Micro LED商机可期,科技大厂与研究机构积极抢进

过去20年,中国台湾地区面板产业不论在技术、产量或产品多样化,一直具备强大的竞争力,只是近年来在韩国、中国大陆厂商挟持国家资源的投入之下,令台厂遭受前后夹攻的威胁与挑战,台厂除以既有技术进行产品差异化取胜,不断掌握新一代显示技术,更一直是台厂竞争力的重要策略,而继液晶显示器(Liquid crystal display;LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode;OLED)之后,微发光二极管显示器(Micro LED Display)已被视为最具发展潜力的新一代显示技术。

有鉴于Micro LED发展潜力可期,台工研院作为长年协助台湾地区面板产业创新技术与应用的重要研究机构,近年来也积极投入Micro LED数位显示技术的创新研发。日前更与聚积科技宣布将共同开发“超小间距LED数位显示技术合作案”,透过此次合作将有助聚积科技加速Micro LED显示屏驱动IC的开发时程,于未来协助客户导入Micro LED于超小间距显示屏应用,提升整体LED显示屏产业价值。

Micro LED商机可期 科技大厂与研究机构涌进

集邦咨询LED研究中心(LEDinside)2017年最新研究报告指出,继传统LCD、OLED之后,Micro LED后续发展潜力可期,若以全面取代现有液晶显示器的零组件的规模来推估,包括背光模块、液晶、偏光板等,未来Micro LED的潜在市场规模约可达300~400亿美元。

另外,LEDinside 2016年的另一份报告则显示,LED显示荧幕产值将于2020年达到50亿美元,其中小间距LED显示荧幕产值可达近13.5亿美元;Transparency Market Research也估计,2024年小间距LED显示屏产值达31亿美元,同样呼应小间距LED显示屏市场成长的趋势。

有鉴于Micro LED的可用性与潜在商机巨大,因此已经吸引全球科技大厂抢进,来自全球的重量级研究机构,也积极投入资源研究技术与应用。厂商的布局方面,LEDinside指出,包括苹果(Apple)、索尼(Sony)以及全球显示器供应链,皆高度关注与投入Micro LED,且厂商间正努力克服Micro LED的高制造成本,加速推动Micro LED的发展。

台工研院指出,国外主要Micro LED研究团队有美国德州理工大学(Texas University)、美国伊利诺大学(Illinois University)、英国史崔克莱大学(University of Strathclyde)拆分的公司mLED、法国原子能署电子暨信息技术实验室(CEA-Leti)、日本冲电器(OKI)等,目前也都已经端出具体成果。例如德州理工大学发表的“绿光主动定址Micro LED阵列芯片”,结合了Micro LED阵列和CMOS的驱动IC,每颗Micro LED微晶粒皆对应一驱动晶体管电路,可作个别的发光控制;另外,mLED公司目前已提供Micro LED技术平台,配合客户开发生医、微显示、打印、半导体制程光源等相关应用模块或产品。

  聚积科技董事长杨立昌(左)、工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅,宣布共同布局Micro-LED数位显示技术。

多重技术优势与特色 Micro LED广受瞩目

智慧城市与智慧生活时代的全面来临,促使室内大尺寸、高分辨率显示应用市场需求大幅提高,而由于LCD、数位光源处理技术(Digital Light Processing;DLP)具有拚接缝的缺陷,无法提供超大型显示屏的完美观赏体验,因此无拼接缝的Micro LED显示屏市场需求因应而生。

台工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅表示,Micro LED为自发光显示技术,其原理主要是将LED 结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化,将LED缩小到至少原本LED的百分之一,因此具备低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等特性,不仅可降低量产成本,更可提升整体分辨率,可望取代OLED、LCD等现行显示光源,成为未来的主流显示光源。

吴志毅进一步指出,以低功耗特性为例,Micro LED尺寸与宽度极小,相近于一根头发或更小,未来随着技术不断发展,甚至可以做到人眼无法看见的颗粒大小,但发光效能却远远优于OLED,两者相差可达二至三倍,因此在同样亮度的显示屏而言,Micro LED电池寿命高出二至三倍,有助于解决电子显示屏最被诟病的功耗问题。

又以生产效率来看,吴志毅说明,Micro LED生产时不受面板厂尺寸限制,且透过“巨量转移”(Mass Transfer)技术,Micro LED厂房可以塑胶基板或硅基板取代玻璃基板,因此不用投入动辄新台币百亿甚至千亿的资金,建置大尺寸面板厂房,初估大约只要新台币数十亿元,就可以建置一个可规模量产的Micro LED厂房。

