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Micro LED真能现身Apple Watch?
 

【作者: 籃貫銘】2019年09月10日 星期二

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两台厂打入苹果Apple Watch供应链的消息,在近期喧嚣尘上,又再度吸引了市场对於Micro LED的关注。只不过这个消息似??来的太早了点,很难不让人感到疑惑。



图一 :  没有人怀疑Micro LED所能带来的显示性能,唯一的考量就是生产成本与产量问题。
图一 : 没有人怀疑Micro LED所能带来的显示性能,唯一的考量就是生产成本与产量问题。

这次传出消息的两家业者一个是Micro LED新创公司??创,另一家则是以PMOLED产品在穿戴式市场闻名的??宝,而两家公司目前是属於换股结盟的关系,因此携手进攻Micro LED穿戴市场是合情合理的方向。但Apple Watch是不是真会导入Micro LED技术,而Micro LED又是不是已经真的可以进入成熟量产的阶段,是目前市场最大的疑惑。


低成本的巨量转移是关键

Micro LED作为次世代显示技术的主角,其发展进度自然受到市场的关注,所有的显示大厂与LED制造商也正全力冲刺其生产技术。当然,没有人怀疑Micro LED所能带来的显示性能,唯一的考量就是生产成本与产量问题。


从生产成本来看,目前Micro LED最大的生产瓶颈当然是在巨量转移的流程上,如何在有效率且具备经济效益的前提下,把数百万至千万颗以上的LED晶粒转移至PCB版上,是目前所有的制造商都在努力突破的关键。而到目前为止,仍未有足以媲美现有解决方案的巨量转移技术。



图二 : 如何把数百万至千万颗以上的LED晶粒转移至PCB版上,是目前所有的制造商都在努力突破的关键。
图二 : 如何把数百万至千万颗以上的LED晶粒转移至PCB版上,是目前所有的制造商都在努力突破的关键。

eLux是目前在低成本巨量转移技术上最有明确进展的业者,这家获鸿海投资的公司声称已研发出一种流体组装技术,能够解决大量微LED晶粒组装的问题,进而实现低成本的巨量转移流程。


但根据该公司所揭露的资料,目前这种流体组装技术所能应对的LED晶粒尺寸大约在20um左右,其实仍不能属於真正的Micro LED的范围(业界普遍认为应该要低於15um),因此要用在讲求显示精细度的智慧装置上,可能仍显不足。



图三 : X-Celeprint的转印技术,该解决方案的特点就是良率与准确率非常高,能够达到99.9%以上。(source: X-Celeprint)
图三 : X-Celeprint的转印技术,该解决方案的特点就是良率与准确率非常高,能够达到99.9%以上。(source: X-Celeprint)

再者,此流体组装并未实际商用,其详细的成本尚难评估,因此要在短期间内运用到高量产的智慧手表上,这样机会并不太大。再加上目前Apple Watch 4已经使用了新的低温多晶氧化物背板技术(Low Temperature Polycrystalline Oxide,LTPO),能够减少约30%的面板电耗,进而提高装置的电池寿命。


因此,除非Micro LED能够在大约相同的成本条件下,来提供更隹的显示性能,否则不容易站上第一线的显示方案位置,成为产品设计的首选。除非是实验性或策略性的产品(例如可折叠萤幕智慧手机),不然短时间内我们应该不会看到Micro LED进入高量产的产品线中。


短期产量仍难以满足消费型应用

而在产能的部分,则同样是受限於巨量转移的技术。综观目前的巨量转移技术,大致可以分为Pick & Place、静电吸附、微转印、流体组装,其中又以微转印和流体组装的产量潜力最大。


在微转印技术方面,专门提供微转印技术(Micro-Transfer Printing)的爱尔兰公司X-Celeprint,在2018年的SID展会上发表了Micro LED显示器专用的转印技术。该解决方案的特点就是良率与准确率非常高,能够达到99.9%以上,而且具备良好的可扩展性(scalable),同时转移的晶片尺寸能达到5 um。


但他们并没有进一步说明目前的产能数量,只说能依据客户的制造需求来扩张。



图四 : eLux已研发出一种流体组装技术,能够解决大量微LED晶粒组装的问题。(source: eLux)
图四 : eLux已研发出一种流体组装技术,能够解决大量微LED晶粒组装的问题。(source: eLux)

至於流体组装方面,eLux公开的资料显示,目前其技术约可达到每分钟完成3万颗以上的Micro LED组装。以组装一片12寸Micro LED面板(8百万颗LED晶片)需15分钟来估算。


套到目前Apple Watch 4的显示面板推估,最大的表面尺寸为1.8寸左右,解析度为384×480,换算成LED晶粒的数量至少要33万1千多颗(384 x 480 x 1.8),如以eLux的产能来算,则每组装一个Apple Watch 4显示面板需要10分钟。


然而Apple Watch每年的出货量约3000万支,等於每个月要生产250万支,每天也要8万支,平均每天需要10万小时以上的工时才能消化。因此这个产量规模要如何分配与扩张就是个考验。


由此两点来看,Micro LED显示要在明年进入智慧手表或者智慧手机的可能性是非常小的,尽管能带来更隹的显示性能,但目前仍不到大量商用的阶段。


因此,比较可能的发展,还是会从20um以上的LED晶片尺寸的应用先开始,也就是大型的户外显示优先。这类的产品应用价格较不敏感,而且能充分反应LED高亮度与高反应速度的优势,对於大型的远距离观看的应用来说,是绝隹的解决方案。


另一方面,这类应用的产能需求并不高,而且通常是客制化规格,因此更适合现阶段产能有限的Micro LED业者。


大尺寸应用先行 消费性产品2021年甫现曙光


图五 : 在美国InfoComm 2019上,LG Display发表一款新的8K Micro LED显示器,其画素制程达到50微米。(source: LGD)
图五 : 在美国InfoComm 2019上,LG Display发表一款新的8K Micro LED显示器,其画素制程达到50微米。(source: LGD)

现阶段而言,Micro LED的制造成本仍高居不下,而且整体的供应与服务链仍不成熟,量产能力也尚未成形,因此进入Apple Watch这种消费性的穿戴式装置市场的机会并不大,除非苹果只是尝试性的推出数量有限的高价产品,否则并不预期会在2020年看到有采用Micro LED显示技术的穿戴式产品。


然而Micro LED经过了这一两年的发展,在制程技术上已有明显的进步,尤其是各个供应商的积极投入,包含LED制造商、显示面板商、驱动IC业者、半导体材料与设备、以及机械检测业者等,让Micro LED的供应链渐趋成形。特别在检测与修复上,由於有了新业者的投入,解决了Micro LED的量产量率问题,也加速了终端产品的上市时间。


所以,虽然没有预期Micro LED会在2020年进入穿戴式装置市场,但在大尺寸显示应用上,预料将会有更多的产品被发表,而且可能将不会是概念式的展示,而会是可供客户下单出货的产品。


至於消费性电子领域,只要成本与量产的问题能够克服,高阶的穿戴式装置是有应用的空间,但目前看来,也许要到2021年才会有比较明确的进展。


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