两大关键加速Micro LED商业实用化,TV应用或提前实现

自次世代显示技术微发光二极管(Micro LED)为产业界点亮曙光以来,相关供应链在品牌大厂串联下逐渐建构成形,也加速推动产品应用发展,其中大尺寸电视有望提前实现量产。至于何时会出现商业实用化产品,现阶段除须克服许多技术问题外,还讲求两大关键要素。

Micro LED生产工艺改变,制程技术仍待突破

Micro LED将传统LED尺寸微缩至微米(micron,μm)等级,做到比沙子还要细小,又要能确保发光,只是以现行的制程工艺来看,还有许多技术难题待解决。集邦咨询LED研究中心(LEDinside)研究协理储于超,近日在LEDforum中表示,传统LED尺寸约100μm至1,000μm,厚度约 100μm至500μm,若要做到Micro LED等级,就得将尺寸缩到100μm以下,厚度仅约3μm至5μm,由于Micro LED体积微缩近百倍,因此目前的生产工艺需要相当大改变。

从磊晶制程、晶粒制造,到转移、接合方式,全彩化方案与背板材料选择,检测、修复与备援(redundancy)机制等等,每一制程环节都有其技术限制及挑战。储于超提到,当LED尺寸微缩到微米程度,将无法依照传统方式于晶粒制程后再进行分 bin、筛检程序,需在上游磊晶阶段加以控制LED晶圆的波长均匀性,期望达到无微粒(particle)、不必分bin的程度;至于后端制程中如何检测与修复坏点、切换备援电路等,也都是相当重要的技术课题。

TV 量产时程有望提前,汽车和手机应用亦为发展重点

去年LEDinside依据市面上产品尺寸及PPI要求,推算出LED尺寸及画素(Pixel)数量,预估LED尺寸愈大、画素数量愈少的应用,实现商业化量产的速度也相对愈快。时隔一年,较快实现量产的Micro LED应用也稍微有了点改变,尤其电视(TV)的量产时程可能会比原先预期提前。

储于超于会中指出,厂商在开发Micro LED产品初期,普遍会先从室内显示屏幕或穿戴式装置着手,现在有些厂商则是选择优先开发Micro LED TV,不免令人讶异,毕竟 TV 所需的画素数量相当多,技术难度也更高。不过,他认为由于电视规格多样,若60吋以上电视搭配Micro LED做到 Full HD 或 4K 解析,PPI 还在能够达成的范围,有望切进高端产品市场与OLED TV竞争匹敌。

Micro LED应用量产预估时程(Source: LEDinside)

Micro LED在汽车领域的应用发展也备受看好。储于超表示,Micro LED可接合在软性基板上与车内结构整合,做为仪表板或中控面板显示使用以创造差异化,更可提升整体质感。另外,汽车照明采用Micro LED能透过单点独立控制每一个画素,继而塑造不同光形以对应各种路面环境,同时避免照射对向来车驾驶而造成炫光现象。

手机屏幕方面,采用Micro LED做为自发光显示屏幕会是发展方向之一,但Micro LED尺寸得微缩到5μm至30μm,依分辨率要求所使用的画素数量也高达数百万颗,以致成本不易压低,量产时程也会因此较晚。当然Micro LED不只能用于显示技术,其整合传感器的“微组装”(Micro Assembly)技术,也适用于手机当中。储于超指出,另一发展方向还可将Micro LED做为手机背光,有别于目前常见的侧入式,而改采类似直下式背光电视的概念,即可支持区域调光(local dimming),亦可提升色彩显示表现,但为了维持手机机身轻薄,缩短光学距离(Optical Distance,OD)就成了另一待解问题。

此外,具发展潜力的应用还包括AR/VR头戴式显示器(HMD)、数字广告牌(Digital Signage)等。“未来Micro LED产品规格会相当分散,应用类别也会分众化,”储于超认为电视墙(video wall)显示应用或穿戴式装置会相对较快实现量产,“而真正大批量出现则要等到2020年后”。

