由于OLED具備比LCD屏幕更好的色彩對比與顯色度，儼然已成為顯示技術(shù)新寵。 然而OLED面板壽命短且專利由少數(shù)廠商掌握，使得應(yīng)用發(fā)展亦有局限與風險。 同樣擁有自發(fā)光優(yōu)勢的MicroLED技術(shù)正在穩(wěn)定進展中，有望成為另一個主流顯示技術(shù)。
有機發(fā)光二極管(OLED)憑借著液晶(LCD)無法達到的高對比度、高顯色顯示特性，聲勢逐漸升高，并且隨著蘋果(Apple) iPhone X使用OLED面板后，無論是在大尺寸或小尺寸市場， OLED面板的聲量都被推向有史以來的最高峰。
目前，OLED面板的專利多由三星(Samsung)與樂金(LG)二韓廠掌握。 盡管臺灣早期有發(fā)展OLED技術(shù)，然而如今已落后許多。 反觀MicroLED技術(shù)，不旦臺廠具備一定的技術(shù)優(yōu)勢，OLED所標榜的高對比度MicroLED技術(shù)也能夠辦到，并且具備更長的使用壽命。 因此，各國際大廠亦紛紛投入MicroLED的技術(shù)研發(fā)。 例如，Apple于2014年并購掌握眾多小尺寸MicroLED制程專利的LuxVue；索尼(Sony)2016年展出大尺寸MicroLED顯示屏幕；鴻海亦隨后于2017年收購eLux，希望搶占MicroLED商機。 各家廠商皆在努力改善制程良率并布局專利群，技術(shù)發(fā)展各自為營。 另外，MicroLED晶粒幾乎能夠放在所有不同材質(zhì)的基板上，其中包含玻璃基板、PCB基板或是具備彈性的基板。 正因如此，未來MicroLED技術(shù)也有機會制作出可撓式面板。 對于臺灣廠商而言，若能在2019年前將相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈建構(gòu)完整，臺灣半導體廠商有望在OLED為王的今日搶登下一波先機。
掌握既有優(yōu)勢 以MicroLED迎戰(zhàn)OLED
根據(jù)工研院IEK研究指出，到了2020年時，中小尺寸AMOLED面板市占將達4成，并且將占中小尺寸面板整體營收5成。 此變化對于日廠而言的影響最為劇烈，臺灣面板廠商也會受影響。 然而，MicroLED面板所需技術(shù)皆為臺灣所能掌握，因此，MicroLED也將會是未來臺灣面板技術(shù)發(fā)展的一大重心。
工研院產(chǎn)經(jīng)中心經(jīng)理林澤民表示，為因應(yīng)面板產(chǎn)業(yè)的變化，臺灣業(yè)者必須積極思考對策。 林澤民認為，建設(shè)一AMOLED面板廠，大約需要投入1,200億以上資金，必須要投入非常龐大的成本，若要發(fā)展可撓式AMOLED面板制造，所需要的資金更是天價。 對于臺灣而言，并不是最好的對策(圖1)。
圖1 工研院產(chǎn)經(jīng)中心經(jīng)理林澤民表示，只要能夠在2020年前掌握MicroLED相關(guān)供應(yīng)鏈的串聯(lián)與商業(yè)模式，MicroLED將是臺灣面板產(chǎn)業(yè)非常具有優(yōu)勢的技術(shù)領(lǐng)域。
然而，臺灣已累積扎實的各類半導體技術(shù)基礎(chǔ)，MicroLED面板所需要的生產(chǎn)技術(shù)皆為臺灣業(yè)者的強項，因此，非常適合發(fā)展MicroLED面板。 林澤民指出，臺灣業(yè)者在LED、驅(qū)動IC、基板等等技術(shù)皆累積了成熟的經(jīng)驗與技術(shù)，終端品牌也對于MicroLED技術(shù)相當有興趣，只要能夠在2020年前整合材料、系統(tǒng)等國內(nèi)外廠商，并且掌握商業(yè)模式后， MicroLED將是臺灣面板產(chǎn)業(yè)非常具有優(yōu)勢的技術(shù)領(lǐng)域。
在新面板技術(shù)開發(fā)的路上，臺廠已經(jīng)以利基型產(chǎn)品打下一定基礎(chǔ)，接下來必須要以臺灣的優(yōu)勢走出新的技術(shù)發(fā)展方向。 IEK分析，臺灣面板產(chǎn)業(yè)附加價值率，大致與臺灣制造業(yè)平均附加價值率相同，但營業(yè)盈余率(營業(yè)盈余/產(chǎn)值)僅2~5％，反觀日、韓等領(lǐng)導廠商持續(xù)朝向AMOLED等高精細、低耗能、結(jié)構(gòu)簡單、高單價的產(chǎn)品發(fā)展， 建議臺灣業(yè)者應(yīng)提高布局具技術(shù)門坎的高階制程，創(chuàng)造差異化、利用技術(shù)升級提高本身產(chǎn)品與整體的附加價值。