就应用面而言,Micro LED随着不同的画素尺寸与周期,可以应用于不同领域,小至穿戴式产品如头戴式显示器(Head-mount Display;HMD)、手环/手表显示面板、抬头显示器(Head-up Display;HUD)等,大至数位广告牌显示屏 (Digital Signage)、电视等应用皆可,表现并且会较LCD或OLED为佳,例如,Micro LED的高分辨率、可任意拼接且无拚接缝等特性,适用于零售、精品业店内广告屏幕,对于取代现有LCD屏幕方案,具备强大竞争力。

♦  Micro LED的特性非常适合运用于超小间距室内显示屏,高分辨率、可任意拼接且无拼接缝,特别适合零售、精品业作为店内广告屏幕使用,对于取代现有LCD屏幕方案具备强大竞争力。

台工研院加速技术与应用创新 与全球并进

为掌握LED微型化潮流,中国台湾于Micro LED的投入也非常积极,除了友达、群创、晶电等大厂,早于2009年便投入Micro LED开发的台工研院,至今也已经累积相当的制程技术与经验。吴志毅强调,台工研院以化合物半导体制程技术结合发光二极管微芯片与场效晶体管基板,目前已成功发展出可达2,000 ppi的单色Micro LED技术,并且成功将自制单色Micro LED阵列产品整合至HMD与HUD系统上,进行测试。

而在三色RGB全彩技术方面,台工研院已发展出446 ppi分辨率的相关技术,高于iPhone的326 ppi分辨率,这意味Micro LED已可应用于高阶手机,也显示出工研院无论于单色或全彩显示面板的开发,皆属于佼佼者。

吴志毅进一步指出,尽管台工研院在Micro LED的技术与应用创新上,已经有很好的表现,但是这样还不够,为解决目前Micro LED产业化的既有瓶颈,台工研院研究团队还继续投入资源进行创新,力求达到降低生产成本与提高生产良率,以及让产品均匀度更高、尺寸可以更缩小等目标,致力于使台工研院成为Micro LED产业化的主要推手之一。

♦   Micro LED随着不同的画素尺寸与周期,可以应用于不同领域,小至穿戴式产品如头戴式显示器,大至数位广告牌显示屏 (Digital Signage)等,并且表现会较LCD或OLED为佳。

筹组Micro LED团队 奠定中国台湾产业竞争力

除了在技术发展上走在市场前端,台工研院也致力于携手产业界,打造中国台湾地区完整的Micro LED供应链体系,2017年与聚积科技合作,布局Micro LED数位显示技术,期能使台湾在Micro LED全球市场竞争中,占得一席之地。

“实现更小间距显示屏的目标,不仅考验显示屏制造商的研发能力,产业链供应商也必须有相应解决方案。”聚积科技董事长杨立昌表示,如果要制造P1(点间距1mm)以下的小间距LED显示屏,目前已遇到技术和成本瓶颈,即使有LED显示屏厂生产出P1以下的显示屏,也都还不到量产阶段,无法广泛推广,而块缺口这正是Micro LED的机会,因此聚积科技掌握市场机会,加速着手开发Micro LED的驱动IC。

聚积科技总经理陈企凯补充,这次透过与台工研院合作,发展使用Micro LED的超小间距LED显示屏技术,除有助内部研发Micro LED专用驱动IC,并可提前布局由Micro LED所带领的“次世代显示潮流”。

与个别厂商的合作之外,2016年底开始台工研院就以筹组Micro LED团队的想法,串连20多家显示、LED、半导体及系统整合厂商组成的“巨量微组装产业推动联盟”,此一联盟将聚焦在Micro LED领域,力促Micro LED团队的成形。吴志毅表示,Micro LED团队第一阶段将以平台的角色,串连上、中、下游厂商,让产业链可以借此平台进行交流或互相提供技术资源,由于中国台湾地区电子产业供应链一直十分完整,许多厂商都具备相当实力,因此若能在Micro LED串联产业上下游的资源,相信将为台湾地区Micro LED的发展,带来很大的助益。

举例来说,Micro LED微晶粒可直接以巨量转移技术,将不同LED移转到较大的PCB背板之上,降低生产成本并大幅提高生产良率,因此是Micro LED产业化的关键技术之一,但是至今巨量转移技术仍未到位,目前台工研院自行开发的转移设备,已可成功完成巨量转移 Micro LED,由此可见,未来中国台湾地区如能透过Micro LED团队共同进行巨量转移技术研发,就有更大机会走在产业前端。

综观来看,过去几十年来面板显示器技术不断演进,每当一个可实际应用又合乎成本的前瞻性技术成熟,取代既有技术大量普及,便会颠覆既有产业的竞争样貌,因此,当Micro LED即有机会成为下一个颠覆产业的新兴显示技术,台湾地区面板产业应该积极布局,加速台湾地区Micro LED产业链的成形,过程中台工研院也将持续投入创新与整合资源,携手产业界,共谋Micro LED技术为面板产业带来的新契机。

♦  早于2009年便投入Micro LED开发的台工研院,至今也已经累积相当的制程技术与经验。

 

 



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