1、MicroLED市场分析报告1應用及市場介紹2各類型顯示器技術比較3應用面及市場機會4技術及生產工藝目录CONTNETS5總結應用及市場介紹1THE PART顯示屏市場4隨著我國LED顯示技術水平不斷提高，規模不斷擴大，據相關機構預測，未來幾年，全球LED電子顯示屏的市場需求仍將保持快速增長，年均增速將超過0%，預計到2020年，全球LED顯示屏的市場規模將達到億美元，中國將是最重要的製造基地顯示屏市場5 室內小點間距高密度LEDLED顯示產品高歌猛進 室內小間距LEDLED顯示幕P0.8P0.8、0.70.7等產品已經具備量產能力，P1.2P1.2快速起量，P1.6P1.6成為主流產品, ,
2、在室內調度指揮、安防監控等領域進一步擠占DLPDLP與投影融合的市場空間。 戶外小點間距高密度LEDLED顯示產品興盛城市管理者對於戶外LEDLED顯示幕監管的進一步加強，可落地應用的戶外小間距LEDLED顯示幕將成為戶外傳媒市場需求量最大的廣告播放設備。同時，隨著LEDLED封裝器件（19211921等）的成熟和成本的下降，戶外LEDLED顯示幕的規格快速從P8P8、P6P6發展到P4P4甚至以下。戶外小間距LEDLED顯示幕也會對臨街專賣店、商業綜合體等商業零售市場進行滲透。顯示屏市場6 酒店顯示系統服務運營商的快速成長2015年後，大規模推展的LED顯示幕酒店租賃運營模式是目前租賃市場最
3、具成長空間的一個細分領域。該領域的成長動力來自於酒店企業商務會議和高端婚慶兩大業務的增長，這兩大部分客戶對於酒店的硬體設施尤其是視聽設備要求較高，甚至會把該部分設施是否完備作為是否與酒店達成合作的先決條件。 LED創意市場需求快速放大 隨著地產行業從商業向文化、旅遊等方向轉型，同時景觀照明行業對顯示的要求也越來越高，為了搶占消費者注意力，形成文化符號，LED創意顯示得到了前所未有的高度重視。大面積依建築宇輪廓型式的燈條顯示產品和打破了LED顯示幕正方體單面顯示形態的異形屏，是LED創意顯示的主要產品形態。 Micro LED 是什麼?7而Micro LED display，則是底層用正常的CM
4、OS集成電路製造工藝製成LED顯示驅動電路，然後再用MOCVD機在集成電路上製作LED陣列，從而實現了微型顯示屏，也就是所說的LED顯示屏的縮小版。Micro LED技術，即LED微縮化和矩陣化技術。指的是在一個晶片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，如LED顯示幕每一個像素可定址、單獨驅動點亮，可看成是户外LED顯示屏的微縮版，將像素點距離從毫米級降低至微米級。顯示屏歷史及介紹8Sony CLEDIS Wall Display(Japan)X-Celeprint(Ireland)1990年以前，收到材料限制，僅開發出紅綠雙基色顯示屏，用於指示及字幕。19901995年，因藍色晶片研製並量產成
5、功，控制技術得以突破，RGB全彩顯示屏正式問世，應用面泛用至各行各業。19951998年，各類型顯示屏應用已廣泛使用，價格也逐漸回落，國內自主開發產品逐漸成熟，大幅度降低成本後全面替代進口產品，獨霸中國市場。19982003年，LCD或者OLED 顯示技術在使用層面上以提升一定高度， 尤其LCD被應用在家電類產品已是市場主流。2003年，Micro LED被發表出來，各廠家已察覺此產品未來前瞻性，均開始投入開發。ITRI, X-Celeprint, CEA-Leti, Lumiode等大廠均在數年間有技術性突破。尤其蘋果在2014年5月併購Luxvue公司後，Micro LED逐漸浮上檯面進入
