Mini LED及Micro LED最新定義及技術剖析

Mini LED以及Micro LED等新興顯示技術,為低迷已久的LED產業帶來新的曙光。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。現在市場上已可見到搭載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。


(圖片來源:Pixabay)

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晶片的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,提出最新的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顯示技術將傳統的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,實現高亮度、低能耗、高解析度及高飽和度的顯示成果。

Micro LED技術原型來自於Sony在2012年發表的Crystal LED Display,在55吋的顯示器上採用了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,也凸顯出Micro LED的關鍵製造難題。

因此,台灣LED廠商晶電則提出了Mini LED的概念,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)作為Micro LED及Mini LED的尺寸分界,定義晶粒尺寸在100微米以上的為Mini LED,小於100微米的則是Micro LED。然而,由於近來相關技術持續進展,廠商已經能夠製造出尺寸小於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的尺寸界定為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進行分區調光,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的晶片尺寸又持續下修,能增加控光區域,讓畫面更加細緻。

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屏主流規格。

而無論是分區背光顯示技術還是RGB小間距顯示器,使用到的Mini LED晶片數量相較於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雖然能沿用,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。

而持續研發中的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,還有機會整合在不同材料上。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晶粒尺寸更加微縮,發光效率需要再強化,超小尺寸也很難透過既有設備處理,因此無論是在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。

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