轉(zhuǎn)移/修復(fù)技術(shù)為最大考驗
目前MicroLED制程還有許多問題待廠商攜手共同突破。 其中，巨量轉(zhuǎn)移(Mass Transfer)與壞點修補是影響MicroLED屏幕良率的關(guān)鍵技術(shù)，也是最迫切等待突破的困境。 工研院電子與光電系統(tǒng)研究所所長吳志毅指出，目前一次轉(zhuǎn)移的數(shù)量已經(jīng)能做到2,500顆，估計在2018年能夠做到一次轉(zhuǎn)移10,000顆(圖2)。 MicroLED相對于OLED來說另一項很重要的優(yōu)點在于，MicroLED屏幕壞點可以針對但一像素單獨修復(fù)，OLED則無法辦到，這也是大尺寸OLED成本一直居高不下的原因。 然而，黃炳凱說明，若是MicroLED轉(zhuǎn)移良率無法提升，也將會大幅提高壞點修復(fù)的成本。
圖2 工研院電子與光電系統(tǒng)研究所所長吳志毅指出，目前一次轉(zhuǎn)移的數(shù)量已經(jīng)能做到2,500顆，估計在2018年能夠做到一次轉(zhuǎn)移10,000顆。
黃炳凱進一步解釋，目前修復(fù)壞點的方式分為兩種，理想的修復(fù)(Repair)程序是必須要把壞點挑除，換上好的LED；但在實務(wù)上，皆是以熱熔的方式剔除壞點，然而熱熔的殘渣將會阻礙LED良品的安置，因此， 目前的主流做法是采用備援修復(fù)(Redundancy)機制。 但是備援修復(fù)只是短時間內(nèi)的權(quán)宜之計，治標的做法還是必須提高轉(zhuǎn)移良率，以降低修復(fù)成本(圖3)。 盡管MicroLED的轉(zhuǎn)移良率已達99.9%，但依然未達商用水平。 目前業(yè)界共識是必須要達到99.99999%才是可量產(chǎn)的理想良率。
圖3 聚積科技微發(fā)光二極管事業(yè)部經(jīng)理黃炳凱指出，Redundancy修復(fù)方式只是短時間的權(quán)宜之計，治本的做法還是必須提高轉(zhuǎn)移良率，降低修復(fù)成本。
制程專利工研院有一套
由于各國際大廠的投入，目前在MicroLED制程中以巨量轉(zhuǎn)移的專利量最大，各大廠皆有獨家的轉(zhuǎn)移專利。 另外，在修復(fù)、備援修復(fù)程序與驅(qū)動技術(shù)上，亦有另外一群專利。
不同的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，將需要不同的修復(fù)、備援修復(fù)技術(shù)為搭配。 不同套路需要遵守不同的專利群，而工研院亦掌握了一套完整的生產(chǎn)技術(shù)專利。
目前掌握最多專利的廠商應(yīng)為Apple旗下的LuxVue，并且集中在中小尺寸相關(guān)的技術(shù)。 吳志毅指出，以工研院的評估看來，LuxVue掌握了許多較為基礎(chǔ)的MicroLED相關(guān)制程專利，在從事相關(guān)技術(shù)開發(fā)時，確實需要避開某些專利沖突。 不過，工研院亦掌握了一套專利群，因此對于臺廠而言，制程專利并不會是發(fā)展MicroLED技術(shù)的局限。
Mini-LED為過渡解決方案
正是因為目前正面臨以上困境，因此MicroLED盡管前景看好，依然遲遲未見相關(guān)產(chǎn)品量產(chǎn)。 目前各大廠皆積極布局轉(zhuǎn)移制程，但由于轉(zhuǎn)移數(shù)量、轉(zhuǎn)移良率、晶粒尺寸皆無法達到商用水平，因此廠商紛紛將對晶粒尺寸的要求放寬至150微米，搶先讓「 類MicroLED」問世，待種種技術(shù)局限有所突破，并且能夠穩(wěn)定量產(chǎn)時，再往晶粒尺寸在100微米(?m)以下的MicroLED規(guī)格邁進。 而所謂「類MicroLED」即為Mini-LED。
黃炳凱指出，就磊晶段而言，MicroLED與Mini-LED所涉及的是相同的技術(shù)，不同的是MicroLED的晶粒尺寸更小、移轉(zhuǎn)難度更高。 由于現(xiàn)階段MicroLED在巨量轉(zhuǎn)移所遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)依然難以突破，Mini-LED晶粒尺寸較大因此移轉(zhuǎn)較為簡便，另外，在Mini-LED制程中，LED廠商能夠以現(xiàn)有設(shè)備完成移轉(zhuǎn)的程序，初期投資成本也相對較低。 因此，精準來說，2018年將會開始量產(chǎn)的是Mini-LED產(chǎn)品而非MicroLED。