6、產業化評估。顯示屏歷史及介紹9雖然MicroLED理論上是皆可應用各類尺寸產品，但從自身良率及製程來看，目前對解析度高低的需求與良率成反比，所以對解析度要求不高的穿戴式產品的顯示器因尺寸面積小、製作良率較高、符合節電需求，而被優先匯入micromicro LEDLED。一般LED晶片包含基板和磊晶層其濃度約在100500m，且尺寸介於1001000m。而更進一步正在進行的Micro LED Display研究在於將LED表面濃約45m磊晶層用物理或化學機製剝離，再移植至電路基板上。其Micro LED DisplayMicro LED Display綜合TFT-LCDTFT-LCD和LEDLE
7、D兩大技術特點，在材料、製程、設備的發展較為成熟，產品規格遠高於目前的TFT-LCD或OLED，應用領域更為廣泛包含軟性、透明顯示器，為一可行性高的次世代平面顯示器技術。各類型顯示器技術比較2THE PART結構比較11TFT LCD 是通過液晶層通電，分子轉移，搭配彩色濾光片與背光源，讓每個畫素含有紅、綠、藍三原色，可混合出各式各樣的顏色光。OLED則是由電流驅動有機薄膜自發光，可發出紅、綠、藍等單色光混光，顏色相較一般液晶螢幕更為鮮艷。Micro LED 為LED陣列微小化，每一個Micro LED 可視為一個像數點(Pixel) ，可單獨驅動點亮，當整個模組變小了，亮度、畫質、反應速度等
8、都有更好的提升。結構比較12導光板基板液晶彩色濾光片線性偏光鏡表面處理基板OLED 像數包覆封裝環形偏光鏡基板無機LED像數LCD(能量傳送)OLED(自發光)Micro LED(自發光)各類型顯示器結構分層分析。 Micro LED與AMOLED的發光原理較為類似， 但外在製程及結構遠比LCD及OLED簡化很多。技術參數比較13技術項目液晶顯示幕屏OLED Micro LED 發光方式顏色過濾器+ 背面光 自發光自發光發光的效力 低 中 高 亮度 3 103 (full color) 1 104 (green) 5 102 (full color) 1 103 (yellow) 1 105
9、(full color) 1 107 (blue/green)對比比率 低高高響應時間 msusns功耗 中中低 操作溫度 -2080 -3070 -100120 抗震動 低 高 中靈活性 低 高 中 壽命 朗 中 長成本低 低 高 光源像素比率 高 高 低 透濕透氧阻隔 高 低 高 潛在優勢14潛在的性能優勢潛在的性能優勢潛在的成本優勢潛在的成本優勢Micro LED 顯示屏技術更高的亮度更高的亮度更長的壽命更長的壽命更好的光電更好的光電轉換效益轉換效益好的可塑性好的可塑性更低的材料更低的材料成本成本更低的加工更低的加工成本成本 雖目前液晶顯示器在電視等顯示器應用仍有較大市場佔有率，但仍有技
10、術瓶頸須突破。 目前Micro LED與OLED在應用市場仍有不同的兢爭領域 。 現階段OLED在智慧型手機及手錶上仍有較大市場占有率，尤其三星進一步向電視應用邁進。 應用面及市場機會3THE PART潛在應用市場16 通用LCD 技術生產 MicroLED 技術好處 使用壽命長 耐候性高 低分辨率汽車汽車應用應用通用LCD 生產技術MicroLED 技術好處高亮度和高對比寬廣低分辨率像數潛在低成本生產智能手錶應用智能手錶應用顯示屏應用顯示屏應用通用OLED 技術生產MicroLED 技術好處低功率及高亮度小顯示器尺寸有限空間高像數潛在市場機會短期市場機會(1-3 years)中期市場機會(3
