目的创新思路、研究的主要内容、解决的难点问题，以及创新点及意义何在，取得了哪些重要科研成果，经济和社会效益如何？

国星光电：近年来，LED显示正向微小间距显示以及可实现4K/8K的超高清显示转型升级，并已延伸到影响国家安全的应急、作战指挥领域，受到国际社会的广泛关注，各发达国家均对此制定了系列研究计划，如日本4K超高清及未来路线图、韩国GaN 半导体发光计划、欧盟 “彩虹计划”等，美国等西方国家也频繁对我国半导体光电子领域发起337调查，竞争上升到国家战略层面。而超高清显示、新型显示是国家和广东省重点布局的战略产业，国家“十三五”“十四五”规划皆提出要加快壮大新一代信息技术等战略性新兴产业，先后印发了《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018－2022 年）》等文件，对光电子器件产业提出一系列指导意见。广东省更是在全国率先推动显示产业发展，省“十三五”“十四五”规划提出将新一代信息技术产业作为广东省战略性新兴产业，打造新一代电子信息、超高清视频显示等十大战略性支柱产业集群；印发《超高清视频产业发展行动计划（2019－2022年）》和《广东省超高清视频产业发展行动计划（2019－2022年）》，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用。结合国际显示技术发展趋势及国家发展壮大战略性新兴产业的有关布置，高品质微型LED器件是新型显示的主力军，研究高密度高可靠显示器件及其集成技术，从而抢占LED显示技术制高点显得尤为重要。

半导体LED器件为巨屏显示带来了颠覆性技术革新，而半导体发光技术的发展给微型显示器件制造及应用也带来以下三大挑战：打破传统制造极限的微型LED 显示器件封装架构及其光色设计理论；适应多场景复杂环境的跨像素整合高效制造方法；满足超清显示应用的高密度集成与驱动技术。国星光电主动牵头，联合各家单位针对上述技术挑战开展高密度高可靠LED显示器件关键技术与集成应用研究，提出了微型显示器件宏微复合结构光色设计理论、微型显示器件高耐候精密集成封装架构、微型显示器件低缺陷可控制造技术、微型显示模块高密度集成与控制技术等核心创新点，成功建立了微型显示器件宏微复合结构光色设计理论，实现了粒子群/粒子云光谱调控结构在显示器件的高效精准建模，提升了器件发光强度与光色一致性；研发了像素可裁剪微型器件封装及低应力大面积平面精密模压等技术，突破传统封装尺寸精度限制，实现了微型显示器件的低缺陷高效制造；开发了显示系统高密度集成与控制技术，通过反向并接电气互联降低驱动电极数量，改善了显示系统的分辨率。该项目技术跨越了以往单一的器件或者应用的研究局限，推动了LED显示垂直一体化产业链发展，实现了半导体高密度LED显示器件及模块产业化。

经第三方权威检测机构检测，基于项目技术开发出的LED显示器件最小外形尺寸达到0.55mm2x 0.55 mm2，防水等级达到IPX 8@1.5米水深，显示模组最小像素间距指标达到0.45 mm。该项目技术获得授权发明专利35项（美国发明专利4项）、计算机软件著作权2项、国际标准1项、国家标准3项、行业标准2项、团体标准1项，发表论文24篇。值得注意的是，项目完成单位作为中国地区组长单位，组织完成了国际技术标准IECQ OD3803的制定，是国内首次成为LED组件规范主要制定者，标志着我国逐渐成为国际标准体系的领导者，对提升我国半导体发光产业国际影响力具有十分重要的意义。

因显示性能优异且运行可靠性极高，项目产品被广泛选用于如纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式、国庆70周年庆典、央视春晚舞台、港珠澳大桥开通仪式、全球党政大会、北京大兴国际机场、俄罗斯世界杯、NBA赛场、洛杉矶机场等国内外重大工程。2017－2019年项目单位实现新增销售收入186.1亿元，新增利润25.92亿元，新增出口创汇46.02亿元。

