Micro-LED前途無量，國內廠商該如何布局|半導體行業觀察

今日，有消息顯示，在今年秋季推出的十年版手機中，蘋果將在公司歷史上第一次使用有機屏（OLED），由三星顯示器公司供貨。不過據外媒報道，蘋果之前也收購了擁有micro-LED顯示技術的公司，並且自身從事顯示面板的研發，這讓三星、LG等屏幕廠商產生了一定的擔憂。

據美國科技新聞網站Apple Insider報道，今年晚些時候，蘋果將會開始生產micro-LED顯示屏，初期將用於第三代蘋果手錶，目前蘋果手錶中使用了有機屏。

在顯示面板領域，蘋果過去沒有技術儲備。不過在2014年，蘋果收購了一家名為LuxVue的公司，獲得了該公司的micro-LED技術，而在過去幾年時間裡，這種顯示面板技術開始引發了行業關注，而蘋果也在積極進行開發。

Micro-LED被看好成為新一代顯示技術

除了液晶之外，有機屏被認為是液晶面板的替代產品。在蘋果之前，三星電子等許多手機廠商已經開始使用有機屏幕，這種屏幕畫質更好、更加省電，厚度更薄，另外可以進行彎曲設計。

實際上，有機屏技術已經問世了多年，但是其成本遲遲難以下降，但是過去幾年，有機屏量產技術獲得突破，拉低了成本。市面上已經出現了大量的有機屏手機和電視機，未來相關的製造商將會更多。

微發光二極體顯示器（Micro LED Display）為新一代的顯示技術，結構是微型化LED陣列，也就是將LED結構設計進行薄膜化、微小化與陣列化，使其體積約為目前主流LED大小的1%，每一個像素都能定址、單獨驅動發光，將像素點的距離由原本的毫米級降到微米級。

承繼了LED的特性，Micro LED優點包括低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、反應速度快、超省電、壽命較長、效率較高等，其功率消耗量約為LCD的10%、OLED的50%。而與同樣是自發光顯示的OLED相較之下，亮度比其高30倍，且解析度可達1500PPI（像素密度），相當於Apple Watch採用OLED面板達到300PPI的5倍之多，另外，具有較佳的材料穩定性與無影像烙印也是優勢之一。

而大尺寸方面，就是成本的競爭，Micro-LED競爭優勢並不明顯。Micro-LED在大尺寸方面的挑戰非常大，這麼多年來，與LCD、OLED相比，LED在成本上並沒有形成優勢，而且從Micro-LED實際投入和進展來看，Micro-LED影響力沒有想像得那麼大。LCD成本低、良率穩定，競爭力非常強。就像當年LCD和PDP一樣，LCD和Micro-LED未來的競爭不單純涉及到技術的競爭，還牽扯到產業鏈以及生態的競爭。

製程種類及技術發展

對於半導體與晶元的製程微縮目前已到極限，而在製造上的微縮卻還存在相當大的成長空間，對於Micro LED製程上，目前主要呈現分為三大種類：Chip bonding、Wafer bonding和Thin film transfer。

Chip bonding（晶元級焊接）

將LED直接進行切割成微米等級的Micro LED chip(含磊晶薄膜和基板)，利用SMT技術或COB技術，將微米等級的Micro LED chip一顆一顆鍵接於顯示基板上。

Wafer bonding（外延級焊接）

在LED的磊晶薄膜層上用感應耦合等離子離子蝕刻(ICP)，直接形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構，此結構之固定間距即為顯示劃素所需的間距，再將LED晶圓(含磊晶層和基板)直接鍵接於驅動電路基板上，最後使用物理或化學機制剝離基板，僅剩4~5μm的Micro-LED磊晶薄膜結構於驅動電路基板上形成顯示劃素。

Thin film transfer（薄膜轉移）

使用物理或化學機制剝離LED基板，以一暫時基板承載LED磊晶薄膜層，再利用感應耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構；或者，先利用感應耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構，再使用物理或化學機制剝離LED基板，以一暫時基板承載LED磊晶薄膜結構。

最後，根據驅動電路基板上所需的顯示劃素點間距，利用具有選擇性的轉移治具，將Micro LED磊晶薄膜結構進行批量轉移，鍵接於驅動電路基板上形成顯示劃素。

Micro-LED能否挑戰LCD和OLED？

目前，Micro-LED可以形成兩大應用方向，一個是以蘋果為代表的可穿戴市場；蘋果專攻Micro LED的小尺寸應用，看上了Micro LED顯示技術公司LuxVue Technology，於2014年5月收購LuxVue，取得多項Micro LED專利技術，欲加快布局相關技術專利。當時蘋果這項收購引發了市場關注，認為蘋果可望在Apple Watch與iPhone上採用新一代的Micro LED技術，但因不願過於依賴面板廠，於是轉而將LuxVue收歸麾下，以取得Micro LED領域的技術主導權。

一個是以Sony為代表的超大尺寸電視市場。2012年Sony發表的55寸「CrystalLEDDisplay」就是Micro LED Display技術類型，其FullHD解析度共使用約622萬(1920x1080x3)顆micro LED做為高解析的顯示劃素，對比度可達百萬比一，色飽和度可達140%NTSC，無反應時間和使用壽命問題。但是因采單顆Micro-LED嵌入方式，在商業化上，仍有不少的成本與技術瓶頸存在，以致於迄今未能量產。