11、-5 years)長期市場機會(5-10 years)Micro LED目前要邁入商業化，目前礙於生產工藝及技術，部分製程能力仍依靠LED及OLED技術支持，但成熟後所取代的也將是LCD及OLED原有市場。大眾化標示 訊息顯示 零售店顯示個人化信息標示 智能手錶 健康紀錄器車用顯示器 行車紀錄器等監控 中央控制器 汽車儀錶板視訊顯示器 頭戴式VR/AR產品 特殊虹膜控制智能手機小區域顯示牌筆電及台式電腦顯示器及電視生產供應鏈LED 磊晶設備廠材料及組裝廠巨量轉移IC驅動面板廠LumiodemLEDOSRAMToyoda GoseiNichiaSamsungSSCLextarAOTSanan O
12、ptoLuxvue(Apple)X-CeleprintPlay NitrideCEA-LetiITRIMikro MesaAppleSonySamsungLG友達群創夏普京東方華星美國維易科(Veeco)德國愛思強(Aixtron)聚積奇景瑞鼎聯咏技術及生產工藝4THE PART技術工藝LED按照比例設計要求被轉移排列至各載體。按此生產工藝可將TFT無限方大顯示屏尺寸，或著縮小至近眼球產品使用。並且對於各客戶端要求將載體設定在一定像數內使用。載體電路設計通常搭配於CMOS進行。 Micro LED的晶片生產不是問題，而其磊晶片移轉極為耗時。 為了解 MicroLED磊晶片轉移的問題， 一家叫X
13、-Celeprint的公司曾在2014年推出了一門技術叫TP的技術。據悉，該TP技術作為一項先進的微裝配技術，可以使數百個小型（最適宜尺寸為毫米級）器件在同一時間內精確移動。 TP技術最初是由美國Illinois University的John A. Rogers等人利用犧牲層濕蝕刻和PDMS轉貼的技術，將Micro LED轉貼至可撓式基板或玻璃基板上來製作Micro LED陣列的技術。什麼是TPTP技術 TP技術，簡單的來說，就是使用彈性硬模（stamp）結合高精度運動控制列印頭，有選擇的拾取（pick-up）微型元器件的陣列，並將其列印（printing）到目標基板上。 具體來說就是，首先
14、在“源”晶圓上製作微模芯片，然後透過移除半導體電路下面的犧牲層（sacrificial layer）進行“釋放”（Release），使微模芯片脫離原來的基板。隨後，用一個與“源”晶圓相匹配的微架構彈性硬模來拾取微模芯片，並將其轉移到目標基板上。晶片部分使用定位定點吸取轉移方式進行(底層顯示片)蘋果的轉移技術專利 因早期Luxvue對於小間距顯示屏技術開發非常熱衷，在蘋果收購Luxvue後，對於Apple Watch的市場部局幾乎是如虎添翼，並且對於此轉移技術提出了專利。 (專利號US851820，US8333860，US8349116 ) 為了形成一塊基底顯示膜，利用靜電原理將所定位材料吸附並
15、進行轉移至TFT 陣列底層。蘋果的轉移技術專利陣列轉移(靜電放電) 靜電吸附轉移頭Micro LED在基底形成生產流程與OLED生產方式相同，初級將TFT 陣列作為基板，設計出各LED晶片需要之驅動電流。利用轉移製成技術，將紅色、綠色、藍色分別轉移至陣列基板上。最後使用黃磷或量子點方式在陣列基板上佈線， 使其增加電流密度後導通發亮。Target Substrate (TFT Array Backplane)Target Substrate(Micro-LED Panel)Pick & PlaceRed LEDdieProcessed R,G,B LEDs on Donor Substrates
16、Pick & PlaceGreen LED diePick & PlaceBlue LEDdieApply Interconnect Layer+使用黃磷或者量子點材料。可控制波長，並且簡單廉價。更好的轉移效率和高成品率。量子材料的溫度控制及費用。耐久性是一個問題。佈線方法技術較為成熟和可靠。紅綠晶片電極導通問題。佈線設計錯綜複雜。轉移效率低下。波長不非常可控制。轉移固晶後佈線佈線後再進行轉移佈線方法量子點的化學成分多樣，發光顏色可以覆蓋從藍光到紅光的整個可見區。而且具有高能力的吸光-發光效率、很窄的半高寬、寬吸收頻譜等特性，因此擁有很高的色彩純度與飽和度。且架構簡單，薄型化，可捲曲，非常適用
