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浅谈 Micro LED技术的商业逻辑

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浅谈 Micro LED技术的商业逻辑

发布日期:2019-10-11 作者: 点击:

2016是LED显示屏充满想像力与悬念的一年,在这一年LCD的特別不平静,先是“iPhone花落OLED”卷来的狂风暴雨,小尺寸LCD供应链开始人人自危;三星又以障眼法轻轻一划,将QLED从学术概念中拨离,成了商业行销的“Naming Game”,无论怎么护航怎么破解,光致发光与电致发光早被搅拌成了一团,消费者们还在雾里看花。而“QD”、“OLED”这两朵花,Like it or not,已成旗舰TV技术路线的两大阵营。


LCD面临的不单是技术路线之争,更深一层的意义,是商业形象的矮化。


LCD的形象已经沉淀十数年,早被产业默认为「现在」,为了赋予科技产品「未来感」、「技术迭代感」,去延续产业能量,进而换取更有弹性的再定价空间,三星刻意提早让QLED与LCD区隔,自然不是甚么美丽的误会,LG与三星两大韩国品牌,一个弹琴、一个唱歌,一边扩厂、关厂、卖设备,LCD即使还屹立於卫冕者宝座,却在民间被传唱成了明日黄花,那些对LCD情有独锺的电视、手机品牌,在高端市场缺乏形象鲜明的高科技等义词,若不追随也没有反制手段,局势将非常被动,可能被困在平价市场的价格封锁线之外。


QDEF是量子点进入显示派对的入场券,电致发光QLED是值得持续耕耘的远景,最终或能使量子点真正意义上地脱离LCD,也许届时回头一望,过去的命名争议只是产业史的一抹呻吟,毕竟三星也不是第一次玩弄显示名词了,2009年三星也曾大举「LED TV」的旗帜,而LED只花了三年席卷,就成了LCD背光的主流,即使如此,LCD仍是LCD、LED背光还是背光,没有谁革谁的命,LED显示屏技术也没有从此被形象成LCD的替代技术。


2016年的关键字除了“OLED”、“QLED”,还有另一个同属二极体阵营的“Micro LED”,Micro LED在2012年出道后沉寂了四年,往后的故事在过去一年媒体的大力渲染下,早已是显示圈耳熟能详的故事,Micro LED再次破石而出,已挟著不同以往的王者风范,仿佛随时準备一逐显示技术的主战场。而2016年拔出宝剑的亚瑟王,并不是Sony、亦不是台湾的产业联盟,而是、还是那位消费电子的传奇巨人---苹果。


Micro LED聚焦后,立刻引来正负两极的声浪,有过度乐观的造梦者,有坚决否定的质疑者,光谱的两端,可能来自技术竞争的不同立场、可能位处供应链不同的环节,更重要的,是「言论的极值」能带来曝光率与点阅率,而产业、媒体、金融市场永远都需要题材,Micro LED与消费电子的链接提供了一张全新的大画布,让各家之言,都能於画布上尽情挥洒,留下巨大的想像空间。


Micro LED需要的材料是既有的,但制造的系统与标準是全新的,从前段的磊晶均匀性、芯片选择、电极设计,中段的转移方法、Bonding、检测、修复,到后段的光学、驱动、补偿至组装,每一段都是全新的标準,不只对设备、材料与集成者来说是巨大的挑战,彼此间的规格设计更是环环相扣、牵一发而动全身。在Micro LED的世界里,一段关键制程的微小调整,都可能牵动上下游的设计变更,这使参与者的沟通成本大幅提升,也衍生了严重的认知不对称,这些因素都延长了技术推动的磨合期。


前延技术本身就有保密的需求,除了合作厂商之间的NDA外,许多先行者都认为自己掌握了关键技术,也认为自己解决了核心的问题,又希望在保密的前提下展现竞争力,吸引上下游积极的战略合作、潜在客户的青睐、持续的资金注入与媒体的关注,才能让一切该有的资源到位,进而推动营业目标实现。


媒体一直都需要讯息的揭露当材料,而对厂商来说,“揭露程度”伴随的“媒体效益”与“竞争优势”之间是种Trade-off,“不说(实)话”、“拐个弯说”、“让別人去说”就成了变通后的合理策略,毕竟在商业本质里,纯粹的资讯分享都是被动的,主动的皆可称之为「公关策略」。


那么,如何从变调的、极化的讯息碎片中,找到浅显而客观的视野?让我们试着跳过繁琐的技术、商业竞合,只以“时间”、“尺寸”两个维度,将Micro LED的未来发展,极简成四个主旋律(以平面显示为出发点,不全然适用于投影):



Micro LED发展的主旋律


1、小尺寸:从成本问题到杀手级应用的需求


小尺寸显示器的应用场景,是属于近距离的操作与观赏,PPI自然比中大尺寸显示器高出许多,这也意味着像素空间缩小,Micro LED的尺寸必须做的更小,单位面积的transfer量也会更高。这在制造的观点上,有利于「转移效率」与「晶圆利用率」,但不利于转移与Bonding的良率,越小的LED芯片,对位的可容忍偏差就越小,对制造环境的Particle控制、后段测试,以及亮度、灰阶控制的难度也都更高。


