LED間距和尺寸持續微縮 大型顯示器拍電影也沒問題

作者 : 蔡銘仁,EE Times Taiwan

近年來,在Mini/Micro LED話題的推波助瀾下,LED尺寸和間距不斷微縮,使LED顯示器顯示效果越來越好,帶動應用範疇變大。這也讓業界對次世代Micro LED的發展,比起前幾年有更為清晰的輪廓。

近年來,在Mini/Micro LED話題的推波助瀾下,LED尺寸和間距不斷微縮,使LED顯示器的應用越來越廣,尤其在車用顯示器、大型公共顯示器等利基型市場,逐漸看到實際應用落地;其中,大型虛擬攝影棚的需求,更因各國為防堵新冠肺炎疫情關閉國門的情況下,進一步獲得帶動。為使攝影機在虛擬攝影棚拍攝時,各種距離和角度皆不受光點干擾,持續的縮小間距,便成為LED顯示器供應業者的重要任務之一。

這裡的間距,指的是像素點的間距(Pixel Pitch) ,據TrendForce LED研究的定義,小間距是點間距小於等於2.5mm的顯示器,超小間距則要小於等於1.1mm。隨著LED晶片尺寸及間距縮小,使近年LED顯示器的顯示畫質持續進步,激勵LED顯示器需求向上,TrendForce LED研究曾預估2019到2023年小間距LED顯示器產值的年複合成長率為27%,超小間距產品未來成長動能更是可觀。

間距和LED晶片尺寸縮小,大大提升LED顯示器的顯示效果,甚至已可用在電影等級的畫面拍攝;好比電影《蝙蝠俠 The Batman》裡所看到高譚市的夜景與部分場景,其實就是運用大型LED顯示器拍攝的成果。日前,工研院攜手聚積科技、米斯全媒體影棚,推出全台首座採用小間距的微型LED曲面顯示器的電影級XR攝影棚,1.875mm的小間距,也讓聚積董事長楊立昌直言「在台下幾乎看不到任何缺點」。

工研院提供巨量轉移與檢測兩大關鍵技術,提升聚積顯示模組質量與系統試製,結合米斯對攝影棚的Know-how,打造本次具亮度達1,200~1,500nits、7,680Hz刷新率、4K HDR (高動態範圍)、23.5~251Hz的可調整拍攝幀數等規格的大型LED顯示器,瞄準全球LED大型拼接顯示器市場。據 TrendForce的最新研究,2021年全球LED大型拼接顯示牆市場規模達63.51億美金,年增14.9%,預計2025年將成長至120.17億美金。

工研院電光系統所所長張世杰指出,新冠疫情帶動龐大的非接觸商機,也加速企業數位轉型腳步,目前延展實境 (Extended reality,XR) 是當今最新的非接觸科技,虛實整合表現方式,能為消費者帶來更身歷其境式的沉浸式互動感官新體驗,因此成為許多業者極力搶攻的新藍海。

米斯也分享,使用LED背景屏後影棚的坪效放大近6倍,客戶年增兩倍,上半年營收已年增178%,今年也擴大投入開發台製6色LED智慧棚燈、內容引擎等配套產品,提供整廠輸出所需。米斯全媒體總經理盧俊豪也期盼持續拓展電影級XR攝影棚效益並推升營運動能,與聚積聯手搶攻全球LED背景屏XR虛擬影棚市場。

聚積MBI 5264 幾乎全球虛擬攝影棚都導入

2018年起全世界都陸續建置虛擬攝影棚,過去兩三年由於新冠肺炎疫情限制跨國移動,進一步推動虛擬攝影棚需求,楊立昌透露,「需求非常大」。他也說,在虛擬攝影棚是用攝影機,且燈光很多,顯示器表面也不能有反光,整體對顯示器的要求很高,比如攝影機就需要每秒能顯示120個畫面,這次的LED顯示器則是使用聚積的MBI 5264,「全世界的虛擬攝影棚LED顯示器,幾乎都用我們的5264。」

據聚積官網顯示,MBI 5264為64掃描數產品,主攻市場為虛擬攝影棚,以及取代現在在電視台和電影產業常見的綠幕;內建脈衝寬度調變(PWM)增強技術,以應對高掃描數可能面臨的低刷新率、高灰階時鐘頻率等問題,13~16bit的灰階,以及16個可輸出0.5~20mA定電流的接腳,並內建可用於儲存掃描資料的SRAM。

聚積2017年就開始跟工研院一同開發超小間距LED數位顯示技術,截至今年,在全球小間距LED顯示器驅動IC的市佔率為60%,居於龍頭寶座;這次發表高約4公尺的Micro LED曲面顯示器,以100多個LED燈箱拼接而成,每個燈箱使用700多顆LED驅動IC,也就是光一台這樣的Micro LED顯示器,就用了超過7萬顆LED驅動IC,楊立昌透露,全世界有上百座虛擬攝影棚,且大的高度有達9公尺,小間距LED驅動IC這類高階產品,至去年已佔聚積兩成以上營收。

楊立昌指出,國外因場域比較大,攝影棚也更大,用的是Pitch 2.5mm,場地小則間距就要做小,間距小拼接很挑戰,很容易沒注意燈會碰壞。以聚積來說,先前曾做到Pitch 1.25,現在正在研發Pitch 0.75,再來目前0.4、0.2,到0.2mm就會跟液晶顯示器(LCD)非常接近,「Micro LED顯示技術未來兩三年會蓬勃發展,現在經濟不好,技術往前還是加把勁,0.2mm未來兩三年就有機會做出來。」

Micro LED挑戰仍多 車用、AR/VR有機會是下個契機

這次的LED大型顯示器間距來到1.875mm,但還未達Micro LED標準;近年Mini/Micro LED,除了LED晶片小於200nm,像素間距更要小於1.2mm,Micro LED更要求LED晶片小於50nm、間距小於0.1mm。體積和間距縮小,以及LED顆數變多,讓巨量移轉的良率仍舊是挑戰,業界傳現在良率大概能到4到5個9,以這次發表的4公尺高大型LED顯示器來說,不良顆數可能達千顆以上。

現階段成本控制的瓶頸,讓不少業者直言,良率及成本控制,讓量產還是感覺遙遠。楊立昌則認為,Micro LED應還是走利基型市場,像Micro LED優勢是陽光下可視,無人機的控制平板在戶外LCD看不清楚,改用Micro LED就可以,不過用在價格相對敏感的消費性市場,可能不是那麼適合。

工研院光電研究所營運發展總監朱慕道則說,Micro LED晶片小、數量大,封裝也從過去個別封裝到幾萬顆一起封裝,生產工具設計、如何有效降低成本都是難點,不過目前看到車用已經慢慢投入,LED可以做曲面,且車在戶外所需的亮度跟對比度,也只有LED可以做到,會是下一波看得到的市場,再來就是要求低耗電、高亮度的AR/VR應用,尤其小尺寸有機會看到市場先打開。

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