Micro LED搶攻中小尺寸應用(1)

供稿單位: ams OSRAM
2023 年 08 月 31 日

Micro LED的技術優勢明顯,但是至今尚未大規模放量。不過Micro LED應用即使遭遇產業鏈的技術和成本,以及終端的應用和需求挑戰,仍呈現出蓄勢待發的趨勢。

低功耗、高亮度、高對比、壽命長、回應速度快,都是Micro LED的優勢清單。Micro LED效能指標多,而且優勢明顯,這也讓業界一致認為Micro LED是終極顯示方案。

過去兩三年,大尺寸顯示一直是Micro LED的主流應用,多家巨頭提前布局,且伴隨著較高的市場呼聲。以三星、LG、利亞德、雷曼、海信商顯紛紛推出主打Micro LED技術的顯示器產品。然而Micro LED至今尚未大規模放量。但無論是產業鏈的技術和成本問題,還是終端的應用和需求問題,都呈現出蓄勢待發的趨勢。截至2023年,Micro LED已經出現更多進展。

Apple Watch助攻 進軍中小尺寸消費電子

近期蘋果(Apple)的Apple Watch將採用Micro LED的消息,受到市場高度關注。市場消息認為,蘋果原先計畫在2024 年推出首款配備Micro LED顯示器的Apple Watch Ultra 2系列,定位戶外和專業手表應用,具備2.13英寸,325 PPI(Pixel per Inch)、RGB Micro LED、像素間距80μm、超過900,000個Micro LED晶片等等特性。不過近期,又有業界傳聞蘋果恐將發布時間往後移,具體時間仍待進一步確認(圖1)。

圖1 Apple Watch 顯示器產品藍圖 (資料來源:Omdia)

但無論怎樣,Micro LED導入蘋果產品,都將透露不少訊號。因為蘋果一直以來對於新技術採用的評估過程都非常謹慎且耗時長,因此某項技術一旦獲得認可,通常也不會僅導入單一產品中。OLED就是一個顯示技術滲透蘋果產品線的最佳範例,其逐步應用於包含Apple Watch、iPhone、2024年即將問世的iPad、甚至是2~3年後的MacBook中。

因此,業界也認為Micro LED 技術將在Watch產品應用之後,陸續在其他產品線擴大導入。同時,受惠於蘋果的率先應用,2026~2030年Micro LED技術應用範圍則有機會擴大至AR眼鏡、手機、車載顯示等裝置。

AR設備/車用潛力十足

Micro OLED與Micro LED都是能滿足高PPI的新型顯示技術,然而Micro LED所擁有的超高亮度表現是Micro OLED先天材料限制上所難以企及的。就現階段的研發成果而言,AR設備的顯示多以Micro OLED為主。但為了實現輕薄、透明穿透的效果,目前廠商多選用光波導技術。然而,目前波導對光的轉換效率不到1%。由於Micro LED在亮度和可靠性方面的天然優勢,因此,全球已形成不少Micro LED AR聯盟,如Meta及Plessey、Google及Raxium、OPPO及JBD等。

TrendForce也表示,在眾多的Micro LED顯示應用領域中,Micro LED微型顯示器將是繼大型顯示器發展的新型高階產品。預估至2026年Micro LED AR 智慧眼鏡顯示器晶片,產值為4,100萬美元(圖2)。

圖2 2023~2026年Micro LED AR眼鏡顯示晶片產值(單位:百萬美元) (資料來源:Trendforce)

同樣,Micro LED在車載顯示的應用也值得期待。根據分析,Micro LED在車載顯示領域的可能性體現在未來汽車對透明螢幕、捲曲螢幕甚至延伸螢幕的需求上。近年來,包含錼創、友達、群創、天馬等在內的多家面板廠商,已多次向市場展示了Micro LED在透明螢幕應用的無限可能性。

新能源疊加智慧化,正在讓汽車產業變成大部分上游廠商新技術和服務的目標。在艾邁斯歐司朗資深行銷經理羅理的一次公開演講中,就提及其領先技術像素化Micro LED汽車大燈EVIYOS產品系列。該產品系列是艾邁斯歐司朗推出的Micro LED照明趨勢代表產品之一,這個系列創新性地將LED產品跟驅動IC整合在一個封裝體中。目前該系列第二代產品將於今年下半年量產,其在40平方毫米的發光區間中,包含了25,600個像素的LED,並且每一顆LED都可獨立定址,控制其開關以及灰度。

Micro LED技術瓶頸

Micro LED應用前景雖然光明,但從終端表現來看,Micro LED的真正大規模放量仍存在不少難點。以AR眼鏡為例,OPPO、tooz、小米、Mojo Vision、雷鳥創新等都先後發布了搭載Micro LED的AR眼鏡。同時蘋果、Meta、Google等大廠也都在加緊相關布局。

從這系列的產品發布,可以分析兩個重點。首先是搭載彩色Micro LED的終端屈指可數,其他產品都為單綠色顯示。其次,Micro LED的AR眼鏡仍有不少概念產品,規模化落地仍需一段時日。想要解決這些問題,就不得不回到Micro LED技術本身。

Micro LED,即LED微縮化和矩陣化技術,指在一個晶片上整合的高密度微小尺寸的LED陣列,如LED顯示幕每一個像素可定址、單獨驅動點亮,將像素點距離從毫米級降低至微米級。微縮化使得Micro LED具有更高的發光亮度、解析度與色彩飽和度,以及更快的顯示回應速度。因此Micro LED也能夠應用於對亮度要求較高的AR微型投影裝置、車用抬頭顯示器(HUD)投影應用、家用高階電視、超大型顯示看板等特殊顯示應用產品,並有望擴展到穿戴式/嵌入式元件、虛擬實境(VR)、光通訊、醫療探測、智慧車燈、空間成像等多個領域。

各項效能指標突出的Micro LED,還沒大規模量產的原因,就是技術瓶頸與高昂成本。目前Micro LED的技術瓶頸主要集中在四個面向,包含巨量轉移、紅光效率、全彩化技術和巨量檢測。

Micro LED的顯示原理首先是將LED結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化,其尺寸通常僅在1~10μm等級左右。其次將Micro LED批量式轉移至電路基板上,再利用物理沉積製程完成保護層與上電極,即可進行上基板的封裝,完成最終的Micro LED顯示。

 

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