今年智慧顯示展(Touch Taiwan 2019)最吸睛的焦點,莫過於次世代顯示技術微發光二極體(Micro LED)以及次毫米發光二極體(Mini LED)技術應用。不僅可見各廠奮力展出最新技術與產品,也觀察到 Mini LED 已不再只是做為顯示器背光「配角」,而是以「主角」之姿直接用於 RGB 顯示,有關技術進展也成當前值得關注的一大趨勢。
友達亮點:Micro LED 車載應用、Mini LED 拼接顯示器
面板大廠友達所推出的全彩主動式 Micro LED 顯示器,吸引相當多廠商駐足詢問。該 Micro LED 顯示器採用 LTPS 背板驅動技術,並以小於 30 μm 的 LED 達到超高像素密度 169 ppi,每個像素可獨立驅動發光,呈現精細的高動態對比畫質。
這次所展出的 Micro LED 產品為 12.1 吋儀表板面板、12.1 吋中控台面板,具高色彩飽和度、高解析與高亮度畫面,能清晰顯示行車數據。據現場研發負責人員說明,該產品是以藍色 LED 加上色轉換(color conversion)材料如螢光粉或量子點(QD)實現 RGB 三色,主要原因除了確保巨量轉移良率問題,也較不受紅色 LED 現有效率限制,成本上也較理想,加上車廠客戶態度積極,因此先鎖定車用市場為主。
目前有關產品技術已經準備就緒,接下來規格談定送樣後還需經過車廠驗證期,快則兩到三年就有機會量產。未來將視客戶需求,不排除發展其他尺寸應用的可能。
至於友達 Mini LED 產品方面,直接做為 RGB 顯示的全彩 Mini LED 顯示器也是另一看點。該顯示器主要做為廣告看板應用,以 5.5 吋 Mini LED 面板無縫拼接,並採用主動式矩陣電路驅動 Mini LED,最高亮度可達 3,000 nits,具有高對比和廣色域等優勢,色彩飽和度達 110%,可依設計需求彈性拼接延伸。這也是友達 Mini LED 背光顯示產品以外,以 Mini LED 直接做為 RGB 顯示的創新應用。
現場還有展出一系列 Mini LED 背光產品,涵蓋各尺寸電競應用,以及 VR 頭戴式顯示器等。其中,65 吋 UHD 4K 大型電競監視器面板具備 144 Hz 超高刷新率,調光分區數(dimming zone)達千區以上並具 2,500 nits 超高亮度。不僅視覺範圍廣,畫質與畫面流暢度都有極佳表現。
此外,VR 頭戴式顯示器採用主動式矩陣電路驅動 Mini LED 背光模組,調光分區數提升到 2,304 區,具 1,688 ppi 超精細畫質,以高動態對比影像打造真實的虛擬實境體驗。
同樣將 Mini LED 直接做為 RGB 顯示應用的產品,還有面板大廠群創所推出的 110 吋「AM miniLED PID」,以及可捲曲與透明兩款 AM miniLED 顯示器。
群創 110 吋 AM miniLED 觸控公共顯示器(PID)由 4 x 4 個箱體拼接,每個箱體有 8 片燈板,總共以 128 片燈板組成;採用 TFT 驅動 Mini LED 顯示,像素間距 1.2 mm,外加 IR 紅外感測觸控。該產品主要做為室內應用,實現較細緻的灰階表現,並經抗反射處理,無閃爍也更護眼,今年 6 月已開始放量。
產品開發處經理表示,Mini LED 相較於 Micro LED 能較快實現產品化,在製程、打件或修復等技術也算成熟,良率也相對較高。這項產品經過了多次改版努力才得已推出,過程中發現許多問題有待解決,必須積極突破儘早商品化,而所累積的經驗和技術也能應用於 Micro LED 開發上。
群創現場也展出 8.9 吋可捲曲(Rollable)及透明(Transparent)兩款 AM miniLED 顯示面板。前者可撓,經測試可捲曲數萬次以上,也不會產生如 OLED 的烙印痕跡,可應用於各式曲面顯示器,並依需求尺寸無限拼接;後者穿透度目前可達 30%,將持續精進提升,適用於百貨櫥窗、車窗、自動販賣機等透明顯示應用,在半戶外或戶外應用上,其亮度、色彩飽和度和信賴性都比 OLED 更具優勢。不過由於現場禁止拍攝,唯有期待日後再度展出了。
現場也展出其他 Mini LED 背光顯示應用產品,包括 65 吋 8K AM RGB miniLED TV、31.5 吋 4K AM RGB miniLED 專業電競顯示器等,滿足不同消費者需求。
LED 垂直整合廠隆達電子在今年展中,除了展出全系列 Mini LED 背光應用,包括電視、電競螢幕、筆電、車用面板及 VR 等產品,還展出 55 吋超小間距 UFP I-Mini RGB 顯示器,以及兩款 5.1 吋主動式發光 AM Micro LED 透明顯示器。
首先來看 5.1 吋主動式發光 AM Micro LED 透明顯示器「UltraMatrix MicroLED Display」,由隆達與 X-Celeprint 旗下 X-Display 所共同研發,分為全彩及單色(G)兩款,解析度為 70 ppi(已先取得隆達同意拍攝展品)。
