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大廠布局推動商業化進程 Micro LED大小應用並進發展
 

【作者: 拓墣產業研究院】   2018年07月27日 星期五

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2018年隨著Samsung、Sony、友達等大廠陸續推出Micro LED相關概念性產品,業界期待的下一代顯示技術及應用市場正加速成形。Micro LED目前在技術壽命、對比度、能耗、反應時間與可視角等均勝過LCD和OLED,龍頭廠商如Apple、Sony與Samsung等早已積極布局,鴻海更砸重金打造Micro LED全產業鏈,皆有助推進其商業化進程。根據LEDinside預估,至2022年Micro LED以及Mini LED的市場產值將會達到13.8億美元。


Micro LED技術優勢

Micro LED顯示技術是將LED結構設計薄膜化、微小化與陣列化,尺寸僅約1~100μm等級,但精準度可達傳統LED的1萬倍。此外,Micro LED在顯示特性上與OLED類似,無需背光源且能自發光,唯一區別是OLED為有機材料自發光。目前OLED受各大廠商青睞,是因為在反應時間、視角、可撓性、顯色性與能耗等方面均優於TFT-LCD,但Micro LED更容易準確調校色彩,且有更長發光壽命和更高亮度,有望繼OLED之後,成為另一項推動顯示品質的技術。


在發光效率上,Micro LED需要將襯底移除,留下3~5μm的薄膜磊晶,光線直接射出,出光效果優於其他顯示技術。此外,Micro LED採用半導體微細加工技術,可將晶片尺寸控制在微米級別和高畫質,如果巨量轉移技術進一步突破,Micro LED在畫質上能夠實現高ppi,若應用在手機和穿戴裝置等中小尺寸顯示螢幕上,優勢將十分明顯。



圖1 : Micro LED發展歷程。(Source:拓墣產業研究院,2018/07)
圖1 : Micro LED發展歷程。(Source:拓墣產業研究院,2018/07)

低功耗也是Micro LED一大優勢。現有的顯示螢幕耗電量大,續航問題是手機產業的痛點,而無需背光模組的Micro LED既能解決痛點,又能滿足產業對高顯示效果和產品性能的追求。


最後,超高亮度和奈秒級反應速度是Micro LED最大特性。在戶外太陽光直射下,顯示亮度至少需2,000 nits以上,但傳統的LCD技術由於出光效率極低,因此顯示效果較不理想;相較之下,Micro LED可輕鬆達到10,000 nits以上。在對比度方面,Micro LED每個畫素是由若干個微型LED構成,理論上對比度可達到無窮極。至於反應速度,則是LCD的10倍。


然而,目前Micro LED仍面臨層層技術瓶頸,包括磊晶與晶片、轉移、全彩化、電源驅動、背板及檢測與修復技術六大面向。過去普遍認為最大瓶頸是轉移技術,但隨著各種轉移方案陸續問世,如Pick & Place轉移、流體組裝、雷射轉印,以及滾輪轉印等,可預期未來還會有更具成本競爭力的技術方案出現,將有機會加速Micro LED的開發進程。


Micro LED產業鏈及可能的顯示應用

Micro LED產業鏈大致分為LED晶片、轉移、面板與終端應用四大環節,目前以晶片和應用端推動力度最大,中端環節較為薄弱。已布局的上游廠商分別有Osram、Nichia、晶電、錼創(PlayNitride)與三安等;中游有LuxVue、mLED與工研院;下游有Apple、Sony與Lumiode等。從區域來看,歐美廠商偏重下游終端應用開發,亞太廠商聚焦關鍵零組件的發展。


根據LEDinside觀察,Micro LED技術初期將有機會導入特殊的顯示應用產品。在中小尺寸的螢幕中,OLED顯示正在風頭上,有取代LCD液晶顯示之勢,雖然OLED在壽命和顯示特性上都不如Micro LED,但最終還是需取決於成本競爭力。根據LEDinside預估,由於現行的LCD與OLED製程相對成熟,Micro LED短期內仍有技術與成本問題需要克服,因此現階段仍難以與傳統顯示技術競爭,預期廠商將會從現有顯示器沒有辦法完全滿足的技術痛點切入。短期來看,相關大小尺寸應用將同時發展。


LED的特性是發光面積小於模組面積,非常適合以拼接方式生產超大尺寸顯示面板,尤其是戶外或公共空間的大尺寸顯示螢幕,加上此類應用對價格敏感度不高,因此將是Micro LED顯示技術的第一個商用市場。在超大尺寸後,就會是超小型的顯示應用,例如穿戴裝置和AR/VR等裝置,尤其是AR和VR,Micro LED的高亮度、低功耗與高反應速度特性,十分適用於此類應用,不僅能克服日光下的顯示問題,也能降低能耗,同時滿足遊戲的高速顯示需求。


