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Micro LED真能現身Apple Watch?
 

【作者: 籃貫銘】   2019年09月10日 星期二

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兩台廠打入蘋果Apple Watch供應鏈的消息,在近期喧囂塵上,又再度吸引了市場對於Micro LED的關注。只不過這個消息似乎來的太早了點,很難不讓人感到疑惑。



圖一 :  沒有人懷疑Micro LED所能帶來的顯示性能,唯一的考量就是生產成本與產量問題。
圖一 : 沒有人懷疑Micro LED所能帶來的顯示性能,唯一的考量就是生產成本與產量問題。

這次傳出消息的兩家業者一個是Micro LED新創公司錼創,另一家則是以PMOLED產品在穿戴式市場聞名的錸寶,而兩家公司目前是屬於換股結盟的關係,因此攜手進攻Micro LED穿戴市場是合情合理的方向。但Apple Watch是不是真會導入Micro LED技術,而Micro LED又是不是已經真的可以進入成熟量產的階段,是目前市場最大的疑惑。


低成本的巨量轉移是關鍵

Micro LED作為次世代顯示技術的主角,其發展進度自然受到市場的關注,所有的顯示大廠與LED製造商也正全力衝刺其生產技術。當然,沒有人懷疑Micro LED所能帶來的顯示性能,唯一的考量就是生產成本與產量問題。


從生產成本來看,目前Micro LED最大的生產瓶頸當然是在巨量轉移的流程上,如何在有效率且具備經濟效益的前提下,把數百萬至千萬顆以上的LED晶粒轉移至PCB版上,是目前所有的製造商都在努力突破的關鍵。而到目前為止,仍未有足以媲美現有解決方案的巨量轉移技術。



圖二 : 如何把數百萬至千萬顆以上的LED晶粒轉移至PCB版上,是目前所有的製造商都在努力突破的關鍵。
圖二 : 如何把數百萬至千萬顆以上的LED晶粒轉移至PCB版上,是目前所有的製造商都在努力突破的關鍵。

eLux是目前在低成本巨量轉移技術上最有明確進展的業者,這家獲鴻海投資的公司聲稱已研發出一種流體組裝技術,能夠解決大量微LED晶粒組裝的問題,進而實現低成本的巨量轉移流程。


但根據該公司所揭露的資料,目前這種流體組裝技術所能應對的LED晶粒尺寸大約在20um左右,其實仍不能屬於真正的Micro LED的範圍(業界普遍認為應該要低於15um),因此要用在講求顯示精細度的智慧裝置上,可能仍顯不足。



圖三 : X-Celeprint的轉印技術,該解決方案的特點就是良率與準確率非常高,能夠達到99.9%以上。(source: X-Celeprint)
圖三 : X-Celeprint的轉印技術,該解決方案的特點就是良率與準確率非常高,能夠達到99.9%以上。(source: X-Celeprint)

再者,此流體組裝並未實際商用,其詳細的成本尚難評估,因此要在短期間內運用到高量產的智慧手錶上,這樣機會並不太大。再加上目前Apple Watch 4已經使用了新的低溫多晶氧化物背板技術(Low Temperature Polycrystalline Oxide,LTPO),能夠減少約30%的面板電耗,進而提高裝置的電池壽命。


因此,除非Micro LED能夠在大約相同的成本條件下,來提供更佳的顯示性能,否則不容易站上第一線的顯示方案位置,成為產品設計的首選。除非是實驗性或策略性的產品(例如可折疊螢幕智慧手機),不然短時間內我們應該不會看到Micro LED進入高量產的產品線中。


短期產量仍難以滿足消費型應用

而在產能的部分,則同樣是受限於巨量轉移的技術。綜觀目前的巨量轉移技術,大致可以分為Pick & Place、靜電吸附、微轉印、流體組裝,其中又以微轉印和流體組裝的產量潛力最大。


在微轉印技術方面,專門提供微轉印技術(Micro-Transfer Printing)的愛爾蘭公司X-Celeprint,在2018年的SID展會上發表了Micro LED顯示器專用的轉印技術。該解決方案的特點就是良率與準確率非常高,能夠達到99.9%以上,而且具備良好的可擴展性(scalable),同時轉移的晶片尺寸能達到5 um。


但他們並沒有進一步說明目前的產能數量,只說能依據客戶的製造需求來擴張。



圖四 : eLux已研發出一種流體組裝技術,能夠解決大量微LED晶粒組裝的問題。(source: eLux)
圖四 : eLux已研發出一種流體組裝技術,能夠解決大量微LED晶粒組裝的問題。(source: eLux)

至於流體組裝方面,eLux公開的資料顯示,目前其技術約可達到每分鐘完成3萬顆以上的Micro LED組裝。以組裝一片12吋Micro LED面板(8百萬顆LED晶片)需15分鐘來估算。


套到目前Apple Watch 4的顯示面板推估,最大的錶面尺寸為1.8吋左右,解析度為384×480,換算成LED晶粒的數量至少要33萬1千多顆(384 x 480 x 1.8),如以eLux的產能來算,則每組裝一個Apple Watch 4顯示面板需要10分鐘。


然而Apple Watch每年的出貨量約3000萬支,等於每個月要生產250萬支,每天也要8萬支,平均每天需要10萬小時以上的工時才能消化。因此這個產量規模要如何分配與擴張就是個考驗。


由此兩點來看,Micro LED顯示要在明年進入智慧手錶或者智慧手機的可能性是非常小的,儘管能帶來更佳的顯示性能,但目前仍不到大量商用的階段。


因此,比較可能的發展,還是會從20um以上的LED晶片尺寸的應用先開始,也就是大型的戶外顯示優先。這類的產品應用價格較不敏感,而且能充分反應LED高亮度與高反應速度的優勢,對於大型的遠距離觀看的應用來說,是絕佳的解決方案。


另一方面,這類應用的產能需求並不高,而且通常是客製化規格,因此更適合現階段產能有限的Micro LED業者。


大尺寸應用先行 消費性產品2021年甫現曙光


圖五 : 在美國InfoComm 2019上,LG Display發表一款新的8K Micro LED顯示器,其畫素製程達到50微米。(source: LGD)
圖五 : 在美國InfoComm 2019上,LG Display發表一款新的8K Micro LED顯示器,其畫素製程達到50微米。(source: LGD)

現階段而言,Micro LED的製造成本仍高居不下,而且整體的供應與服務鏈仍不成熟,量產能力也尚未成形,因此進入Apple Watch這種消費性的穿戴式裝置市場的機會並不大,除非蘋果只是嘗試性的推出數量有限的高價產品,否則並不預期會在2020年看到有採用Micro LED顯示技術的穿戴式產品。


然而Micro LED經過了這一兩年的發展,在製程技術上已有明顯的進步,尤其是各個供應商的積極投入,包含LED製造商、顯示面板商、驅動IC業者、半導體材料與設備、以及機械檢測業者等,讓Micro LED的供應鏈漸趨成形。特別在檢測與修復上,由於有了新業者的投入,解決了Micro LED的量產量率問題,也加速了終端產品的上市時間。


所以,雖然沒有預期Micro LED會在2020年進入穿戴式裝置市場,但在大尺寸顯示應用上,預料將會有更多的產品被發表,而且可能將不會是概念式的展示,而會是可供客戶下單出貨的產品。


至於消費性電子領域,只要成本與量產的問題能夠克服,高階的穿戴式裝置是有應用的空間,但目前看來,也許要到2021年才會有比較明確的進展。


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