由于OLED具備比LCD屏幕更好的色彩對(duì)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(fēng)險(xiǎn)。 同樣擁有自發(fā)光優(yōu)勢(shì)的MicroLED技術(shù)正在穩(wěn)定進(jìn)展中，有望成為另一個(gè)主流顯示技術(shù)。
有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)憑借著液晶(LCD)無(wú)法達(dá)到的高對(duì)比度、高顯色顯示特性，聲勢(shì)逐漸升高，并且隨著蘋果(Apple) iPhone X使用OLED面板后，無(wú)論是在大尺寸或小尺寸市場(chǎng)， 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(tái)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(tái)廠具備一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，OLED所標(biāo)榜的高對(duì)比度MicroLED技術(shù)也能夠辦到，并且具備更長(zhǎng)的使用壽命。 因此，各國(guó)際大廠亦紛紛投入MicroLED的技術(shù)研發(fā)。 例如，Apple于2014年并購(gòu)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(gòu)eLux，希望搶占MicroLED商機(jī)。 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(yíng)。 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(jī)會(huì)制作出可撓式面板。 對(duì)于臺(tái)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(tái)灣半導(dǎo)體廠商有望在OLED為王的今日搶登下一波先機(jī)。
掌握既有優(yōu)勢(shì) 以MicroLED迎戰(zhàn)OLED
根據(jù)工研院IEK研究指出，到了2020年時(shí)，中小尺寸AMOLED面板市占將達(dá)4成，并且將占中小尺寸面板整體營(yíng)收5成。 此變化對(duì)于日廠而言的影響最為劇烈，臺(tái)灣面板廠商也會(huì)受影響。 然而，MicroLED面板所需技術(shù)皆為臺(tái)灣所能掌握，因此，MicroLED也將會(huì)是未來臺(tái)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(tái)灣業(yè)者必須積極思考對(duì)策。 林澤民認(rèn)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(jià)。 對(duì)于臺(tái)灣而言，并不是最好的對(duì)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(tái)灣面板產(chǎn)業(yè)非常具有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)領(lǐng)域。
然而，臺(tái)灣已累積扎實(shí)的各類半導(dǎo)體技術(shù)基礎(chǔ)，MicroLED面板所需要的生產(chǎn)技術(shù)皆為臺(tái)灣業(yè)者的強(qiáng)項(xiàng)，因此，非常適合發(fā)展MicroLED面板。 林澤民指出，臺(tái)灣業(yè)者在LED、驅(qū)動(dòng)IC、基板等等技術(shù)皆累積了成熟的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，終端品牌也對(duì)于MicroLED技術(shù)相當(dāng)有興趣，只要能夠在2020年前整合材料、系統(tǒng)等國(guó)內(nèi)外廠商，并且掌握商業(yè)模式后， MicroLED將是臺(tái)灣面板產(chǎn)業(yè)非常具有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)領(lǐng)域。
在新面板技術(shù)開發(fā)的路上，臺(tái)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(tái)灣的優(yōu)勢(shì)走出新的技術(shù)發(fā)展方向。 IEK分析，臺(tái)灣面板產(chǎn)業(yè)附加價(jià)值率，大致與臺(tái)灣制造業(yè)平均附加價(jià)值率相同，但營(yíng)業(yè)盈余率(營(yíng)業(yè)盈余/產(chǎn)值)僅2~5％，反觀日、韓等領(lǐng)導(dǎo)廠商持續(xù)朝向AMOLED等高精細(xì)、低耗能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高單價(jià)的產(chǎn)品發(fā)展， 建議臺(tái)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(jí)提高本身產(chǎn)品與整體的附加價(jià)值。
轉(zhuǎn)移/修復(fù)技術(shù)為最大考驗(yàn)
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(diǎn)修補(bǔ)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(zhǎng)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(jì)在2018年能夠做到一次轉(zhuǎn)移10,000顆(圖2)。 MicroLED相對(duì)于OLED來說另一項(xiàng)很重要的優(yōu)點(diǎn)在于，MicroLED屏幕壞點(diǎn)可以針對(duì)但一像素單獨(dú)修復(fù)，OLED則無(wú)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(wú)法提升，也將會(huì)大幅提高壞點(diǎn)修復(fù)的成本。
圖2 工研院電子與光電系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)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(jì)在2018年能夠做到一次轉(zhuǎn)移10,000顆。