全彩 Micro LED 透明顯示器亮度可達 3,000 nits,單色 Micro LED 透明顯示器則將覆晶 Micro LED 晶粒植於透明玻璃上,亮度可達 30,000 nits,現場能明顯感受到兩者的亮度差異。隆達董事長暨執行長蘇峯正博士表示,Micro LED 顯示器解析度較高,技術挑戰也相對困難,目前正在積極研發階段,未來要實際走入量產還需要一段時間。
再來是直接以 Mini LED 做為 RGB 顯示的 55 吋 UFP I-Mini RGB 顯示器,採用 32 片超小間距達 P 0.7 mm 的 UFP I-Mini RGB 模組無縫拼接而成。蘇峯正提到,近年超小間距顯示器的市場需求提升,Mini LED 技術能進一步將間距做小、解析度做得更精細,從戶外走到室內帶動新的應用發展,也能提升 LED 用量。他認為 Mini LED 顯示新技術應朝 LCD 無法辦到的應用市場切入,如 100 吋以上、200 吋大尺寸顯示應用,而不是在已經相對成熟的市場中比拚,藉由 Mini LED 顯示技術無縫拼接實現大尺寸、高解析與高對比。
至於 Mini LED 背光應用以及其他包括 UV、IR、VCSEL 等新事業產品,蘇峯正表示目前產品已進入量產也逐漸貢獻營收,看好今年能占整體營收約一到兩成,其中 Mini LED 背光比重約占一半。隆達持續針對第三代 Mini LED 背光產品進行研發,目標為提升光的利用效率,加入二次光學處理如透鏡或反射材,整合為更一體化的設計。
LED晶粒大廠晶電今年首度以「Epistar 2.0」的形式,與子公司元豐新科技共同展出 Mini LED 背光及極小間距 RGB 顯示應用,也為因應未來 Mini LED 和 Micro LED 發展,提出「Fast Transfer on X-Substrate」技術,強調在 LED 轉移顆數變多的趨勢下,以「Fast」更精準、簡單又快速的方式轉移到各種基板,會是接下來的發展重點。
Mini LED RGB 顯示應用方面,晶電與元豐新科技、葳天攜手終端策略夥伴,分別以「4-in-1 RGB LED 封裝」、「0404 RGB LED 封裝」打造超小間距顯示應用。首先是採用元豐 4-in-1 RGB LED 封裝的 54 吋顯示屏,間距僅 P 0.62 mm,為目前全球間距最小的 Mini LED RGB 顯示屏。4-in-1 RGB LED 封裝整合 4 組 RGB LED,採用業內尺寸最小的覆晶 RGB LED 晶粒,能提高光型均勻度,無金線製程則可解決近看時的眩光缺點。
再來是 0404 RGB LED 封裝產品,展出車尾燈及小間距顯示屏兩種應用。前者是為因應未來自駕車發展,透過車尾燈顯示文字或動態影像,向後方駕駛傳達更多訊息,而且為了符合歐盟規定,側邊設置波長 495 nm 的綠光 LED,在啟動自駕模式時提示其他車輛使用;後者則是以元豐 0404 RGB LED 封裝打造的 72 吋小間距顯示屏,間距為 P 0.83 mm,封裝尺寸僅約 500 μm 為全球最小。
晶電財務副總暨元豐新科技總經理張世賢表示,目前 4-in-1 和 0404 封裝都是採用 0406(90 x 150 μm)尺寸的 LED 晶片,兩款超小間距顯示屏預計會在 2020 年第一季量產,目標從現有 1080p 推出 4K2K 更高解析,同時也會開始量產 0305(75 x 125 μm)更小尺寸的 LED 晶片,材料成本可望再下降。
另外,晶電與元豐也展出目前正在 Lab 實驗室研發的兩項技術,其一是對比 0202 和 0606 RGB LED 封裝在顯示應用上的差異,其二是整合半導體製程的「SiT 鍵合技術」,透過技術將 PN Gap(PN 電極間隔距離)僅 20 μm 和 30 μm 的 LED 微小晶片轉移到玻璃基板上,解決製程中可能遇到的溫度控管等問題。
Mini LED 背光方面,晶電提供 Mini LED 張角調整解決方案,以物理方式將原本 140 度角客製化調整為 150 度至 170 度,誤差只有正負 2 度,可減少 LED 顆數並降低成本。晶電除了展出 Mini LED 於背光與超小間距顯示應用技術的再進化,也因應市場趨勢提供符合超窄邊框及 Energy Star 8.0 需求的晶粒解決方案。
Micro LED 與 Mini LED 技術應用發展腳步未見停歇,也帶動今年智慧顯示展「Micro LED/Mini LED 產品與解決方案」專區成長,規模較前一年成長三倍,專區參展廠商除了上述四家外,還有許多廠商展出相關產品、關鍵零組件、製程材料與設備、巨量轉移、AOI 檢測設備、驅動 IC、解決方案等,未來有關技術及應用發展有望持續躍進、拓展更多產業商機。
(首圖、圖片來源:《科技新報》攝於 Touch Taiwan 2019。首圖為隆達單色 AM Micro LED 透明顯示器。)