实现量产两大关键:成本、附加价值

尽管Micro LED应用想象空间广、别具发展前景,若想加速实现Micro LED商业化量产,还是逃不过最现实的成本考虑。储于超先以点间距 P1.25 mm 的小间距(Fine Pitch)LED显示屏幕,跟点间距 P3.0mm的传统LED显示屏幕相比较。前者因为点间距微缩的关系,LED使用数量较后者提高了 5.76 倍,加上LED尺寸缩小而增加制程成本,以至于每平方公尺面积成本约1.2万美元,相较于传统LED显示屏幕每平方公尺面积成本2,000美元来说,差距相当明显。

若将Micro LED套用小间距LED显示屏幕规格进行推算,储于超估计Micro LED显示屏幕的成本约只有小间距LED显示屏幕的七成左右,主要原因是Micro LED芯片不需要传统支架、封装等,材料成本会减少许多。不过,他强调Micro LED成本不是贵在材料,而是贵在制程,尤其转移、驱动方案,还有背板(backplane)订制、新生产设备等等都是导致成本增加的原因,因此现阶段 Micro LED成本还得再估高一些。

从显示屏幕售价来看,目前110吋 P1.25mm的小间距LED显示屏幕,价格约12万美元左右;Micro LED显示屏幕若以SONY拼接型显示屏幕“CLEDIS”(Crystal LED Integrated Structure)为例相比,220吋要价1.2亿日圆,相当于120万美元,110吋则以对半价60万美元比较,两者价差超过 5 倍。储于超认为 SONY 将自家产品重新定位,切进传统显示屏幕所没有的市场当中,在某些领域也确实有需求存在,因此也有其他厂商跟随SONY脚步开发 Micro LED显示屏幕。“未来随着成本下降,这样的高端利基市场也有可能成为主流,”储于超说。

而实现 Micro LED 量产的关键除了找出突破性技术、材料、设备等进一步降低成本外,如何提高附加价值、打到消费者痛点也是关键之一。储于超建议透过整合型方案或新产品概念、功能等,为产品提高附加价值,满足消费者需求。未来 Micro LED 能多快商业实用化,将取决于技术成熟速度、成本与产品附加价值,相信再过一段时日,市场上将会陆续出现 Micro LED 相关产品应用。(文 / 科技新报 杨安琪)

 

 

Micro LED 次世代显示技术市场会员报告- 2Q17

Micro LED 显示屏与小间距显示屏技术探讨

 
LED 显示屏市场概况

    ► 现行的超大型显示屏主流技术
    ► 不同显示屏的技术对比
    ► 小间距LED显示屏市场规模预测
    ► 小间距LED显示屏供应链现况
    ► 2016-2017 小间距显示屏细分领域分析

为何需要Micro LED  显示屏?

   ► SONY CLEDIS Micro LED 显示屏引领市场潮流
   ► SONY CLEDIS Micro LED 显示屏规格介绍
   ► Micro LED 显示屏与小间距 LED 显示屏- 规格分析
   ► Micro LED 显示屏产品之优势
   ► Micro LED 显示屏与小间距 LED 显示屏- 成本分析
   ► Micro LED 显示屏与小间距 LED 显示屏- 售价分析
   ► 从利基变成主流? Micro LED显示屏的发展前景预测

LED 晶片解决方案

   ► Micro LED 与传统的LED制程的不同
   ► LED 规格-传统LED显示屏
   ► LED 规格- Micro LED 显示屏
   ► Micro LED 显示屏的基本构成与应用模式
   ► Micro LED于显示屏应用的技术挑战

电源驱动方案

   ► 影响Micro LED电源驱动因素
   ► 驱动方式- 主动式与被动式分析
   ► 主动式驱动- 低耗电量、高的刷新率,适于大尺寸及高解析度的全彩化显示器
   ► 开关电源控制PWM技术对LED色彩的深浅变化影响
   ► 扫描方式与画面更新率
   ► LED显示器 vs Micro LED显示器电源驱动模组差异性
   ► Micro LED 显示屏驱动问题的挑战
   ► 集成化 IC 解决方案与技术挑战

电路板解决方案

   ► 影响 Micro LED 电路板制作因素
   ► 印刷电路板制作流程分类
   ► 印刷电路板制作流程差异性比较
   ► PCB 线宽/线距 尚未达到Micro LED规格要求
   ► 传统显示屏应用 vs Micro LED应用电路板制程之差异性
   ► Micro LED应用电路板目标规格及待克服的瓶颈


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