Micro LED争下时代地位 巨量转移技术待突破

Sony领先业界推出Micro LED 显示幕。来源：Sony

微发光二极管(Micro LED)具有节能、机构简易、体积小、薄型等特性，再加上拥有自发光，无需背光源，且分辨率超高等优点，已被视为继OLED之后的下一时代显示器技术。尤其是Micro LED的发光效率优于OLED，两者相差可达2？3倍，因此以用于同样亮度的显示幕而言，Micro LED显示幕的电池寿命可高出2？3倍，有助于解决显示幕最令人不满的功耗问题。

简而言之，Micro LED为LED微缩化和矩阵化的技术，也就是在芯片上整合高密度微小尺寸的LED阵列，其中的每一个像素皆可定址、单独驱动点亮。LEDinside 2017年报告指出，若以全面取代现有液晶显示器的零组件的规模来推估，包括背光模块、液晶、偏光板等，未来Micro LED的潜在市场规模约可达300？400亿美元。

Micro LED是实现小间距LED显示幕的关键技术，所谓小间距LED显示幕是指LED点间距在P2.5及以下的室内LED显示幕，主要包括P2.5、P2.083、P1.923、P1.8、P1.667、P1.5等LED显示器产品。

取代LCD屏幕  Micro LED显示幕现身

Micro-LED 的特性非常适合运用于超小间距室内显示幕，高分辨率、可任意拼接且无拼接缝，特别适合零售、精品业做为店内广告屏幕使用，对于取代现有 LCD屏幕方案具备强大竞争力。

根据TrendForce LED报告指出，小间距LED显示幕的整体市场规模于2017年将达到11.41亿美元，预计2021年将可达到17.70亿美元，2015至2021年复合成长率将达到23%。Transparency Market Research 也估计，2024年小间距LED显示幕产值可达31亿美元。

然而，现阶段要制造P1(点间距1mm)以下的小间距LED显示幕，已遇到技术与成本瓶颈，无法顺利量产，而Micro-LED可以实现这方面的突破。

SONY领先业界推出的Micro LED显示幕 - CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)，被视为Micro LED技术前进的一大步。SONY的CLEDIS 巨型显示屏幕总长宽为970cmx270cm，分辨率高达8K2K，共由144块40.3cmx45.3cm的Micro LED模块无缝拼接组成，透过拼接处理能自由组成尺寸更大的显示屏幕，换修不良品也相对容易。

降低制造成本  Mass Transfer技术是关键

Micro LED持续进展，不过，截至目前为止，Micro LED制造成本仍居高不下，影响商用化进程，原因在于关键的「巨量转移 (Mass Transfer)」微组装技术瓶颈仍待突破。

整体而言，随着科技发展，电子产品将持续走向高整合、多功能、微小化等趋势，因此能同时大量转移不同元件的微组装将成为下一代新兴技术，此技术首先会用于Micro LED显示器，相关厂商需能够快速地将大量的Micro LED芯片移转至基板上，如此才能降低成本。

Micro LED 尺寸已微缩至微米(Micron)等级，相近于一根头发或更小，未来随着技术不断发展，甚至可以做到人眼无法看见的颗粒大小。

基本上，由于Micro LED生产时不受面板厂尺寸限制，且透过「巨量转移」技术，Micro LED厂房可以塑胶基板或矽基板取代玻璃基板，所以初估仅需新台币数十亿元，就可以建置一个可规模量产的Micro LED厂房，资金投入较建置大尺寸面板厂房所需的百亿、甚至千亿台币少了许多。

资金门槛虽低，但Micro LED制程难度却是极高。LEDinside指出，Micro LED制程采用的巨量转移技术极具挑战性，困难之处包括设备的精密度、转移良率、转移时间、制程技术、检测方式、可重工性及加工成本等，且牵涉的产业领域极广，涵盖LED、半导体、面板上下游供应链的各个环节，所需芯片、机台、材料、检测设备等也不同于过去规格。就制造细节来看，PCB 平整度、线宽、线距与整合式驱动IC等，其中也存在许多问题有待解决。

全球近百家业者投入  量产可期

Micro LED生产技术门槛颇高，不过仍吸引全球许多业者投入转移技术的研发，如LuxVue、eLux、VueReal、X-Celeprint、法国研究机构CEA-Leti、Sony及冲电气工业(OKI)；台湾则有錼创、工研院、Mikro Mesa及台积电等。全球投入Micro LED的相关厂商及单位已高达近100家。其中，苹果于2014 年5月收购LuxVue后，已取得237件Micro LED技术专利。

台湾的新创公司錼创，透过巨量转移(Mass Transfer)技术将Micro LED安装(mount)于TFT基板上，且已将Micro LED手表的试制品转写良率提升至100%，目前则极力突破结合3色RGB的Micro LED制造良率瓶颈。该公司预计2018年起将可望与终端客户进行产品设计与开发，最快将在2019年看到产品问世。

富士康集团与夏普则是已收购美国新创公司eLux，正式切入Micro LED技术布局，并采取集团分工模式，由夏普将21项Micro LED相关专利移转给eLux，未来将供应CMOS传感元件等电子零组件技术，而富士康旗下的群创将主导研究巨量转移技术、并由荣创配合开发LED磊晶规格。

此外，德州理工大学已发表「绿光主动定址Micro LED阵列芯片」，此技术是结合Micro LED阵列和CMOS的驱动IC，每颗Micro LED微晶粒皆对应一驱动晶体管电路，可进行个别的发光控制。mLED公司也已提供 Micro LED技术平台，配合客户开发生医、微显示、打印、半导体制程光源等相关应用模块或产品。

台湾工研院则以化合物半导体制程技术结合LED微芯片与场效晶体管基板，目前已成功发展出可达2,000 ppi的单色Micro LED技术，且成功将自制单色Micro LED阵列产品整合至HMD与HUD系统上，进行测试。在三色RGB全彩技术方面，工研院也已发展出446 ppi分辨率的相关技术，已可应用于高端智能手机。

建立微组装供应链  先期卡位市场

投入厂商不少，不过厂商在选择转移技术时会依不同应用产品而定，并考量设备投资、每小时产出量(UPH)及加工成本等因素，此外，各厂商的制程能力及良率控制，也是影响产品开发的关键。

LEDinside报告指出，目前全球厂商积极布局转移制程，但考量每小时产出量与良率无法达到商品化，厂家转往晶粒大小约150μm的类Micro LED解决方案，预计2018年类Micro LED显示与投影模块产品将率先问世，待巨量转移制程稳定后再朝向Micro LED规格产品迈进。以现有发展状况看来，室内显示器、智能手表、智能手环将优先应用Micro LED。

Micro LED和微组装技术极为复杂，基本上是无法靠单一产业实现，需整合业界力量。因此，为求掌握Micro LED产业先机，工研院已成立「巨量微组装产业推动联盟」，约有20多家厂商共参与，涵盖LED、材料、IC设计、半导体封装、面板、系统应用等领域。

工研院并与聚积科技签署共同开发「超小间距LED数码显示技术合作案」，藉由此次合作，聚积科技将能加速Micro-LED显示屏幕驱动 IC 的开发时程，于未来协助客户导入Micro-LED于超小间距显示幕应用。透过各项作为，台湾可望在下一时代显示技术的竞争中，成为全球巨量微组装产业链供应重镇。