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成也三星,敗也三星! 台灣LED的下一步?


對於台灣的科技業者而言,韓國的三星應該是個大家又怕又愛卻又帶點佩服的競爭對手吧? 現在的三星不僅在雙D(Dram & LCD)方面已經稱霸全球並遠遠的把台灣的兩兆雙星給拋在腦後,除此之外,它在品牌手機、快閃記憶體(Nand Flash)以及液晶電視的市佔率也是全球第一,最近更是進軍NB市場並快速的攻城掠地,目前的市佔率已經超越Sony排名全球第八名。

擁有這樣驚人的實力與市場地位也無怪乎台灣的電子業者們都不得不對這家公司有所警戒了。然而,從另一方面來說,三星對外釋出的龐大訂單則是成為台廠所競逐的對象,例如最近剛接獲三星LED TV大單的新奇美在股價上就獲得投資人的肯定而表現亮麗。也正因為如此,三星這家公司對於所有台商來說應該只能用「又愛又恨」來形容了吧?

由於三星在這麼多的項目都位居全世界領先的位置,它的一舉一動就格外的引人注目且影響甚鉅。例如2008年底,我曾在網路上撰文寫到三星手機率先採用德儀的DLP技術內建微投影機,這產品在未來幾年將可能成為手機的標準配備,因而看好與德儀合作生產微投影模組的揚明光學(3504.TW),該公司的股價表現也成為2009年全市場最亮眼的標的之一。而在2009年下半年,三星最引人注目的動作莫過於強打LED 背光源的TV了。


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楓竹

台灣LED

Micro LED概念股(有那些?是什麼?)3437.2448.3698

3437榮創.
2448晶電.
3698隆達.
3527.3592.3034.3481.2317.

目前台灣廠商除了鴻海積極搶進這市場外,原本就擁有 LED 專長子公司-隆達的友達,也老早就在布局,這優異的次世代顯示技術,或許在韓廠的 OLED 夾擊下,Micro LED 將會成為台灣面板廠的一條光明大道。

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MicroLED 也不是沒有缺點,成本偏高便仍讓人卻步。根據 LEDinside 統計,目前 Micro LED 顯示技術上帶來的製造成本仍高達現有顯示產品的 3-4 倍,因此廠商正積極透過增加產品附加價值,及改善晶片、轉移技術良率以達到成本下降目標,估計若要取代現有 LCD 產品還需 3-5 年的時間。

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國外科技網站 MacRumors 指出,2016 年夏季開始市場就傳言新一代 Apple Watch 螢幕可能採用 Micro LED 設計,採用 Micro LED 螢幕可讓電子裝置尺寸更輕薄,提升螢幕色域功能。

蘋果合作夥伴鴻海集團攜手夏普(Sharp)也加速 Micro LED 技術商用化。夏普日前宣布與鴻海子公司 CyberNet Venture Capital Corp.、鴻海集團轉投資 LED 封裝廠榮創 AOT 以及群創光電共同合作,投資美國公司 eLux,推動 Micro LED 顯示器合資經營計畫。

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Micro LED 在顯示器上的優點,其實與 OLED 的優點有點相近,一樣是自體發光,所以對比高、反應速度快、也可製作成薄型顯示器,但 LED 的效能、亮度、壽命都比 OLED 要好,因為有了這些比起 OLED 還要更強大的表現,所以各大製造商都積極的布局搶進。但 Micro LED 難道就沒有缺陷嗎?Micro LED 因為其磊晶基板的影響,所以目前並沒有如 OLED 一樣具有製作柔性顯示器的能力;而 LED 的色彩均勻度一直是最被為詬病的大問題,所以放在 Micro LED 上時,只要其中有幾個 Pixel 顏色不均,就代表整片 Micro LED 顯示器只能報廢。但如果有朝一日 Micro LED 真的可以達成如 OLED 的像素密度與色彩均勻度,良率又比 OLED 要好,這真的是相當強大的顯示器。

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相比OLED,其色彩更容易準確的調試,有更長的發光壽命和更高的亮度以及具有較佳的材料穩定性、壽命長、無影像烙印等優點。故為OLED之後另一具輕薄及省電優勢的顯示技術,其與OLED共通性在於亦需以TFT背板驅動,所以TFT技術等級為IGZO、LTPS、Oxide。




微LED顯示屏的量子點全色發光處理流程 (圖片來源:OSA Publishing)

存在的劣勢

1、成本及大面積應用的劣勢。依賴於單晶硅襯底做驅動電路,並且從此前蘋果公佈的專利上來看,有著從藍寶石襯底轉移LED到硅襯底上的步驟,也就意味著製作一塊屏幕至少需要兩套襯底和互相獨立的工藝。這會導致成本的上升,尤其是較大面積應用時,會面臨良率和成本會有巨大的挑戰。(對於單晶硅襯底,一兩寸已經是很大的面積了,參照全幅和更大的中畫幅CMOS感應器產品的價格)當然從技術角度來說LuxVue將驅動電路襯底轉換為石英或者玻璃來降低大面積應用成本是可行的,但這也需要時間。相比於AMOLED成熟的LTPS+OLED方案,成本沒有優勢。