Micro LED主要廠商發展動態


圖2 : Micro LED產業鏈分析。(Source:拓墣產業研究院,2018/07)
圖2 : Micro LED產業鏈分析。(Source:拓墣產業研究院,2018/07)

(一)老牌廠商

1.Apple


Apple聚焦於手機和手錶等中小尺寸顯示,傳出近期在小尺寸應用上準備2種Micro LED面板:(1) 1.3~1.4吋用於未來Apple Watch中;(2) 0.7~0.8吋用於AR穿戴裝置,可能是AR眼鏡。


Apple發展Micro LED主要是為了減少對一家獨大的Samsung OLED過度依賴,從2014年併購LuxVue後便開始積極佈局,至今Apple在Micro LED領域已取得相當多的專利,已基本完成Micro LED的技術儲備。


2.Sony


Sony產品布局是以高階商用型大尺寸顯示螢幕產品為主要目標,主打高階家庭和電影院投影場景應用,以與OLED競爭。像是CES 2017展Sony展出的CLEDIS顯示器,正是以144片Micro LED拼接而成。


Sony早在CES 2012展中便已推出Crystal LED Display技術,採用622萬顆微型LED顆粒導入55吋(1920×1080×3)電視,但造價相當昂貴,加上巨量轉移相關技術尚未成熟,以致生產良率低且耗時費工,無法實現量產。2016年Sony改變策略重新推出拼接型顯示螢幕,並將該項技術命名為CLEDIS,確立藉由Micro LED專攻大尺寸顯示器市場的策略。


3.Samsung


Samsung電子在Micro LED領域是以中大尺寸顯示為發展方面,現以Samsung VD當中的商用顯示器部門主導。Samsung於2018年CES推出全球首款模組化拼接146吋Micro LED TV「The Wall」,一時蔚為話題。然而,「The Wall」電視的LED晶片尺寸據悉約為100微米,仍未達到真正的Micro LED水準。


為了搶占Micro LED市場,Samsung也與中國晶片廠商簽訂預付款協定,該協議有一定排他性,協議生效後3年內中國晶片廠商將供應Samsung約定的LED晶片。


4.LG


LG集團中,目前由LG Electronic主導Micro LED技術,2015年已完成Micro LED全彩化顯示產品,採用RGB Micro LED和軟性基板,完成約3吋螢幕大小、3000 ppi的產品。2018年3月LG已向歐盟申請三項與Micro LED面板有關的新商標,可見LG正積極布局,更計畫於2018年9月推出首款Micro LED TV。


5.三安光電


三安光電這2年在LED晶片產業的市場集中度不斷提升,下游領域呈現系統整合與多樣化技術發展,同時積極布局Micro LED產業鏈。2018年2月三安與Samsung展開長期商業合作關係,Samsung將支付廈門三安1,683萬美元預付款,以換取廈門三安產線生產一定數量用於顯示產品的LED晶片。一旦廈門三安達到大規模量產產能,Samsung將考慮以廈門三安為首要供應商,屆時三安可能將引領Micro LED晶片市場。


(二)新進入廠商

1.錼創


錼創科技擁有開發和設計Micro LED能力,其Micro LED顯示技術稱為「PixeLED Display」,透過轉移技術將Micro LED晶片轉移至面板,宣稱轉移良率可達99.9%;此外,PixeLED Display耗電僅有一般LCD的10%、OLED的50%。


Micro LED廠商大多開發藍光單色,錼創則開發RGB三色,色彩顯示更完美,但良率挑戰更大。公司已於2017下半年開始試產Micro LED;在2018年4月ICDT展會上,更展出Micro LED顯示器,共分白光、綠色以及全彩三種色彩顯示。


2.VueReal


加拿大新創公司VueReal以Micro LED技術開發高性能和超低耗的微型顯示螢幕。VueReal專有的10μm以下高效率Micro LED和專利巨量轉移工藝,被稱為「連續畫素(Continuous Pixelation)」技術,能以高產量和實惠價格實現ppi大於4,000的顯示螢幕。基於該技術,VueReal開發出一款4K微型LED顯示螢幕,畫素密度高達6,000 ppi,有助於縮小頭戴式顯示器(HMD)和抬頭顯示器(HUD)等AR設備體積。


在資本方面,2018年3月VueReal獲得逾1,050萬美元的A輪融資,將用於團隊擴編,並推出先進微型元件開發和特性研究中心,加速Micro LED技術發展,預計在2021年達到量產水準。


總結來看,儘管Micro LED牽涉的產業廣泛,包含精密機械、半導體製程、測試與檢修等,巨量轉移技術也仍有待突破,短期內無法達到量產水準,但從目前發展態勢來看,龍頭廠商積極參與研發Micro LED,部分技術已得到一定進展,預估2018下半年將可見到高階產品量產。因此,Micro LED未來仍有很大潛力成為下一代顯示技術,商機可期。


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