正面迎战OLED大浪 MicroLED为台厂利器

由于OLED具备比LCD屏幕更好的色彩对比与显色度，俨然已成为显示技术新宠。 然而OLED面板寿命短且专利由少数厂商掌握，使得应用发展亦有局限与风险。 同样拥有自发光优势的MicroLED技术正在稳定进展中，有望成为另一个主流显示技术。

有机发光二极管(OLED)凭借着液晶(LCD)无法达到的高对比度、高显色显示特性，声势逐渐升高，并且随着苹果(Apple) iPhone X使用OLED面板后，无论是在大尺寸或小尺寸市场， OLED面板的声量都被推向有史以来的最高峰。

目前，OLED面板的专利多由三星(Samsung)与乐金(LG)二韩厂掌握。 尽管台湾早期有发展OLED技术，然而如今已落后许多。 反观MicroLED技术，不旦台厂具备一定的技术优势，OLED所标榜的高对比度MicroLED技术也能够办到，并且具备更长的使用寿命。 因此，各国际大厂亦纷纷投入MicroLED的技术研发。 例如，Apple于2014年并购掌握众多小尺寸MicroLED制程专利的LuxVue；索尼(Sony)2016年展出大尺寸MicroLED显示屏幕；鸿海亦随后于2017年收购eLux，希望抢占MicroLED商机。 各家厂商皆在努力改善制程良率并布局专利群，技术发展各自为营。 另外，MicroLED晶粒几乎能够放在所有不同材质的基板上，其中包含玻璃基板、PCB基板或是具备弹性的基板。 正因如此，未来MicroLED技术也有机会制作出可挠式面板。 对于台湾厂商而言，若能在2019年前将相关产业链建构完整，台湾半导体厂商有望在OLED为王的今日抢登下一波先机。

掌握既有优势 以MicroLED迎战OLED

根据工研院IEK研究指出，到了2020年时，中小尺寸AMOLED面板市占将达4成，并且将占中小尺寸面板整体营收5成。 此变化对于日厂而言的影响最为剧烈，台湾面板厂商也会受影响。 然而，MicroLED面板所需技术皆为台湾所能掌握，因此，MicroLED也将会是未来台湾面板技术发展的一大重心。

工研院产经中心经理林泽民表示，为因应面板产业的变化，台湾业者必须积极思考对策。 林泽民认为，建设一AMOLED面板厂，大约需要投入1,200亿以上资金，必须要投入非常庞大的成本，若要发展可挠式AMOLED面板制造，所需要的资金更是天价。 对于台湾而言，并不是最好的对策(图1)。

图1 工研院产经中心经理林泽民表示，只要能够在2020年前掌握MicroLED相关供应链的串联与商业模式，MicroLED将是台湾面板产业非常具有优势的技术领域。
然而，台湾已累积扎实的各类半导体技术基础，MicroLED面板所需要的生产技术皆为台湾业者的强项，因此，非常适合发展MicroLED面板。 林泽民指出，台湾业者在LED、驱动IC、基板等等技术皆累积了成熟的经验与技术，终端品牌也对于MicroLED技术相当有兴趣，只要能够在2020年前整合材料、系统等国内外厂商，并且掌握商业模式后， MicroLED将是台湾面板产业非常具有优势的技术领域。

在新面板技术开发的路上，台厂已经以利基型产品打下一定基础，接下来必须要以台湾的优势走出新的技术发展方向。 IEK分析，台湾面板产业附加价值率，大致与台湾制造业平均附加价值率相同，但营业盈余率(营业盈余/产值)仅2~5％，反观日、韩等领导厂商持续朝向AMOLED等高精细、低耗能、结构简单、高单价的产品发展， 建议台湾业者应提高布局具技术门坎的高阶制程，创造差异化、利用技术升级提高本身产品与整体的附加价值。

转移/修复技术为最大考验

目前MicroLED制程还有许多问题待厂商携手共同突破。 其中，巨量转移(Mass Transfer)与坏点修补是影响MicroLED屏幕良率的关键技术，也是最迫切等待突破的困境。 工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅指出，目前一次转移的数量已经能做到2,500颗，估计在2018年能够做到一次转移10,000颗(图2)。 MicroLED相对于OLED来说另一项很重要的优点在于，MicroLED屏幕坏点可以针对但一像素单独修复，OLED则无法办到，这也是大尺寸OLED成本一直居高不下的原因。 然而，黄炳凯说明，若是MicroLED转移良率无法提升，也将会大幅提高坏点修复的成本。


图2 工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅指出，目前一次转移的数量已经能做到2,500颗，估计在2018年能够做到一次转移10,000颗。
黄炳凯进一步解释，目前修复坏点的方式分为两种，理想的修复(Repair)程序是必须要把坏点挑除，换上好的LED；但在实务上，皆是以热熔的方式剔除坏点，然而热熔的残渣将会阻碍LED良品的安置，因此， 目前的主流做法是采用备援修复(Redundancy)机制。 但是备援修复只是短时间内的权宜之计，治标的做法还是必须提高转移良率，以降低修复成本(图3)。 尽管MicroLED的转移良率已达99.9%，但依然未达商用水平。 目前业界共识是必须要达到99.99999%才是可量产的理想良率。


图3 聚积科技微发光二极管事业部经理黄炳凯指出，Redundancy修复方式只是短时间的权宜之计，治本的做法还是必须提高转移良率，降低修复成本。
制程专利工研院有一套

