Mini LED 從背光走到 RGB 顯示、Micro LED 技術再推升!晶電、隆達與面板雙虎互別苗頭

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 01 日 3:20 | 分類 光電科技 , 零組件 , 面板 follow us in feedly


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。

▲ 全彩主動式 Micro LED 顯示器鎖定車用市場

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。

▲ 全彩 Mini LED 顯示器

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。

▲ 65 吋 UHD 4K 大型電競監視器

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。

▲ 2.9 吋超高 PPI Mini LED BLU VR 顯示器

群創亮點:110 吋拼接式 Mini LED 觸控 PID

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。

▲ 110 吋 AM miniLED PID

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。

▲ 65 吋 8K AM RGB miniLED TV

▲ 31.5 吋 4K AM RGB miniLED 專業電競顯示器

隆達亮點:Micro LED 透明顯示器、Mini LED RGB 顯示器

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。

▲ 全彩 AM Micro LED 透明顯示器

▲ 全彩 AM Micro LED 透明顯示器

▲ 單色 AM Micro LED 透明顯示器(本文首圖亦為同款產品)

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。

▲ 隆達董事長暨執行長蘇峯正博士

▲ 55 吋 UFP I-Mini RGB 顯示器

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。

晶電:「4-in-1」與「0404RGB LED 封裝超小間距顯示屏

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。

▲ 全球間距最小的 4-in-1 RGB LED 顯示屏

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。

▲ 採用 0404 RGB LED 封裝的車尾燈應用

▲ 72 吋 0404 RGB LED 超小間距顯示屏

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。

▲ 0202 和 0606 RGB LED 封裝在顯示應用的對比差異

▲ SiT 鍵合技術展示採用的晶片尺寸為 0305,圖片正中是 PN Gap 放大 100 倍後的 20 μm 和 30 μm 比較。

▲ PN Gap 30 μm

▲ PN Gap 20 μm

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。)

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