Micro LED囿於蓝宝石基板的长晶尺寸,要减少跨晶圆的生产变量,初期必须锁定6寸以下的应用,即使手机也在限制式内,但晶圆的利用率太差、像素太多、PPI太高,若直接锁定手机为第一支产品,将导致量产门槛过高,大幅增加资金与时间成本,这也是iPhone没办法直接跳过OLED,采用Micro LED的根本原因。


尺寸更小、像素最少、PPI也更低,又具备市场成长能量的智慧手表手环,就成了Micro LED进入消费电子的最佳敲门砖,如果做单色产品,Wafer bonding还可以快速的回应需求,但碍于完全无法彰显次世代显示技术的优势,只适合於实验室做初期prototype;而要做全彩,就要面临大批量转移微小芯片的种种问题,而且要转移R、G、B三色芯片,等于在一个单位的工作面积里,须完成精密的三次转移,彼此之间还不能碰撞与干扰。


如果Color Conversion可行,量子点也许是最接近的答案,且采用色彩转换的方法,让Wafer Bonding再次重回制造的选项,某种意义上可能直接跳过巨量转移的问题!当然,前提是把所有问题都丟给了「壽命」与「像素化」都备受挑战的量子点。


考虑到现在的转移良率,以及后段悬而未决的琐碎问题,小尺寸Micro LED产品很难在两年内实现量产(至少今年不可能),尤其Micro LED身为挑战技术,并不是做出一模一样的产品就能得到市场青睐,解决芯片太小的衍生问题,只是为了达到量产成本的及格线,真正的决胜点,是Micro LED利用其独特的「低像素面积佔比」,结合「巨量微转移工艺」,碰撞出杀手级的附加价值,做到真正一鸣惊人的初登场。


第一支消费电子的产品问世,将是Micro LED最关键的里程碑。


所以对众所瞩目的Micro LED Device来说,不只制造良率要到位,功能设计也要到位才行,这意味着等待时间要更长了(想想iphone 8延期的原因),这期间势必经历更多的质疑、市场关注的热度消退,以及媒体反覆转贴了无新意的重复话题。


2、大尺寸:从商用显示屏到家用消费电子市场


Sony以CLEDIS揭开帷幕后,显示屏显然将成Micro LED两年内最高曝光度的产品,大尺寸的特色与小尺寸相反,像素空间大(从数百μm到mm),所以无须执著於芯片尺寸的微缩,尺寸可介于传统封装LED与Micro LED之间,也因此诞生了一些新兴的名词如「Mini LED」、「Mini Chip」,就为了在传统LED(typ:3mm以上)与Micro LED(typ:50μm以下)两个极端间,再区隔出中间产品。


其实说穿了,Micro led显示屏本质就是小间距显示屏(fine-pitch LED display),或说是小间距显示屏的概念延伸,借由芯片的缩小、封装的去化与转移工法的革新,商用显示屏成了Micro LED与小间距概念的桥梁,虽然没办法完美的展现Micro LED的优势,但利于建立早期的出海口。


大尺寸显示器对Micro LED来说有个障碍,就是过大的工作尺寸导致「累积良率太低」,以及「转移抓取的不效率」,想像从6寸以下,die与die紧密相连(scribe line可能只有2~3μm)的wafer,分批搬运到60寸以上,pitch间隔很大(数百μm)的TFT玻璃,「选择性转移」的能力变成不浪费材料的必要门槛,这使转移模块单位面积的转移效率很差,要完成搬运的产出尺寸又很大,要想追上面板厂的产出需求,自然有很多待克服的制造问题,显示屏因为采用拼接的方法,直接跳过了能否量产的第一道关卡,第二道关卡则可以靠时间堆出来,先进入市场刷存在感、增加曝光度,并不失为理想的策略。


然而想把Micro LED导入TV、NB、Monitor、车用显示器等应用,目前有两种概念分歧的技术路线:(1)最大幅度相容於面板产业制程,可保证大部分(约七成)的设备投资可以被继承,但必须让转移效率满足前后段的产出速度(thoroughput),使用multi-head转移模块,多行程同步进行高精度转移的机台是必要的;又或者(2)直接改变游戏规则,把商业显示屏的拼接概念移植到玻璃平面显示,如此一来,具备尺寸应用弹性的模式也许能彻底改变显示产业的格局,也得以绕过大尺寸转移设备开发的高门槛,但同样得面临新模式诸多的未知变量与转换成本。



阅读完上述的架构与格局后,再去思考Micro LED的潜力与挑战,可能会有不一样的视野与想法。不比当年Micro LED概念的初登场(2012年Sony的Crystal Display),今日的Micro LED,在多年蹲马步、百家争鸣的技术发展下,早已默默地从「0或1」的可行性问题,变成「克服量产成本与良率」的时间点问题。


至於长远的产品路线、发展顺序,与OLED、LCD的竞争格局,就是另外一个值得深入探讨的专题了,也许在各种谁取代谁的极端假设中,我们可以思考更多技术与应用出口组合的可能性,Wearable的发展空间还很大(AR与VR亦属于穿戴广义的一环),而Pico projector、车用HUD的特殊市场,乃至於尚未打开的透明显示应用,都可能是Micro LED下一步,或下下一步的风景。


那么,Micro LED是否还有很长的路要走?或者我们可以换个说法:Micro LED还有很长的路可以走!


本文网址:/news/790.html

关键词:led显示屏技术,led显示屏,MicroLED

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