新世代顯示技術發展趨勢與簡析

• 前言

    根據研調機構TrendForce解析2020十大科技趨勢[1]，Mini LED與Micro LED未來發展大有可為。對於Mini LED而言，由於高刷新率手機面板需求看增，平板應用落實將會是Mini LED與OLED的新戰場。此觀察可從Apple在採用多年LCD後，傳2020年的iPad將同步採用Mini LED背光與OLED增強畫質表現的面板技術，由於Apple新技術採用多半具有示範性效果，因此才讓平板成為OLED與Mini LED另一個發展機會。除此之外，對於Micro LED而言，其發展則來自顯示器產業供過於求，但由於Micro LED搭配巨量轉移技術可結合不同顯示背板，繼而創造出透明、投影、彎曲、柔性等顯示效果，此發展可讓顯示器產業在供過於求的疲弱態勢下，重新創造出另一波全新藍海。同時，依據LEDinside報告指出[2]，預估到2020年Mini LED與Micro LED的多樣發展，將會占整體LED晶圓片使用數量11%，成為支撐需求的重要應用，是以其重要性可見一斑。

• 顯示技術發展概況

    現階段新型態顯示技術主要聚焦在OLED、Mini LED與Micro LED。OLED（OrganicLight-Emitting Diode），又稱為有機電雷射顯示、有機發光半導體（OrganicElectroluminesence Display，OLED）。OLED相較於其他二者屬於較成熟的技術，其乃「電流型的有機發光器件，是通過載流子的注入和複合而致發光的現象，發光強度與注入的電流成正比。OLED在電場的作用下，陽極產生的空穴和陰極產生的電子就會發生移動，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發光層。當兩者在發光層相遇時，產生能量激子，從而激發發光分子最終產生可見光。」[3]

    Micro LED乃是將LED微縮化和矩陣化，針對「LED（發光二極體）背光源進行薄膜化、微小化、陣列化，讓LED單元小於50微米，與OLED一樣能夠實現每個像素單獨定址，單獨驅動發光（自發光）。它的優勢在於既繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點，又具有自發光無需背光源的特性，體積小、輕薄，還能輕易實現節能效果。」[4] 從結構原理上，Micro LED更簡單，效果更好，但其最大的難題在於巨量轉移，如何將LED做到微小化，這需要晶圓級的工藝水平。Micro LED屬於全新型態的顯示技術，其訴求在應用於穿戴式手錶、手機、車用顯示器、擴增實境/虛擬實境、顯示幕及電視等領域。

資料來源：Trendforce

    Mini LED為次毫米發光二極體，晶粒尺寸約在100微米的LED。Mini LED是介於傳統LED與Micro LED之間，簡單來說是傳統LED背光基礎上的改良版本。從製程上來看，Mini LED相較於Micro LED來說良率高，「具有異型切割特性，搭配軟性基板亦可達成高曲面背光的形式，採用局部調光設計，擁有更好的演色性，能帶給液晶面板更為精細的HDR分區，且厚度也趨近OLED，同時具有省電功能。」[5] Mini LED是以HDR、異型顯示器等背光源應用為訴求，適合應用於手機、電視、車用面板及電競筆記型電腦等產品上。

資料來源：Digitmes

• 應用簡析

    觀察OLED、Mini LED與Micro LED三者間的差異[6]，首先，Micro LED在同樣低功率的條件下，可以達到比OLED更大的亮度，其功耗要比LCD低了90%、比OLED低50%。螢幕功耗下降代表更長的使用時間，對於著重續航電量的可攜式產品而言，是一個非常大的吸引力。此外，亮度增加代表在陽光直射下具有更好的可視性，對於眼睛所帶來的傷害也會減少並提高舒適度；其次，Micro LED顯示壽命相較於OLED來說更為長壽，由於OLED使用有機材料具有使用壽命，相較於Micro LED使用氮化鎵材料，並沒有使用壽命的顧慮，相較於OLED更具優勢；復次，Micro LED可以讓高解析度更容易實現，例如4K或8K解析度智慧型手機或虛擬現實螢幕等。現階段，OLED對應虛擬現實螢幕響應時間已經降低至微秒等級，但若使用Micro LED螢幕後，其響應時間可再降低到納秒級別，速度增加1,000倍，可帶給使用者更流暢、更舒適的感官享受。

    相對於Mini LED而言，Micro LED在開發上仍具有技術難度，因此現階段不易實現量產。然，Mini LED可開發液晶顯示背光源市場，具有相當產品經濟效益。依據估算，若採用Mini LED背光設計的液晶電視面板，價格約莫OLED電視面板60%-80%，但帶來的效果無論在亮度、畫質都與OLED相近，且省電效能更比OLED精進。

    總體而言，Mini LED與Micro LED必定在下世代顯示技術中大放異彩，即便現階段Micro LED在技術方面仍不夠成熟並有待突破，但隨著日後晶圓體面板製程工藝日益精進，相信Micro LED有朝一日將會成為顯示技術創新應用的主角。此外，Mini LED作為OLED與Micro LED的中介，現階段已經可實行小規模量產並在部分顯示應用產品上有所突破，取代OLED而在未來帶來更節能、亮度更好、價格更低廉的消費性顯示器產品或商品櫥窗展示應用，並非不可想像。隨著新型態顯示技術的開發，原本只能在電影場景中才能見到的未來世界，相信不久將會呈現在社會大眾眼前，同時牽動並走進到我們的日常生活之中。

參考資料：

[1] https://press.trendforce.com.tw/node/view/3960.html

[2] https://www.ledinside.com.tw/special/32.html

[3] https://kknews.cc/zh-tw/digital/56m3epl.html

[4] 同上

[5] 同上

[6] https://www.ledinside.com.tw/news/20180504-35245.html ; https://liangdian.cc/d/F3NPzprAAIH