Micro-LED未來應用與製程技術創新

 

刊登日期:2018/8/5
  • 字級

全球顯示技術主流由LCD獨霸多年,隨著手持式裝置對於更輕薄、可撓曲的外觀設計需求增加,AMOLED成為緊追在後的新一波研發動能。然而AMOLED受限於有機材料本身易受水氧等環境因素影響而減損使用壽命,無機系材料與技術再度成為業界關注的焦點。在Apple購併LuxVue之後,使用無機材料進行發光的Micro-LED凝聚了世人的目光,也讓LED技術從「Light Source」的幕後領域走向幕前,成為未來Direct View Display技術的另一選項。預計未來Micro-LED技術將從Wearable Device的小型裝置,進入到AMOLED較難克服的車用等特殊領域。

本文將從以下大綱,先從應用面進行探討,亦將從製程與成本的觀點,解析未來Micro-LED技術創新之路的發展。
‧物聯網與車聯網帶動Wearable Device與車用面板應用變革
 1. 下階段Wearable Devices的演進方向
 2. 未來車用面板新風貌-A Window to the Future
 3. Micro-LED技術應用可能發展軌跡
‧2018年之後,Micro-LED技術面發展課題
 1. 從Apple購併的軌跡看未來技術的研發走向
 2. Micro-LED從Light Source演進至顯示器規格需面對的材料課題
  (1) Color Variation技術
  (2) 高效率光取出技術與高可靠度固晶材料
 3. 伴隨巨量移轉技術的發展,Flexible與Printing化製程導入Micro-LED技術的需求應運而生
‧從市場發展觀點來看Micro-LED未來市場潛力
‧IEK View

【內文精選】
2018年之後,Micro-LED技術面發展課題
1. 從Apple購併的軌跡看未來技術的研發走向
近年來,全球的品牌大廠在開發新一代的產品之時,多以Apple馬首是瞻,而Apple所採用的技術,也常常在業界興起仿效的風潮。從Apple於近幾年購併的事業來觀察下階段技術的發展走向(圖五),除了與生物辨識相關的技術之外(臉部、深度語音、指紋辨識等),我們更可以發現在AI與光學元件相關的購併案上,Apple於2014年購併LuxVue,緊接著再度於2017年購併了專注於Camera感光元件相關的量子點(Quantum Dot; QD) Film技術的InVisage。依照InVisage技術推測,該公司所獨有的Quantum Film將能提升相機之感光的高動態影像,有助於強化iPhone拍攝的影像品質,預估這項併購案同時也使得Apple有機會一窺量子點技術的內涵。先前Apple藉由收購LuxVue已獲取Micro-LED相關製程技術,若能同時成功整合QD技術於Micro-LED的製造,將為下一代Micro-LED全彩化增添助力。我們也能從這場購併案嗅出,下一階段Micro-LED的全彩化將成為業界技術發展的重要課題。

圖五、Apple近年購併歷程
圖五、Apple近年購併歷程

從市場發展觀點來看Micro-LED未來市場潛力
由於Mico-LED尚未達到商用化的階段,因此在產品需求的預估上僅能依據可能的潛力應用產品進行預測(圖七)。依據目前Micro-LED的技術特性,前述曾提及的車用HUD將有機會在2019年時切入。而另外一個潛力商品則是前面亦曾提及的Smart Watch類商品,但受限於多色Micro-LED磊晶以及良率等種種問題仍有待克服,因此初期問世的商品應多以單色為主。另外一個有機會在2020年之前進入市場的商品預計是Digital Signage,主要因為所需的LED晶片尺寸約在100 μm(目前統稱為Mini LED)以上,在製程上的難度較小,同時可以直接以PWM方式驅動,背板問題也容易克服,故滲透的時程也會較為快速。另外一個備受市場矚目的產品則為Smart Phone,但受限於產品畫質規格要求嚴格,特別是PPI規格要求,Smart Phone將是最難達到,同時也需要更進一步的製程技術改善。

從成本觀點來觀察(圖八),若能成功量產,在2020年時預估使用Flexible LTPS背板進行驅動的Micro-LED手機面板,5吋、Full HD規格面板單片成本將落在32美元左右,相較於LTPS LCD的9.4美元、Flexible AMOLED的14.7美元,價差超過2倍以上,仍有很大的改善空間。在Micro-LED面板成本結構當中,磊晶製造與移轉的成本占比最重,因此未來Micro-LED在Smart Phone面板發展的道路上,如何持續降低製程成本為首要之務,特別是磊晶以及Mass Transfer的良率,需提升…...以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖八、LCD、AMOLED、Micro-LED手機面板成本比較
圖八、LCD、AMOLED、Micro-LED手機面板成本比較

作者:劉美君/工研院產科國際所
★本文節錄自「工業材料雜誌」380期,更多資料請見下方附檔。


分享