由于各国际大厂的投入，目前在MicroLED制程中以巨量转移的专利量最大，各大厂皆有独家的转移专利。 另外，在修复、备援修复程序与驱动技术上，亦有另外一群专利。

不同的巨量转移技术，将需要不同的修复、备援修复技术为搭配。 不同套路需要遵守不同的专利群，而工研院亦掌握了一套完整的生产技术专利。

目前掌握最多专利的厂商应为Apple旗下的LuxVue，并且集中在中小尺寸相关的技术。 吴志毅指出，以工研院的评估看来，LuxVue掌握了许多较为基础的MicroLED相关制程专利，在从事相关技术开发时，确实需要避开某些专利冲突。 不过，工研院亦掌握了一套专利群，因此对于台厂而言，制程专利并不会是发展MicroLED技术的局限。

Mini-LED为过渡解决方案

正是因为目前正面临以上困境，因此MicroLED尽管前景看好，依然迟迟未见相关产品量产。 目前各大厂皆积极布局转移制程，但由于转移数量、转移良率、晶粒尺寸皆无法达到商用水平，因此厂商纷纷将对晶粒尺寸的要求放宽至150微米，抢先让「 类MicroLED」问世，待种种技术局限有所突破，并且能够稳定量产时，再往晶粒尺寸在100微米(µm)以下的MicroLED规格迈进。 而所谓「类MicroLED」即为Mini-LED。

黄炳凯指出，就磊晶段而言，MicroLED与Mini-LED所涉及的是相同的技术，不同的是MicroLED的晶粒尺寸更小、移转难度更高。 由于现阶段MicroLED在巨量转移所遇到的技术挑战依然难以突破，Mini-LED晶粒尺寸较大因此移转较为简便，另外，在Mini-LED制程中，LED厂商能够以现有设备完成移转的程序，初期投资成本也相对较低。 因此，精准来说，2018年将会开始量产的是Mini-LED产品而非MicroLED。

驱动IC为高效率功臣

黄炳凯分享，聚积科技以开发LED的被动式矩阵驱动IC为主力业务，目标为MicroLED的大型显示器提供优良的驱动质量。 未来也将积极针对以下三方向优化：

． 增加单颗芯片点亮像素

目前单颗驱动IC能同时控制512个像素点，但由于MicroLED显示器量产之后，LED灯泡布建密度增加，因此单颗IC能够控制、驱动的像素量必须持续提高，并进一步缩减IC布建空间与组件数量。

． 增强电流稳定度

目前单一颜色平均横流驱动最低可至15微安培(uA)，未来将持续增强稳定度，使显示画面的对比度与均匀性更细致，同时也能达到低功耗的效果。

． 降低耗电量

由于LED照明设备以省电著称，因此目前LED显示器最为人诟病的就是耗电问题。 此落差是由于全彩显示器与白光照明不同，并不能随时将电流控制在效率最佳点，同时还必须兼顾三原色光(RGB)之间的亮度匹配，因此无法达到LED的最佳效率。 未来，驱动IC将持续精进显示器效率，同时也降低IC本身运作时的耗电量。

另外，黄炳凯强调，LED的效率与电流密度有很大的关系，当晶粒尺寸缩小，电流密度就会拉高，这时候显示器的效率也随之增强。 因此，MicroLED能够比Mini-LED达到更高效率、更低耗电量。 这也是MicroLED始终为LED显示器终极目标的原因所在。

大型广告牌将为首要商转应用

近年来，终端显示需求不段攀升，MicroLED成为显示器产业注目的焦点之一。 MicroLED具备高亮度、高效率低功耗、高分辨率与色彩饱和度、使用寿命长等特色，非常适合运用于室内超小间距显示屏，特别是可以任意拼接且无拼接缝的优点，非常适合零售、精品页作为店内广告屏使用。 MicroLED特性对于取代现有LCD屏幕方案具备强大竞争力，在大屏幕拼接显示有望成为未来主流技术。

黄炳凯认为，在2018年出现的第一个MicroLED产品将会是大型广告牌(Signage)。 由于目前大型广告牌要求仅要求40~70ppi，因此在巨量转移良率、坏点修补大困境上都能够较快突破。 接下来才有可能是100~200ppi的电视显示器，再往下到300~400ppi的手机屏幕。 唯一的例外是扩充实境/虚拟现实(AR/VR)所使用的头戴式显示器。

MicroLED为AR/VR显示器首选

随着AR/VR应用起飞，相关的显示需求也受到相当大的重视。 由于AR/VR所使用的头戴式装置屏幕距离眼睛非常近，显示器最理想的画素密度上看2,000ppi。 尽管如此，但由于头戴式装置显示屏的转移方式与电视、手机屏幕不同，因此转移良率能够大幅提升。 最快将在2019年之前便能够看到MicroLED头戴式显示器出现。 也由于目前LCD、OLED显示器皆无法达到2,000ppi画素，但MicroLED却有机会达成这个目标。 因此，MicroLED将很有机会成为AR/VR头戴式装置优先选用的显示技术。

吴志毅分析，AR/VR的头戴显示器主要有两大显示质量要求：响应速度与画素密度。 LCD本身的材质特性无法达到AR/VR所需要的速度门坎，因此其显示延迟可能会造成某些用户头昏；OLED的响应速度虽快，但画素密度大约在1,000ppi便达到极限，难以达成AR/VR所需要的2,000ppi。 然而，以上两点要求皆是MicroLED能够满足的，因此，AR/VR应用将成为MicroLED显示器的重要战场，也是工研院未来几年的重要目标。

吴志毅进一步提到，尽管Ｍicro LED在AR/VR领域独具优势，然而最大的市场永远是手机、电视等消费型产品。 而在该消费型市场，LCD与OLED皆已发展相当成熟，若MicroLED要加入竞争，必须等到成本降低至与LCD、OLED接近的地步，才有达成普及的机会。 吴志毅认为，MicroLED电视大约在2020年就有机会出现在市面上，然若是要成为主流显示技术，最快也要到2022年后。