黃炳凱進(jìn)一步解釋，目前修復(fù)壞點(diǎn)的方式分為兩種，理想的修復(fù)(Repair)程序是必須要把壞點(diǎn)挑除，換上好的LED；但在實(shí)務(wù)上，皆是以熱熔的方式剔除壞點(diǎn)，然而熱熔的殘?jiān)鼘?huì)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(jī)制。 但是備援修復(fù)只是短時(shí)間內(nèi)的權(quán)宜之計(jì)，治標(biāo)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(dá)99.9%，但依然未達(dá)商用水平。 目前業(yè)界共識(shí)是必須要達(dá)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(shí)間的權(quán)宜之計(jì)，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(guó)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(dú)家的轉(zhuǎn)移專利。 另外，在修復(fù)、備援修復(fù)程序與驅(qū)動(dòng)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(píng)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(shí)，確實(shí)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(duì)于臺(tái)廠而言，制程專利并不會(huì)是發(fā)展MicroLED技術(shù)的局限。
Mini-LED為過渡解決方案
正是因?yàn)槟壳罢媾R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(wú)法達(dá)到商用水平，因此廠商紛紛將對(duì)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(shí)，再往晶粒尺寸在100微米(?m)以下的MicroLED規(guī)格邁進(jìn)。 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(jiǎn)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(duì)較低。 因此，精準(zhǔn)來說，2018年將會(huì)開始量產(chǎn)的是Mini-LED產(chǎn)品而非MicroLED。
驅(qū)動(dòng)IC為高效率功臣
黃炳凱分享，聚積科技以開發(fā)LED的被動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)IC為主力業(yè)務(wù)，目標(biāo)為MicroLED的大型顯示器提供優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)質(zhì)量。 未來也將積極針對(duì)以下三方向優(yōu)化：
． 增加單顆芯片點(diǎn)亮像素
目前單顆驅(qū)動(dòng)IC能同時(shí)控制512個(gè)像素點(diǎn)，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(dòng)的像素量必須持續(xù)提高，并進(jìn)一步縮減IC布建空間與組件數(shù)量。
． 增強(qiáng)電流穩(wěn)定度
目前單一顏色平均橫流驅(qū)動(dòng)最低可至15微安培(uA)，未來將持續(xù)增強(qiáng)穩(wěn)定度，使顯示畫面的對(duì)比度與均勻性更細(xì)致，同時(shí)也能達(dá)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(shí)將電流控制在效率最佳點(diǎn)，同時(shí)還必須兼顧三原色光(RGB)之間的亮度匹配，因此無(wú)法達(dá)到LED的最佳效率。 未來，驅(qū)動(dòng)IC將持續(xù)精進(jìn)顯示器效率，同時(shí)也降低IC本身運(yùn)作時(shí)的耗電量。
另外，黃炳凱強(qiáng)調(diào)，LED的效率與電流密度有很大的關(guān)系，當(dāng)晶粒尺寸縮小，電流密度就會(huì)拉高，這時(shí)候顯示器的效率也隨之增強(qiáng)。 因此，MicroLED能夠比Mini-LED達(dá)到更高效率、更低耗電量。 這也是MicroLED始終為L(zhǎng)ED顯示器終極目標(biāo)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(diǎn)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(zhǎng)等特色，非常適合運(yùn)用于室內(nèi)超小間距顯示屏，特別是可以任意拼接且無(wú)拼接縫的優(yōu)點(diǎn)，非常適合零售、精品頁(yè)作為店內(nèi)廣告屏使用。 MicroLED特性對(duì)于取代現(xiàn)有LCD屏幕方案具備強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力，在大屏幕拼接顯示有望成為未來主流技術(shù)。
黃炳凱認(rèn)為，在2018年出現(xiàn)的第一個(gè)MicroLED產(chǎn)品將會(huì)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(diǎn)修補(bǔ)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(jī)屏幕。 唯一的例外是擴(kuò)充實(shí)境/虛擬現(xiàn)實(shí)(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(dāng)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(jī)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(wú)法達(dá)到2,000ppi畫素，但MicroLED卻有機(jī)會(huì)達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。 因此，MicroLED將很有機(jī)會(huì)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(wú)法達(dá)到AR/VR所需要的速度門坎，因此其顯示延遲可能會(huì)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(dá)到極限，難以達(dá)成AR/VR所需要的2,000ppi。 然而，以上兩點(diǎn)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(chǎng)，也是工研院未來幾年的重要目標(biāo)。
吳志毅進(jìn)一步提到，盡管Ｍicro LED在AR/VR領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，然而最大的市場(chǎng)永遠(yuǎn)是手機(jī)、電視等消費(fèi)型產(chǎn)品。 而在該消費(fèi)型市場(chǎng)，LCD與OLED皆已發(fā)展相當(dāng)成熟，若MicroLED要加入競(jìng)爭(zhēng)，必須等到成本降低至與LCD、OLED接近的地步，才有達(dá)成普及的機(jī)會(huì)。 吳志毅認(rèn)為，MicroLED電視大約在2020年就有機(jī)會(huì)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。