持续攻关 推动光电产业高质量发展

《广东科技》：科研团队对此还开展了哪些相关项目的研究？接下来将继续开展哪些攻关研究及未来计划是什么？

国星光电：我们基于本项目开展了更加深入的研究，包括牵头联合华南理工大学、佛山科学技术学院成立了广东省半导体微显示企业重点实验室，旨在搭建集科学研究、技术创新、人才培养、成果转化于一体的高效平台，围绕超高清半导体微显示的特殊要求攻克行业共性技术难题，从微显示封装架构及关键技术切入，研制液晶级分辨率的微小间距显示器件，并对所开发的微显示器件进行可靠性评价，开发半导体微显示器件及模组修复技术，实现相关技术的产业化与示范性应用。

另外，国星光电联合佛山科学技术学院、澳门科技大学、香港科技大学联合共建的省级重点实验室粤港澳智能微纳光电技术联合实验室，旨在面向国家重大需求和大湾区经济创新发展，汇聚粤港澳优秀创新资源，打造世界水准的科技创新平台。我们将充分发挥产学研整合优势，强化创新科研合作模式，深化合作，攻克智能微纳光电技术、半导体微纳智能显示等前瞻性科学问题与行业共性技术难题，共同推进粤港澳大湾区国际科技创新中心建设和光电产业高质量发展。

市场是瞬息万变的，技术创新是永无止境的。目前，从整个产业发展的趋势来看，为适应未来超高清视频产业发展和相关领域的应用，尤其是5G+4K、5G+8K 对显示器的高要求，市场发展趋势是研发更精细的新一代半导体显示器件，如Mini & Micro LED显示器件。国星光电始终利用好产业技术发展趋势和行业市场需求趋势两个触角，在国内率先布局Micro LED，并于2020年推出第一代Micro LED 新品——nStar I 2.7英寸显示模组。未来，国星光电仍然将超高清显示作为主要抓手，继续发挥产学研合作以及上下游产业链战略合作优势，深耕Mini & Micro 领域。

建言献策 助力实现广东科技自立自强

《广东科技》：公司认为近些年广东省创新政策、环境和机制对企业科技创新起到了怎样的作用？对广东省实现科技自立自强，进一步加快建设更高水平科技创新强省有何建议？

国星光电：创新引领，政策先行。近年来，广东省在促进科技创新的建设工作中，先后出台了系列支持创新的政策并且取得了良好的效果，充分彰显了广东省科技创新的特色和精神。如，出台了《关于进一步促进科技创新若干政策措施的通知》，该政策紧紧围绕改革创新的精神，通过12条政策瞄准广东省创新驱动的“硬骨头”，敢于突破现有的政策壁垒，充分体现了广东省先行先试的创新精神。另外，为深入提高广东省科技创新能力，建设科技创新强省，广东省在国内率先积极探索实行“揭榜挂帅”的项目组织管理方式，努力协调企业、高校、科研机构、协会等社会创新力量，攻关广东产业发展急需解决的技术难题，加快推动企业重大科技成果转化，提升了产业基础能力和产业链发展水平，促进了企业持续走高质量发展道路。

随着“十四五”规划的发布，半导体产业面临着更多的挑战和机会，关于如何在新的发展时期破局闯关，“揭榜挂帅”模式给了我们企业很多启迪。我们将在行业重点领域技术攻关上积极摸索，不断加强基础研究合作，积极部署科技创新平台建设。

IMD系列M07产品介绍及应用案例

户内1010产品介绍及应用案例

IMD系列M09T产品介绍及应用案例

户外3535产品介绍及应用案例

广东省科技创新已经走在全国前列，目前已经形成了良好的创新机制和氛围。对广东省实现科技自立自强，进一步加快建设更高水平科技创新强省，我们有以下三点建议：为引导企业有计划、持续地加强研发投入，建议广东加强对企业研发费用的补助力度；第三代半导体行业是国家重点鼓励发展的产业，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业，为加快推进第三代半导体材料行业的发展，希望广东加强对三代半的支持力度；目前专家库内多为高校、科研院所专家，建议广东考虑增加省内行业龙头企业专家参与产业政策和指南制定，充分糅合高校先进理论知识及企业产业化需求，从前沿基础技术延伸到共性技术、产业化应用技术方向拟定政策扶持方向，促进创新链和产业链精准对接，孕育和壮大广东省优势企业。