17、於micro-display的應用。目前常採用旋轉涂布、霧狀噴涂技術來開發量子點技術，即使用噴霧器和氣流控制來噴涂出均勻且尺寸可控的量子點。將其涂覆在UV/藍光LED上，使其受激發出RGB三色光，再透過色彩配比實現全彩色化。轉移方法(1)將單元晶片從晶圓上取出轉移至陣列轉移區， 之後再將轉移好晶片轉移至陣列基板上。依照轉換材料的尺寸需控制各間距來確保轉換效率與良率，此部分為目前生產Micro LED主要成本。Micro LED 晶圓晶片陣列轉移區轉移方法(2)+ + Micro LED 顯示屏底層基板顯示屏底層基板 Red Wafer 綠色綠色 Wafer 藍色藍色 Wafer透過轉移頭將RG
18、B晶片轉移轉移方法(3)Step 1 : Transfer RED DieStep 2 : Transfer GREEN DieStep 3 : Transfer BLUE Die55 UD 電視顯示電視顯示器器3860 x 2160 x RGB 有效面積有效面積(H x V) =1209.6mm x 690.4mm 單色單色(RGB) 模組間距模組間距=315 移轉方案其他陣列方案 REDSubpixelElectrodeGREENSubpixelElectrodeBLUESubpixelElectrodeSubpixel Die PlacementPitch = 315 mSubpixel
19、 DiePlacement Pitch= 315 m- One Pixel -REDSubpixelElectrodeGREENSubpixelElectrodeBLUESubpixelElectrode驅動方法Micro-LED是電流驅動型發光器件，其驅動模式一般只有兩種模式無源選址驅動（PMPassive Matrix，又稱無源尋址、被動尋址、無源驅動等等）與有源選址驅動（AMActive Matrix，又稱有源尋址、主動尋址、有源驅動等），另一種 “半有源”選址驅動模式。這幾種模式具有不同的驅動原理與應用特色，下面將透過電路圖來具體介紹其原理。PM驅動模式什麼是PM驅動模式？無源選址驅動
20、模式把陣列中每一列的LED像素的陽極（P-electrode）連接到列掃描線（Data Current Source），同時把每一行的LED像素的陰極（N-electrode）連接到行掃描線（Scan Line）。當某一特定的第Y列掃描線和第X行掃描線被選通的時候，其交叉點（X，Y）的LED像素即會被點亮。整個螢幕以這種模式進行高速逐點掃描即可實現顯示畫面，較為容易實現。這種驅動模式可以降低列驅動信號頻率，增加顯示畫面的亮度和質量。但仍然無法克服無源選址驅動模式的天生缺陷連線龐雜，易串擾，像素選通信號無法儲存等。而有源選址驅動模式為上述困難提供了良好的解決方案。AM驅動模式什麼是AM驅動模式？
21、在有源選址驅動電路中，每個Micro-LED像素有其對應的獨立驅動電路，驅動電流由驅動晶體管提供。基本的有源矩陣驅動電路為雙晶體管單電容（2T1C2 Transistor 1 Capacitor）電路。每個像素電路中使用至少兩個晶體管來控制輸出電流，T1為選通晶體管，用來控制像素電路的開或關。T2是驅動個晶體管，與電壓源聯通並在一場（Frame）的時間內為Micro-LED提供穩定的電流。2T1C驅動電路只是有源選址Micro-LED的一種基本像素電路架構，它架構較為簡單並易於實現。但由於其本質是電壓控制電流源（VCCS），而Micro-LED像素是電流型器件，所以在顯示灰度的控制方面會帶來一
