光電系列專題一》Mini LED 及 Micro LED 最新定義及技術剖析

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 02 日 9:01 | 分類 光電科技 , 科技教育 , 面板 Telegram share ! follow us in feedly


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 與 Mini LED 起源及定義

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。

Micro LED 及 Mini LED 技術特色及當前技術挑戰

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)