Micro-LED市场分析报告

MicroLED市場分析報告匯報人：郝志群2017/05/201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1THEPART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１0%，預計到2020年，全球LED顯示屏的市場規模將達到５００億美元，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LED顯示產品高歌猛進室內小間距LED顯示幕P0.8、0.7等產品已經具備量產能力，P1.2快速起量，P1.6成為主流產品,在室內調度指揮、安防監控等領域進一步擠占DLP與投影融合的市場空間。戶外小點間距高密度LED顯示產品興盛城市管理者對於戶外LED顯示幕監管的進一步加強，可落地應用的戶外小間距LED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LED封裝器件（1921等）的成熟和成本的下降，戶外LED顯示幕的規格快速從P8、P6發展到P4甚至以下。戶外小間距LED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。MicroLED是什麼?7而MicroLEDdisplay，則是底層用正常的CMOS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。MicroLED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8SonyCLEDISWallDisplay(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。•1990~1995年，因藍色晶片研製並量產成功，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。•1995~1998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。•1998~2003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，MicroLED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，MicroLED逐漸浮上檯面進入產業化評估。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microLED。一般LED晶片包含基板和磊晶層其濃度約在100~500μm，且尺寸介於100~1000μm。而更進一步正在進行的MicroLEDDisplay研究在於將LED表面濃約4~5μm磊晶層用物理或化學機製剝離，再移植至電路基板上。其MicroLEDDisplay綜合TFT-LCD和LED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2THEPART結構比較11•TFTLCD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。•MicroLED為LED陣列微小化，每一個MicroLED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)MicroLED(自發光)•各類型顯示器結構分層分析。MicroLED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OLEDMicroLED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(fullcolor)1×104(green)5×102(fullcolor)1×103(yellow)1×105(fullcolor)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-20~80-30~70-100~120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成本優勢MicroLED顯示屏技術更高的亮度更長的壽命更好的光電轉換效益好的可塑性更低的材料成本更低的加工成本•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，但仍有技術瓶頸須突破。•目前MicroLED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3THEPART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(1-3years)中期市場機會(3-5years)長期市場機會(5-10years)•MicroLED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LumiodemLEDOSRAMToyodaGoseiNichiaSamsungSSCLextarAOTSan’anOptoLuxvue(Apple)X-CeleprintPlayNitrideCEA-LetiITRIMikroMesaAppleSonySamsungLG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4THEPART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。•MicroLED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-Celeprint的公司曾在2014年推出了一門技術叫μTP的技術。據悉，該μTP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。•μTP技術最初是由美國IllinoisUniversity的JohnA.Rogers等人利用犧牲層濕蝕刻和PDMS轉貼的技術，將MicroLED轉貼至可撓式基板或玻璃基板上來製作MicroLED陣列的技術。什麼是μTP技術•μTP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（sacrificiallayer）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AppleWatch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MicroLED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。TargetSubstrate(TFTArrayBackplane)TargetSubstrate(Micro-LEDPanel)•Pick&PlaceRedLEDdieProcessedR,G,BLEDsonDonorSubstrates•Pick&PlaceGreenLEDdie•Pick&PlaceBlueLEDdieApplyInterconnectLayer①②③++•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MicroLED主要成本。MicroLED晶圓晶片陣列轉移區轉移方法(2)++MicroLED顯示屏底層基板①RedWafer②綠色Wafer③藍色Wafer透過轉移頭將RGB晶片轉移轉移方法(3)Step1:TransferREDDieStep2:TransferGREENDieStep3:TransferBLUEDie55UD電視顯示器3860x2160xRGB有效面積(HxV)=1209.6mmx690.4mm單色(RGB)模組間