驅(qū)動IC為高效率功臣
黃炳凱分享，聚積科技以開發(fā)LED的被動式矩陣驅(qū)動IC為主力業(yè)務(wù)，目標為MicroLED的大型顯示器提供優(yōu)良的驅(qū)動質(zhì)量。 未來也將積極針對以下三方向優(yōu)化：
． 增加單顆芯片點亮像素
目前單顆驅(qū)動IC能同時控制512個像素點，但由于MicroLED顯示器量產(chǎn)之后，LED燈泡布建密度增加，因此單顆IC能夠控制、驅(qū)動的像素量必須持續(xù)提高，并進一步縮減IC布建空間與組件數(shù)量。
． 增強電流穩(wěn)定度
目前單一顏色平均橫流驅(qū)動最低可至15微安培(uA)，未來將持續(xù)增強穩(wěn)定度，使顯示畫面的對比度與均勻性更細致，同時也能達到低功耗的效果。
． 降低耗電量
由于LED照明設(shè)備以省電著稱，因此目前LED顯示器最為人詬病的就是耗電問題。 此落差是由于全彩顯示器與白光照明不同，并不能隨時將電流控制在效率最佳點，同時還必須兼顧三原色光(RGB)之間的亮度匹配，因此無法達到LED的最佳效率。 未來，驅(qū)動IC將持續(xù)精進顯示器效率，同時也降低IC本身運作時的耗電量。
另外，黃炳凱強調(diào)，LED的效率與電流密度有很大的關(guān)系，當晶粒尺寸縮小，電流密度就會拉高，這時候顯示器的效率也隨之增強。 因此，MicroLED能夠比Mini-LED達到更高效率、更低耗電量。 這也是MicroLED始終為LED顯示器終極目標的原因所在。
大型廣告牌將為首要商轉(zhuǎn)應(yīng)用
近年來，終端顯示需求不段攀升，MicroLED成為顯示器產(chǎn)業(yè)注目的焦點之一。 MicroLED具備高亮度、高效率低功耗、高分辨率與色彩飽和度、使用壽命長等特色，非常適合運用于室內(nèi)超小間距顯示屏，特別是可以任意拼接且無拼接縫的優(yōu)點，非常適合零售、精品頁作為店內(nèi)廣告屏使用。 MicroLED特性對于取代現(xiàn)有LCD屏幕方案具備強大競爭力，在大屏幕拼接顯示有望成為未來主流技術(shù)。
黃炳凱認為，在2018年出現(xiàn)的第一個MicroLED產(chǎn)品將會是大型廣告牌(Signage)。 由于目前大型廣告牌要求僅要求40~70ppi，因此在巨量轉(zhuǎn)移良率、壞點修補大困境上都能夠較快突破。 接下來才有可能是100~200ppi的電視顯示器，再往下到300~400ppi的手機屏幕。 唯一的例外是擴充實境/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)所使用的頭戴式顯示器。
MicroLED為AR/VR顯示器首選
隨著AR/VR應(yīng)用起飛，相關(guān)的顯示需求也受到相當大的重視。 由于AR/VR所使用的頭戴式裝置屏幕距離眼睛非常近，顯示器最理想的畫素密度上看2,000ppi。 盡管如此，但由于頭戴式裝置顯示屏的轉(zhuǎn)移方式與電視、手機屏幕不同，因此轉(zhuǎn)移良率能夠大幅提升。 最快將在2019年之前便能夠看到MicroLED頭戴式顯示器出現(xiàn)。 也由于目前LCD、OLED顯示器皆無法達到2,000ppi畫素，但MicroLED卻有機會達成這個目標。 因此，MicroLED將很有機會成為AR/VR頭戴式裝置優(yōu)先選用的顯示技術(shù)。
吳志毅分析，AR/VR的頭戴顯示器主要有兩大顯示質(zhì)量要求：響應(yīng)速度與畫素密度。 LCD本身的材質(zhì)特性無法達到AR/VR所需要的速度門坎，因此其顯示延遲可能會造成某些用戶頭昏；OLED的響應(yīng)速度雖快，但畫素密度大約在1,000ppi便達到極限，難以達成AR/VR所需要的2,000ppi。 然而，以上兩點要求皆是MicroLED能夠滿足的，因此，AR/VR應(yīng)用將成為MicroLED顯示器的重要戰(zhàn)場，也是工研院未來幾年的重要目標。
吳志毅進一步提到，盡管Ｍicro LED在AR/VR領(lǐng)域獨具優(yōu)勢，然而最大的市場永遠是手機、電視等消費型產(chǎn)品。 而在該消費型市場，LCD與OLED皆已發(fā)展相當成熟，若MicroLED要加入競爭，必須等到成本降低至與LCD、OLED接近的地步，才有達成普及的機會。 吳志毅認為，MicroLED電視大約在2020年就有機會出現(xiàn)在市面上，然若是要成為主流顯示技術(shù)，最快也要到2022年后。