圖片來源:LuxVue

2、發光效率優勢被PHOLED威脅甚至反超。磷光OLED(Phosphorescent OLED,PHOLED)效率的提升有目共睹,UDC公司的紅綠PHOLED材料也都已經在三星Galaxy S4及後繼機型的面板上開始商用,面板功耗已經和高PPI的TFT-LCD打平或略有優勢。一旦藍光PHOLED材料的壽命問題解決並商用,無機LED在效率上也將佔不到便宜。

3、亮度和壽命被QLED威脅。QLED研究現在很熱,從QD Vision公司提供的數據來看無論效率和壽命都非常有前景,而從事這塊研究的大公司也很多。當然QLED也是OLED的強力競爭對手。

4、難以做成捲曲和柔性顯示。OLED和QLED的柔性顯示前景很好,也已經有不少的Prototype展示,但對於LuxVue來說做成捲曲和柔性都顯得比較困難。如果要製造iWatch之類的產品,屏幕沒有一定的曲率是比較不符合審美的。

現狀

說起micro LED的發展現狀,正如Nouvoyance現任CEO也是三星OLED面板中P排列像素創始人Candice Brown-Elliott所說,在蘋果收購LuxVue之前只有很少人知道和從事該領域,而現在已經有很多人開始討論這項技術。

而兩位Micro-LED技術的專家在去年也曾表示,該技術水平還很難應用生產各種實用的屏幕面板,近期不大可能在iPhone、iPad或者iMac產品中看到這項屏幕技術。但對於較小的顯示屏,Micro-LED仍是一個可行的選擇,像Apple Watch等小型屏的應用。

VerLASE的MicroLED陣在近眼顯示器(NED)上的應用 (圖片來源:VerLASE)

其實自LuxVue被蘋果收入之後,有看到VerLASE公司宣佈獲取突破性的色彩轉換技術專利,這種技術能夠讓全彩MicroLED陣列適用於近眼顯示器,之後一直沒有相關報導。最近,LEDinside從最近台灣固態照明研討會得到消息,Leti、德州大學(Texas Tech University)和PlayNitride皆在研討會上展現自己的micro LED研發成果。

Leti推出了iLED matrix,其藍光EQE 9.5%,亮度可達107 Cd/m2;綠光EQE 5.9%,亮度可達108 Cd/m2,採用量子點實現全彩顯示,Pitch只有10 um,未來目標做到1 um。Leti近程計劃從smart lighting切入,中程2-3年進入HUD和HMD市場,搶搭VR/AR熱,遠程目標是10年內切入大尺寸display應用。

而台灣Play Nitride公佈的同樣以氮化鎵為基礎的PixeLEDTM display技術,公司目前透過移轉技術轉移至面板,轉移良率可達99%!

由此可見,Micro LED技術已經有很多企業在跟進,發展速度也在加快。但就蘋果本身來看,該技術屬蘋果實驗室階段技術,且蘋果本身也押寶了許多新興產業,故未來是否導入量產仍有待觀察。

發展的瓶頸

其實Micro LED的核心技術是納米級LED的轉運,而不是製作LED這個技術本身。由於晶格匹配的原因,LED微器件必須先在藍寶石類的基板上通過分子束外延的生長出來。而做成顯示器,必須要把LED發光微器件轉移到玻璃基板上。由於製作LED微器件的藍寶石基板尺寸基本上就是硅晶元的尺寸,而製作顯示器則是尺寸大得多的玻璃基板,因此必然需要進行多次轉運。

對於微器件的多次轉運技術難度都是特別高,而用在追求高精度顯示器的產品上難度就更大。通過此前蘋果收購Luxvue後公佈的獲取專利名單也以看出,大多都是採用電學方式完成轉運過程,所以說這才是Luxvue的關鍵核心技術

台灣錼創執行長李允立近日也表示:「Micro LED成功關鍵有二:一是蘋果、三星這些品牌廠的意願;二是晶片搬動技術,一次搬運數百萬顆超小LED晶片,有門檻要克服。」

其實,Micro LED還面臨第三個問題,即全彩化、良率、發光波長一致性問題。單色Micro LED陣列通過倒裝結構封裝和驅動IC貼合就可以實現,但RGB陣列需要分次轉貼紅、藍、綠三色的晶粒,需要嵌入幾十萬顆LED晶粒,對於LED晶粒光效、波長的一致性、良率要求更高,同時分bin的成本支出也是阻礙量產的技術瓶頸。

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