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    • 从价格红海走向价值蓝海  LED显示器走向高阶
    • 跨界竞争态势已现 从PoB跨入CoB有难度
    • LED显示的下一个关键:场域融合
    • 大厂投入LED显示或将改变产业生态
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打破尺寸/几何形状限制 LED显示走出一片新天地

11/18 14:18 作者:新电子科技杂志 Micro-Electronics Magazine
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提到LED显示器,许多人想到可能是在政府机关、学校或医院常见的跑马灯显示看板。这种以LED灯珠拼成的显示器虽然只能用来显示文字资讯,看起来可能有些简陋,却是LED在显示领域的应用开端。

随著LED晶粒的尺寸越来越小,加上表面贴装技术的进步,LED显示器的画质表现变得更加细腻,应用市场也随之拓展。不仅户外广告看板、建筑物外牆开始出现LED显示,专门用来播放各种商业广告,许多室内场域,例如大型会议场馆、婚宴会馆,甚至连记者会活动的背板,都开始改用LED显示器来取代投影设备。LED也因而在显示应用领域,成为一股不可小看的新势力。

从价格红海走向价值蓝海  LED显示器走向高阶

TrendForce光电暨显示研究处分析师杨富宝(图1)表示,LED显示技术近几年快速从户外走向室内,背后最大的驱动力之一,其实是厂商希望藉由产品、技术的差异化,避开激烈的价格战红海,守住公司的获利空间。

图1 TrendForce光电暨显示研究处分析师杨富宝

由于大型户外显示器这种应用产品跟观看者之间的距离,往往有数十公尺以上,因此这类显示设备对画素尺寸、画素间距(Pitch)的要求相对宽鬆,进入门槛相当低。过低的进入门槛,让本来就已经是利基型市场的户外显示器,僧多粥少的情况变得更加严重。对相关产品的供应商而言,要守住公司的获利能力,只能往对产品规格要求较高的室内公共显示发展,因而让许多技术实力相对深厚的LED显示设备厂,不约而同地推出针对室内场域设计的LED显示产品。

一般来说,由于观看距离远,户外大型显示器对画素间距的要求,大多是在2mm以上。从户外进入室内,例如商场的数位看板、会议场馆的大型显示器,因为观看距离变近了,因此画素间距必须缩小到1~2mm 之间,否则视觉效果将大打折扣。如果是观看距离更近的显示应用,例如公司会议室裡的大型显示器,或是家庭剧院这类应用,画素间距通常要压低到1mm以下,也就是业界俗称的Fine Pitch LED显示器。

画素越密集,观赏时的视觉效果就越好,但相对的製造成本、技术门槛也会明显提升,有能力提供相关产品的供应商也随之减少。因此,对LED显示设备製造商而言,从户外走进室内,同时也是走出红海,迈向蓝海的过程。

跨界竞争态势已现 从PoB跨入CoB有难度

不过,随著LED显示器逐渐进入室内场域,许多显示产业的龙头大厂,如三星(Samsung)、乐金(LG),也开始对这个市场展现出浓厚的兴趣,导致LED显示市场上,跨界竞争的态势逐渐成形。

事实上,伴随著LED晶粒尺寸跟画素间距越来越小,有些业者出于行销目的,已经开始打著MicroLED显示器的名号来推广自家的产品。从晶粒尺寸的标淮来看,这些显示器所使用的晶粒,顶多只能称为miniLED,但即便如此,这些使用miniLED晶粒的「MicroLED」显示器,还是有相当令人眼睛为之一亮的画面表现效果。而且,这些使用miniLED晶粒的显示设备,有著非常高的技术门槛,很可能是传统LED显示设备业者无法跨越的技术与资本天险。

杨富宝分析,传统LED显示设备所使用的LED晶粒是已经封装好的LED元件,製造商主要透过表面贴装(SMT)等方法,将这些LED固定在PCB基板上,进而完成显示模组的製造。这类LED显示製程又被称为Package on Board(PoB)製程。但如果是要以miniLED晶粒当作画素,因为miniLED 本身没有封装,因此製造商必须把裸晶直接固定在PCB基板,甚至是玻璃基板上。这种Chip on Board(CoB)或Chip on Glass(CoG)製程,需要的製程环境、设备都跟PoB截然不同,原本PoB製程的业者需要大量投资于厂房、设备,才能跨入CoB製程。这会是一道相当高的进入门槛。

LED显示的下一个关键:场域融合

除了製造技术的演进外,在应用普及跟推广方面,LED显示设备製造商亦必须开始广结善缘,建构自身在各领域的合作伙伴。且随著LED显示应用场域的多元化,设备製造商必须将自己的业务合作触角伸得更远、更广。