22、定的難度。半有源驅動模式什麼是半有源驅動模式？這種驅動模式採用單晶體管作為Micro-LED像素的驅動電路，從而可以較好地避免像素之間的串擾現象。雖避免像素之間的串擾現象，但是由於其像素電路中沒有存儲電容，並且每一列的驅動電流信號需要單獨調製，並不能達到有源選址驅動的全部優勢。由於LED外延生長架構是p型氮化鎵（GaN）在最表面而n型氮化鎵在底層。從製備工藝角度出發驅動晶體管的輸出端與Micro-LED像素的p電極連接較為合理。由外延生長（Epitaxial Growth）、製備工藝、及器件老化所產生的不均勻性所導致的Micro-LED電學特性的不均勻性將會直接影響驅動晶體管的VGS，從而造成
23、顯示圖像的不均勻。填充膠水使用 目前尚未有專業人士對於其填充膠水進行對應開發或應用面提出需求，但對於取得文獻初步了解，對於膠水應用要求如下：環氧樹酯： 現階段產品均以顯示屏等相關產品為主要開發階段，對於膠水要求仍以填充並且加固各原器件為主要功能。對於耐熱、導熱及透光性要求也有一定要求，成品並要求耐曲折等外力機械破壞之強硬度，並且對於各貼合功能線路層需要較強沾結力，避免出現各功能線路層分離等不良現象。矽膠： 後期將進入柔性電路板應用製成方向，除上述環氧樹酯要求特性外，可繞性為主要產品訴求。此產品推出後可再加大Micro LED應用面。總結5THE PART前景MicroLEDMicroLED的特
24、點，可穿戴設備與室內顯示幕將是最先切入的領域。如果未來這兩大領域均採用MicroLED顯示，將會消耗全球LED晶片近5成的產能。在Micro-LED應用領域中，消費型面板包括智能手機、可穿戴裝置、電視螢幕，以及車用顯示器、公共顯示器包括戶外超大螢幕都是Micro-LED的未來發展趨勢。Micro-LEDMicro-LED一旦突破量產技術難關，將會大大減少成本，將以其獨特的高解析度、低損耗和高清晰度開創LEDLED新時代，很重要的一點是，從LCD/OLED到Micro-LED的轉型並不像當年等離子屏與液晶屏的拼殺一樣困難，他們都使用FTF背板，有很大一部分資源是可以共用的，因此廠商轉型難度較小，
25、在Micro-LED優勢明顯的情況下我們有理由認為Micro LED有極大可能全面取代液晶顯示幕。若以全面取代現有液晶顯示器的零組件的規模來推估，包括背光模塊、液晶、偏光板等，Micro LED未來的潛在市場規模約可達300400億美元。綜合分析打破傳統LED封裝及應用技術，並且可變化各顯示屏型。市場格局可大幅度減少封裝工藝，並且大幅度節能，降低使用者成本。成本可替代小間距顯示屏及穿戴式電子顯示產品，新穎創造市場市場接受度應用前景廣泛，將衝擊目前所使用LED及OLED顯示屏市場相關競爭因節能可大幅度降低電耗，故可達到更高程度環保要求環保意識各配套原器件及製程能力仍在改善中，未來有很大成長空間原
26、器件及製程能力技術困難點 儘管Micro LED顯示已經備受企業關注和加大研發，在規格上也較LCD具有多重好處，甚至劃質上可與OLED相媲美，但是現階段該顯示器發展並未普及，主要困難點有三大方面。第一，在於LED固晶上。以目前已成熟的LED燈條製程為例，在製作一LED燈條尚有壞點等失敗問題發生，何況是一片顯示器上要嵌入數百萬顆微型LED。而LCD與OLED已采批次作業，良率表現相對較佳。 第二，覆晶LED适合于MicroLED显示，因其体积小、易制作成微型化，可缩减LED彼此间的间隙等，虽然FlipChip目前的良率还有一定问题，但是随着LED的技术的逐渐完善和资本的不断注入，已经在稳步提升。第三，在规模化转移上。未来MicroLED显示困难处在于嵌入LED制程不易采大批量的作业方式，尤其是RGB的3色LED较单色难度更高。但是未来印刷等技术方法的提升，有利于导入量产化阶段。
