次世代顯示技術(shù)微發(fā)光二極管(Micro LED)為業(yè)界點(diǎn)亮曙光以來(lái)，跨領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈串聯(lián)正火速進(jìn)行，同時(shí)也在大廠帶動(dòng)下加快應(yīng)用布局，尤其以電視墻大尺寸室內(nèi)顯示器、AR/VR 顯示裝置等應(yīng)用最具潛力。如今Micro LED顯示應(yīng)用有何新進(jìn)展，而市場(chǎng)上所謂的過(guò)渡技術(shù)又能否有助縮短Micro LED開(kāi)發(fā)時(shí)程，成為當(dāng)前眾所矚目的焦點(diǎn)。

　　Micro LED兩大應(yīng)用并進(jìn)，電視墻顯示器率先走入量產(chǎn)

　　SONY在今年年初推出大尺寸拼接型顯示器“CLEDIS”(Crystal LED Integrated Structure)，為Micro LED顯示應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)新格局，加上應(yīng)用場(chǎng)域廣，吸引不少業(yè)者投入開(kāi)發(fā)，臺(tái)廠也不落人后。臺(tái)工研院電光所“智能應(yīng)用微系統(tǒng)組”研發(fā)副組長(zhǎng)方彥翔博士指出，電視墻(Video wall)是第一個(gè)將Micro LED導(dǎo)入的產(chǎn)品，目前LED驅(qū)動(dòng)IC 廠聚積科技、PCB廠欣興電子與半導(dǎo)體廠镎創(chuàng)科技，已在臺(tái)工研院建立試量產(chǎn)線，四方合作開(kāi)發(fā)無(wú)藍(lán)寶石基板的Micro LED拼接型電視墻顯示應(yīng)用。

　　不過(guò)，Micro LED每個(gè)制程環(huán)節(jié)都是挑戰(zhàn)，因此做起來(lái)相當(dāng)不易。方彥翔表示，Micro LED晶粒的重點(diǎn)在于將晶圓做得很均勻，但技術(shù)相當(dāng)困難，目前高均勻度晶圓由镎創(chuàng)執(zhí)行開(kāi)發(fā)，現(xiàn)已完成單一顏色試片，預(yù)計(jì)今年11月底前完成另外兩色。Micro LED在無(wú)藍(lán)寶石基板下厚度僅約3μm至5μm，無(wú)法采用傳統(tǒng)逐顆接合方式，因此臺(tái)工研院負(fù)責(zé)以巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)將Micro LED晶粒轉(zhuǎn)移到欣興的PCB板上，卻也因?yàn)閭鹘y(tǒng)PCB板粗糙度(roughness)較大，得由板廠調(diào)整制程解決，難度相當(dāng)高;聚積則負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)Micro LED適用電流范圍的驅(qū)動(dòng)IC，其他包括材料、檢測(cè)等各個(gè)細(xì)節(jié)都有技術(shù)障礙有待排除。

　　“等我們把RGB全彩板子做出來(lái)，那就會(huì)是全世界除了SONY以外，第二個(gè)用無(wú)藍(lán)寶石基板Micro LED所制成的拼接型顯示產(chǎn)品。”方彥翔說(shuō)明，臺(tái)工研院與三廠合力開(kāi)發(fā)的電視墻顯示器，LED晶粒尺寸比 SONY CLEDIS稍大一些，約落在50μm至100μm之間，間距(pitch)則比CLEDIS小，約在800μm以下;模塊大小為10cm x 10cm內(nèi)，主要鎖定130吋以上室內(nèi)應(yīng)用，可視需求自由拼接。據(jù)了解，目前已有國(guó)外客戶下單，預(yù)計(jì)2018年6月導(dǎo)入試量產(chǎn)成功后，便可正式投入量產(chǎn)。

　　▲ 臺(tái)工研院所開(kāi)發(fā)的Micro LED panel原型，四周以保護(hù)元件固定

　　看好AR/VR顯示應(yīng)用潛力，Micro LED將成主流顯示光源

　　除了大尺寸電視墻顯示器外，臺(tái)工研院所聚焦的另一Micro LED關(guān)鍵應(yīng)用就是擴(kuò)增實(shí)境(AR)與虛擬實(shí)境(VR)顯示應(yīng)用。Micro LED具備高亮度、高效率低功耗、超高分辨率與色彩飽和度、使用壽命較長(zhǎng)等特性，在AR/VR領(lǐng)域會(huì)比OLED、LCD等顯示技術(shù)更能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，有望取代兩者成為未來(lái)顯示光源主流技術(shù)。Facebook旗下Oculus與大陸康得新光電，去年已相繼透過(guò)收購(gòu)Micro LED顯示技術(shù)公司，加速展開(kāi)AR/VR領(lǐng)域布局。

