行家洞察|全球巨量转移技术阵营及量产进度(2020年更新)

行家说Talk · 2020-03-31

已上头条

尽管万众瞩目,但今年Micro LED大概也只能多走那么一小步,因为它是一门非常仰赖基础科学与系统整合经验的技术,除了不断实作外,没有捷径可走。所以2020年真正的Micro LED显示产品,依然不会规模化进入终端市场

回顾一下去年的进度。在2019年,陆续进行的结盟与合作,以及更多显示业者宣布投入研发,是去年最重要的产业进展。尽管有少数的新创业者声称取得新的巨量转移技术,但仍未有实际导入量产的成果,因此仍是处于研发的早期阶段。

但这些结盟策略与新业者的投入,意味着技术的可行性已被确认,不再是评估中的项目,而是要真枪实弹投入资本的商业专案。例如晶电与利亚德成立合资公司,发展Mini/Micro LED的显示解决方案;康佳发表了Micro LED大型显示器系列产品等。

三星的拼接式Micro LED显示器。(source:三星)

细数Micro LED的巨量转移阵营

目前市场几个较具商用潜力的巨量转移技术,仍是以采用应力吸附并转移的方式为主,尽管单次吸附的晶粒数量较少,但可支援的晶粒尺寸却更小,同时也更精确,若透过可扩展的架构来实施,商用量产的机会非常大。

以隆达为例,除了在晶粒的微型化上着墨外,也已研发出自有的巨量转移技术。根据该公司的说法,其是采用静电转移的应力方式,把晶粒从基板上取下,并进行后续的转移。

而工研院在今年CES 2020所展示的拼装型Micro LED显示模组,是使用新一代RGB三色晶粒巨量转移技术的全彩显示面板,转移的良率达到99%以上。该技术是由巨量微组装产业推动联盟(CIMS)所共同研发,而其转移的技术基础也是使用应力原理。

美国新创公司Rohinni,是目前最受注目的Micro LED技术供应商,该公司不仅与京东方合作,成立Micro LED的合资公司,也与其他领域的业者,共同推动Micro LED新型应用。而其最受关注的,就是专利的高速高量产的贴合技术。

台湾一家新创公司Mikro Mesa Technology,去年也宣布成功开发新的巨量转移技术,声称能够转移直径3微米(um)的LED晶粒,他们使用一种无压合低温键结技术,能够提高良率、降低成本,且单次转移尺寸接近4寸,一次可完成数百万颗以上的转移,并可进行多次多色的转移,增加了大尺寸全彩色显示器的量产性。该公司目前正与中国大陆面板厂中电熊猫合作,预计两年后推出产品。

其他如友达、錼创、晶电、LG、首尔半导体和三星等,都已宣布自行研发巨量转移的技术,并陆续展示相关的样品,其中首尔半导体还透过子公司首尔Viosys,进行小批的量产。但整体来说,都不外乎采用吸附、贴合的方式。显见使用这类以基础力学原理为基础的转移技术,在设备的研发与生产良率方面较合乎量产的需求。

巨量转移大规模量产时间将在2022年

虽然都是原型展示与策略发布,但有了更多资金与业者的投入,Micro LED的发展进度也就更加明确化,从去年的几家业者的发言,就可窥知一二。例如友达表示,Micro LED约在2年内可以实现量产;晶电也认为能在2021年之后进入量产;LG同样也规划在2年后量产。

而归纳主要业者的进度,目前最可能的大规模量产时间,将会是在2022年。

主要业者的Micro LED量产进度表(source: CTIMES、行家说)

既然量产的时间被明确化说明Micro LED的巨量转移流程已不再是问题,目前只待良率提升而已。更具体的讲,量产的方法算是找到了,现阶段就是要专注在设备的建置与生产参数的调教。

大型显示先发 车用与穿戴式后至

至于终端应用方面,从目前的发展来看,先攻大尺寸的户外与商用显示,已成为业界的普遍共识,尤其是传统的显示业者。例如三星、LG和索尼等,就先推出超大型的商用与户外Micro LED显示方案。

这类显示方案是一种拼接型的LED显示幕。这种拼接显示器的晶粒尺寸大约在50~100微米左右,间距则约百微米,解析度并不细致,但同样保有LED高亮度与高反应速度的特性,若从远距观看,仍具有相当的竞争力。而且拼接的型式易于搭配环境。

台湾工研院的Micro LED显示模组采用拼接式的概念,是全球首款直接以Micro LED晶片,巨量转移到PCB载板上的Micro LED显示模组。(source:工研院)

例如三星在CES 2020所展示的新一代The Wall显示器,其尺寸达到了292寸,且换算的解析度来到了8K的等级,此外也有使用玻璃背板,尺寸为75寸与93寸的主动式Micro LED显示产品,更重要的是,LED本身晶粒的尺寸也持续缩小。

Micro LED的晶粒尺寸示意图(source: CTIMES)

同样着眼于高亮度与广视角的特性,多家的显示业者都正积极发展车用的Micro LED显示方案。包含台湾的友达、群创,和日本的JDI,其中友达与群创都以展示过原型样品。车用的Micro LED显示器必须在解析度上有相对应的提升,因此量产的难度大,同时研发的时程也较长,预估至少要到2023年之后,才会有更明确的商用时程。

除了车用显示之外,穿戴式装置与其他新兴的显示应用也会是Micro LED的试金石。该领域目前投入的业者有铼宝与Luumii等,前者主攻智慧表与智慧手环显示,后者则是聚焦消费型的特殊显示应用。

结语

“显示技术的革命才刚刚开始”一位产业界的先进如此说,而这句话套在Micro LED技术上是一点都没错。经过这几年的演进,Micro LED真的还是在刚刚要起步的阶段,但它更够不够资格被称作革命?这就是必须要问的问题。

从制程的角度来看,那Micro LED真的堪称是一种革命性技术,因为要完美的制造并组合数千万颗微米级的LED晶粒,这几乎是不可能的任务。但现在看来,却是有机会做到的。

但若从应用的角度来看,如果仅仅是替代主流的LCD与OLED,只是沿袭既有的显示思维,则称不上有革命的成分。需要借助Micro LED可以实现更小的光源面积占比,更小点间距的优势带来的更多附加值,才是相比LCD与OLED的革命性之处。

因此,寻找创新应用和发展差异化,将是Micro LED显示技术接下来最重要的课题,如果不能有更宽广和更具突破性的应用思维,那么Micro LED恐怕会只停留在非常局限的领域,而显示产业所期待的愿景,将会很难实现。(来源:CTIMES,行家说)