次世代显示技术微发光二极管（Micro LED）为业界点亮曙光以来，跨领域产业链串联正火速进行，同时也在大厂带动下加快应用布局，尤其以电视墙大尺寸室内显示器、AR/VR 显示装置等应用最具潜力。如今Micro LED显示应用有何新进展，而市场上所谓的过渡技术又能否有助缩短Micro LED开发时程，成为当前众所瞩目的焦点。
Micro LED两大应用并进，电视墙显示器率先走入量产
SONY在今年年初推出大尺寸拼接型显示器“CLEDIS”（Crystal LED Integrated Structure），为Micro LED显示应用开创新格局，加上应用场域广，吸引不少业者投入开发，台厂也不落人后。台工研院电光所“智能应用微系统组”研发副组长方彦翔博士指出，电视墙（Video wall）是第一个将Micro LED导入的产品，目前LED驱动IC 厂聚积科技、PCB厂欣兴电子与半导体厂镎创科技，已在台工研院建立试量产线，四方合作开发无蓝宝石基板的Micro LED拼接型电视墙显示应用。
不过，Micro LED每个制程环节都是挑战，因此做起来相当不易。方彦翔表示，Micro LED晶粒的重点在于将晶圆做得很均匀，但技术相当困难，目前高均匀度晶圆由镎创执行开发，现已完成单一颜色试片，预计今年11月底前完成另外两色。Micro LED在无蓝宝石基板下厚度仅约3μm至5μm，无法采用传统逐颗接合方式，因此台工研院负责以巨量转移技术将Micro LED晶粒转移到欣兴的PCB板上，却也因为传统PCB板粗糙度（roughness）较大，得由板厂调整制程解决，难度相当高；聚积则负责开发Micro LED适用电流范围的驱动IC，其他包括材料、检测等各个细节都有技术障碍有待排除。
“等我们把RGB全彩板子做出来，那就会是全世界除了SONY以外，第二个用无蓝宝石基板Micro LED所制成的拼接型显示产品。”方彦翔说明，台工研院与三厂合力开发的电视墙显示器，LED晶粒尺寸比 SONY CLEDIS稍大一些，约落在50μm至100μm之间，间距（pitch）则比CLEDIS小，约在800μm以下；模块大小为10cm x 10cm内，主要锁定130吋以上室内应用，可视需求自由拼接。据了解，目前已有国外客户下单，预计2018年6月导入试量产成功后，便可正式投入量产。
▲ 台工研院所开发的Micro LED panel原型，四周以保护元件固定
看好AR/VR显示应用潜力，Micro LED将成主流显示光源
除了大尺寸电视墙显示器外，台工研院所聚焦的另一Micro LED关键应用就是扩增实境（AR）与虚拟实境（VR）显示应用。Micro LED具备高亮度、高效率低功耗、超高分辨率与色彩饱和度、使用寿命较长等特性，在AR/VR领域会比OLED、LCD等显示技术更能发挥优势，有望取代两者成为未来显示光源主流技术。Facebook旗下Oculus与大陆康得新光电，去年已相继透过收购Micro LED显示技术公司，加速展开AR/VR领域布局。
“AR/VR显示应用将做为未来AI人工智能时代的传播媒介，也会愈做愈薄，Micro LED panel旁更可整合多种传感器，达到多工效果。”方彦翔再次提到Micro LED具有整合传感器的微组装（micro assembly）技术特性，加上高解析、高亮度等优点，OLED与LCD实在很难比拟。再者，市场预测2020年AR/VR市场产值上看1,200亿美元规模，别具发展价值。
他指出，AR/VR显示装置未来将达到8K4K分辨率，以Micro LED单色来说晶粒数量将超过3,000万颗，若以RGB彩色计算则将近1亿颗。不过，方彦翔认为应以单色Micro LED加上量子点（QD）色转换材料，才能相对提高成功机率。主要原因除了RGB三色本身的良率问题，以及转移后可能产生其他问题外，Micro LED均匀度也难以掌控，容易产生漏电而影响色彩呈现，加上电流非线性，驱动条件不一很难控制颜色与亮度，所以较不建议采用RGB三色Micro LED，以单一颜色结合量子材料进行色转换的良率会比较高。
然而，合适的色转换材料也并非唾手可得，因为市场上较成熟的色转换材料含镉，效率也较高，但含镉的材料受到欧盟管制，以后中国大陆与其他国家/地区也可能实施管制，所以需朝无镉材料研发，只是目前效率较差，色彩转换效率好不好还得持续测试开发。目前台工研院Micro LED单色分辨率可达qHD（960 x 540）等级，LED尺寸最小可缩至5μm。
▲ 台工研院以0.55吋panel呈现Micro LED单色显示技术，三年来无明显光衰
方彦翔透露，台工研院现正串联海内外厂商建构产业链开发AR/VR显示应用并展开测试，预计2018年底可达4K2K、画素密度约1,000 ppi，2019年达到8K4K、画素密度约2,500 ppi，全采用单色Micro LED搭配量子材料实现色转换。只是Micro LED若要实现AR/VR显示应用商业化量产，也同样还有许多技术瓶颈待突破，不仅显示技术本身，还包括传输技术、VR晕眩等问题，最快恐怕还需要5年才能走入量产。
Mini LED为过渡技术？实与Micro LED大不同
尽管Micro LED显示技术潜力备受看好，其技术门槛仍是无法早日实现量产的一大关键，于是近半年来，市场上开始出现“次毫米发光二极管”（Mini LED）技术，有望做为Micro LED的过渡技术，导入大尺寸显示器、车用显示器、手机背光等应用。不过Mini LED产品之所以可以较快推出，主要是因为所采用的仍是LED传统制程，在切割上不断朝小尺寸精进，最小约可做到5 x 6 mil，相当于127 x 152 μm 左右，差不多快达极限，以含蓝宝石基板的LED来说，再切小会因劈裂问题而影响良率。
方彦翔认为Mini LED的宗旨与Micro LED完全不同，前者主要做为背光应用，因为含基板所以LED尺寸相对受限，除非尺寸能继续缩小，画素密度才有提高的可能，分辨率也才能更高，但以传统制程来说不易突破极限；后者则是颠覆传统LED制程工艺，也不需蓝宝石基板，LED尺寸相对不受上述限制，要实现高解析仍非Micro LED不可。更重要的是，Micro LED技术能整合多种传感器，应用更加广泛，这不仅是传统LED所无法达成的精神，同为自发光显示的OLED技术也一样难以超越。
来源：TechNews科技新报
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