　　“AR/VR顯示應(yīng)用將做為未來(lái)AI人工智能時(shí)代的傳播媒介，也會(huì)愈做愈薄，Micro LED panel旁更可整合多種傳感器，達(dá)到多工效果。”方彥翔再次提到Micro LED具有整合傳感器的微組裝(micro assembly)技術(shù)特性，加上高解析、高亮度等優(yōu)點(diǎn)，OLED與LCD實(shí)在很難比擬。再者，市場(chǎng)預(yù)測(cè)2020年AR/VR市場(chǎng)產(chǎn)值上看1,200億美元規(guī)模，別具發(fā)展價(jià)值。

　　他指出，AR/VR顯示裝置未來(lái)將達(dá)到8K4K分辨率，以Micro LED單色來(lái)說(shuō)晶粒數(shù)量將超過(guò)3,000萬(wàn)顆，若以RGB彩色計(jì)算則將近1億顆。不過(guò)，方彥翔認(rèn)為應(yīng)以單色Micro LED加上量子點(diǎn)(QD)色轉(zhuǎn)換材料，才能相對(duì)提高成功機(jī)率。主要原因除了RGB三色本身的良率問(wèn)題，以及轉(zhuǎn)移后可能產(chǎn)生其他問(wèn)題外，Micro LED均勻度也難以掌控，容易產(chǎn)生漏電而影響色彩呈現(xiàn)，加上電流非線性，驅(qū)動(dòng)條件不一很難控制顏色與亮度，所以較不建議采用RGB三色Micro LED，以單一顏色結(jié)合量子材料進(jìn)行色轉(zhuǎn)換的良率會(huì)比較高。

　　然而，合適的色轉(zhuǎn)換材料也并非唾手可得，因?yàn)槭袌?chǎng)上較成熟的色轉(zhuǎn)換材料含鎘，效率也較高，但含鎘的材料受到歐盟管制，以后中國(guó)大陸與其他國(guó)家/地區(qū)也可能實(shí)施管制，所以需朝無(wú)鎘材料研發(fā)，只是目前效率較差，色彩轉(zhuǎn)換效率好不好還得持續(xù)測(cè)試開(kāi)發(fā)。目前臺(tái)工研院Micro LED單色分辨率可達(dá)qHD(960 x 540)等級(jí)，LED尺寸最小可縮至5μm。

　　▲ 臺(tái)工研院以0.55吋panel呈現(xiàn)Micro LED單色顯示技術(shù)，三年來(lái)無(wú)明顯光衰

　　方彥翔透露，臺(tái)工研院現(xiàn)正串聯(lián)海內(nèi)外廠商建構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)發(fā)AR/VR顯示應(yīng)用并展開(kāi)測(cè)試，預(yù)計(jì)2018年底可達(dá)4K2K、畫素密度約1,000 ppi，2019年達(dá)到8K4K、畫素密度約2,500 ppi，全采用單色Micro LED搭配量子材料實(shí)現(xiàn)色轉(zhuǎn)換。只是Micro LED若要實(shí)現(xiàn)AR/VR顯示應(yīng)用商業(yè)化量產(chǎn)，也同樣還有許多技術(shù)瓶頸待突破，不僅顯示技術(shù)本身，還包括傳輸技術(shù)、VR暈眩等問(wèn)題，最快恐怕還需要5年才能走入量產(chǎn)。

　　Mini LED為過(guò)渡技術(shù)?實(shí)與Micro LED大不同

　　盡管Micro LED顯示技術(shù)潛力備受看好，其技術(shù)門檻仍是無(wú)法早日實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的一大關(guān)鍵，于是近半年來(lái)，市場(chǎng)上開(kāi)始出現(xiàn)“次毫米發(fā)光二極管”(Mini LED)技術(shù)，有望做為Micro LED的過(guò)渡技術(shù)，導(dǎo)入大尺寸顯示器、車用顯示器、手機(jī)背光等應(yīng)用。不過(guò)Mini LED產(chǎn)品之所以可以較快推出，主要是因?yàn)樗捎玫娜允荓ED傳統(tǒng)制程，在切割上不斷朝小尺寸精進(jìn)，最小約可做到5 x 6 mil，相當(dāng)于127 x 152 μm 左右，差不多快達(dá)極限，以含藍(lán)寶石基板的LED來(lái)說(shuō)，再切小會(huì)因劈裂問(wèn)題而影響良率。

　　方彥翔認(rèn)為Mini LED的宗旨與Micro LED完全不同，前者主要做為背光應(yīng)用，因?yàn)楹逅訪ED尺寸相對(duì)受限，除非尺寸能繼續(xù)縮小，畫素密度才有提高的可能，分辨率也才能更高，但以傳統(tǒng)制程來(lái)說(shuō)不易突破極限;后者則是顛覆傳統(tǒng)LED制程工藝，也不需藍(lán)寶石基板，LED尺寸相對(duì)不受上述限制，要實(shí)現(xiàn)高解析仍非Micro LED不可。更重要的是，Micro LED技術(shù)能整合多種傳感器，應(yīng)用更加廣泛，這不僅是傳統(tǒng)LED所無(wú)法達(dá)成的精神，同為自發(fā)光顯示的OLED技術(shù)也一樣難以超越。