从2022年的Touch Taiwan展期间,许多显示技术业者都开始将虚拟摄影棚(图2)、球型模拟器(图3)等新兴应用列为展示重点,随后在工研院、米斯全媒体影棚、聚积三方在台湾省政府的支持下,建置出全台第一座採用小间距微型LED曲面萤幕作为背景的虚拟摄影棚,这些案例都显示,LED显示技术未来还有很多新应用等待发掘。

图2 友达光电在2022年Touch Taiwan展期间,展示了其与合作伙伴打造的虚拟摄影棚 (图片来源:友达光电)

图3 LED显示技术具有可以无限拼接,甚至以曲面拼接出球型显示器的能力。也因为这个特性,促成了球型驾驶模拟器的诞生 (图片来源:友达光电)

为何虚拟摄影棚会突然窜起?工研院电光系统所所长张世杰指出,新冠疫情带动庞大的非接触商机,也加速企业数位转型脚步。延展实境(Extended reality, XR)是当今最新的非接触科技,虚实整合表现方式,能为消费者带来更身历其境式的沉浸式互动感官新体验,因此成为许多业者极力抢攻的新蓝海。工研院多年前就持续研发微型LED技术,如今已拥有深厚的研发实力、独特智财能量及高精密试製产线,更积极协助产业加速创新技术落地。

在台湾省政府「智慧显示跨域合作计画」支持下,工研院团队以MicroLED巨量转移与检测两大关键技术,藉著工研院的「试製平台」,聚积科技得以提升显示模组的品质,并进行与系统试製,其成果就是这座全台最大的巨型曲面微型LED 显示器,以更顺畅的画面效能与高细緻视觉体验,携手产业在虚拟拍摄的创新应用,为影视产业揭开新时代序幕。该显示器的画素间距为1.875mm,亮度则在1,200~1,500nits之间,具有媲美8K画质与4K高动态范围的特色,能快速置换虚拟场景,打造与好莱坞同等规格的拍摄方式,提升视觉细緻度与现场拍摄效率。

米斯全媒体总经理卢俊豪则指出,该公司在台湾省内率先成立首座服务型专业影棚与虚拟製播技术研发,提供虚实整合製作与整场输出。近年来虽因疫情与全球晶片大缺货影响,光每个LED箱体模组就需要700多颗控制晶片,还有许多相关零组件都难以取得,但米斯仍携手工研院、聚积一同成功建置了这座虚拟摄影棚。使用LED背景屏后,影棚的坪效放大近6倍,客户年增2倍,上半年营收已年增178%,2022年也扩大投入开发台製的6色LED智能棚灯、内容引擎等配套产品,提供整厂输出所需,期盼持续拓展电影级XR摄影棚效益并推升营运动能,期待与聚积联手抢攻全球LED背景屏与XR虚拟影棚市场。

同样对虚拟摄影棚具有浓厚兴趣的友达光电则指出,要在虚拟摄影棚这种垂直应用领域做出成绩,打造跨领域合作团队绝对有其必要性。因为,在许多垂直应用裡,除了显示设备之外,还需要很多配套技术,才能搭建出一个可为客户或场域拥有者带来实际效益的完整解决方案。因此,友达光电除了结合集团内的资源,更会广开合作大门,针对不同建置专案,与对应领域的专业厂商合作,为共同的客户创造最大价值。这个策略也是友达推动LED显示业务发展的基调。在LED显示方面,友达不仅提供硬体设备,还会提供一整套建置顾问服务,以便让LED显示设备能够深度融入场域,发挥其最大价值。

大厂投入LED显示或将改变产业生态

让显示器无所不在,融入人们生活中所处的每个场域,一直是显示器产业所追求的终极愿景。可以无限拼接成任意形状、尺寸的LED显示器,则是实现这个愿景不可或缺的关键技术。随著LED晶粒尺寸越来越小,画素密度不断提升,在许多垂直应用领域,LED显示已经展现出取代投影技术的潜力,在我们日常生活中的能见度也不断提升,未来更有许多新的应用等待发掘。

但对LED显示设备製造商而言,这个生意依然充满挑战。由于LED显示原本是利基型产品,很多国际大厂对此并无太大兴趣,因此LED显示器产业链裡的玩家,跟LCD、OLED等主流显示技术的玩家,在营运规模、资本实力方面,是不同量级的业者。但随著LED显示技术的发展潜力逐渐显现,许多显示产业裡的龙头大厂都已经跨入这个领域,并且将LCD、OLED甚至驱动IC设计方面深厚的累积,应用在LED显示器的设计、製造上。这些来势汹汹的重量级业者,或将为LED显示产业的生态带来巨大的变化。

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