Mini LED 及 Micro LED 等新興顯示技術,為低迷已久的 LED 產業帶來新曙光。隨著各家廠商這兩三年來猛下苦功磨練技術,並積極結盟上下游產業推動生態圈發展,Mini LED 及 Micro LED 的技術成果開始一一展現。現在市場已可見到搭載 Mini LED 背光技術的顯示產品,Micro LED 的示範技術也持續突破演進。
科技業的指標性品牌蘋果,今年傳出在台加碼投資 Micro LED 研發的消息,同時也不斷有消息指出,蘋果將在 2020、2021 年間推出使用 Mini LED 技術的 iPad、MacBook 產品。各界於是看好在大廠帶動下,會吸引更多品牌引進 Mini LED 顯示技術,帶動需求步步高升。
而在 Mini LED 及 Micro LED 顯示技術不斷演進,LED 晶片尺寸愈來愈精細的情況下,TrendForce 旗下 LED 研究(LEDinside)針對當前的業界規格,提出最新 Mini LED 及 Micro LED 定義標準,以及目前兩者的技術進展跟難題。
Micro LED 顯示技術將傳統 LED 設計結構微小化到微米(micron / μm)等級,移除藍寶石襯底,並將這些微小的晶片陣列化,成為可以單一驅動控制的顯示像素,達到高亮度、低能耗、高解析度及高飽和度的顯示成果。
Micro LED 技術原型來自 Sony 在 2012 年發表的 Crystal LED Display,在 55 吋顯示器採用 622 萬顆 Micro LED 打造出高解析度的顯示畫素。然而,當時的製作方式是以單顆 LED 嵌入方式製造,耗時費力,也突顯 Micro LED 的關鍵製造難題。
因此,台灣 LED 廠商晶電提出 Mini LED 概念,同樣將尺寸縮小,但保留藍寶石基板,因此仍可採用現有的設備製作,生產難度及成本皆比 Micro LED 低,更能盡快進入商用市場。
過去 LEDinside 將 100 微米(micron / μm)當作 Micro LED 及 Mini LED 的尺寸分界,定義晶粒尺寸在 100 微米以上為 Mini LED,小於 100 微米則是 Micro LED。然而,由於近來相關技術持續進展,廠商已能製造出尺寸小於 100 微米但仍帶有藍寶石襯底的 Mini LED 產品。因此,LEDinside 重新將 Micro LED 尺寸界定為 75 微米以下,且不帶藍寶石襯底。
儘管一開始有人認為 Mini LED 是顯示技術朝向 Micro LED 演進的過度階段,但隨著 Mini LED 逐漸成熟,也開始走出自己的市場定位,目前主要應用在多區背光顯示器以及大型 RGB 小間距顯示器。
在背光應用方面,Mini LED 背光顯示能夠以全矩陣式的方式分區調光,像是低解析度的黑白畫面,強化顯示畫面的高對比度以及高解析度,達到 HDR 效果。同時 Mini LED 晶片尺寸又持續下修,能增加控光區域,讓畫面更細緻。
另一個 Mini LED 應用主力則是 RGB 小間距顯示器,以小尺寸封裝 Mini LED 打造出顯示畫素間距低於 P1.0mm 的大尺寸顯示螢幕,有機會創造新的顯示螢幕主流規格。
無論分區背光顯示技術還是 RGB 小間距顯示器,用到的 Mini LED 晶片數量相較傳統應用增加數萬倍,對於晶片的檢測分選以及後續打件轉移的要求於是大幅提升,傳統撿放技術 Pick & Place 雖能沿用,但良率跟速度不及新設備。今年大幅擴廠的晶電,並是以後段製程為重心,採購大量轉移打件設備,還有分選檢測的機台,目標加速 Mini LED 放量。
而持續研發的 Micro LED 顯示技術,則可能開創出全新的應用領域,移除藍寶石基板且更微縮的 Micro LED,不僅更薄、更輕,還有機會整合至不同材料。目前備受注目的顯示應用包括 AR / VR 設備、車用螢幕、高解析度穿戴產品等。
為了進一步實現夢幻的 Micro LED 顯示產品,現階段廠商的目標放在持續優化技術並降低生產成本。由於 Micro LED 晶粒尺寸更微縮,發光效率需要再強化,超小尺寸也很透過既有設備處理,因此無論是 LED 製造、轉移、檢測等方面,都有賴上下游廠商結盟配合。若是能與半導體材料以及設備廠商一同拓展,則有機會事半功倍。
(首圖來源:shutterstock)