今年Sony在CES展出的Micro-LED顯示器──CLEDIS已在解析度、亮度、對比都有極佳的表現，已為Micro-LED。

目前來看，Micro-LED市場集中在超小尺寸顯示上。例如智能手機、智能手錶、VR等。這些設備上，Micro-LED主要和OLED競爭。而後者現在已經有數千億元的投資在路上，產能在大量形成。Micro-LED則還處於攻克最基本技術的門檻上。

更為重要的是，智能手機作為小尺寸應用的主要市場，對於Micro-LED而言依然意味著「尺寸偏大」，即成本偏高；VR作為最佳潛力股，需要極高的像素密度，OLED已經在發展1000PPI+的VR面板，這無疑加大了Micro-LED的製造難度；智能手錶上顯示的核心需要除了節能，並沒有特別要求，但這一市場總容量會比較有限——因為它的單台顯示面積很小。

所以，選擇Micro-LED作為逆襲方向，首先是放棄中大尺寸顯示市場；第二是核心技術「還在突破的路上」，恐怕時間不等人；第三是預期目標市場前有OLED後有QLED，「壓力山大」。

Micro-LED的發展瓶頸

Micro-LED如果做成類似LED顯示屏這樣的顯示面板，以數十英寸到上百英寸這樣的面積，在技術上是可行的，但離商業化量產還要很遠，就是需要更高速度的巨量轉移技術，把一顆顆小型LED移到基板上，否則以現有技術與良率，要打造一台可用的顯示器，費時過久，無法大規模量產。

根據LED inside統計，目前Micro-LED顯示技術上帶來的製造成本仍高達現有顯示產品的3~4倍，因而廠商正積極透過增加產品附加價值，以及改善晶元、轉移技術良率以達到成本下降目標，估計若要取代現有LCD產品還需3~5年的時間。

Micro- LED產品要求高波長均勻性，小間距用LED產品波長均一性更是要求嚴苛。目前量產標準下的藍光LED波長均一性要求在±5~12nm，然而小間距顯示屏波長均一性要求，甚至要低到±1-1.5 nm。如果是Micro LED，要求會更嚴格。

換言之，量產規模下，高精度轉移製程去提升製程產率，至少須達到99.9%以上的水準，甚至是99.999%這樣更好的狀態。

這樣一來，產業需要用到的PCB板，也要能夠完成客制化的要求，透過細線寬/線距與小鑽孔開發，藉由這種超高密度線路，才有辦法承載巨量Micro-LED畫素，對消費者與用戶來說，就可呈現高解析度、高畫質的顯示效果。

此外，Micro-LED製造成本居高不下，原因在於相關技術瓶頸仍待突破，如良率的提升、「巨量轉移」(Mass Transfer)技術等，且由於涉及的產業橫跨LED、半導體、面板上下游供應鏈，舉凡晶元、機台、材料、檢測設備等都與過去的規格相異，提高了技術的門坎，而異業間的溝通整合也增加了研發時程。

Micro-LED製造過程中關鍵的巨量轉移技術可用來轉移微型LED，同時也可轉移感測器等微小電子組件，讓Micro-LED的應用更添想像空間。未來無論在車用顯示、VR裝置，甚至是AR投影、光學感測、指紋辨識等領域，都有機會是Micro-LED技術大放異彩的舞台。

此外，對於Micro-LED的發展，如果要實現大規模Micro-LED顯示的製造，必須要將包含LED製造、顯示製造和技術轉移與組裝這三個主要的不同的專業知識和供應鏈結合在一起。

與傳統顯示器相比，Micro-LED顯示的供應鏈複雜而冗長，每個過程至關重要，有效管理每一個方面將是具有挑戰性的。沒有一個人可以解決所有的問題，似乎不太可能實現完全垂直整合。

主要參與開發Micro-LED的企業

Micro-LED爭戰行列的國際大廠包括 索尼、樂金、日亞化學、夏普等，而從英國史崔克萊大學（University of Strathclyde）拆分出來的公司 mLED、美國德州理工大學（Texas Tech University）、法國原子能署電子暨資訊技術實驗室（Leti）、從伊利諾大學（University of Illinois）分拆出來的X-celeprint也都積極研發Micro-LED技術。

台灣不少大廠也已投入技術研發，包括半導體新創公司錼創（PlayNitride）、工研院、友達、群創、晶電。

索尼

索尼在2016年6月的InfoComm展和德國IFA展上，都展示了將Micro LED元件作為一個像素使用的LED顯示器技術「CLEDIS」，這項被形容為能夠挑戰OLED的新技術非常神秘。

索尼CLEDIS技術其實就是小間距LED顯示屏技術，點間距為1.2mm。這種小間距LED顯示屏是通過RGB三色LED器件的組合成為單一像素，將多個像素封裝成為屏幕元素，再降多個元素組成一個完整的顯示單元，而最終我們看到的大尺寸LED屏幕多是由該類顯示單元進行無縫拼接後形成的效果。

這種顯示器組件組合在一起，可以根據用途和設置場所，改變屏幕的大小及長寬比等。每個組件的屏幕邊框非常細，上下左右擺放到一起，可以構建出幾乎看不到接縫的大屏幕。設想主要用於B2B用途，包括數字標牌、公共大屏幕、展廳用顯示器、汽車設計評審等。

夏普、日亞化學

由於Micro-LED新技術應用有機會掀起顯示器產業的破壞式創新，吸引國際大廠躍躍欲試，為突破技術關卡紛紛啟動新一波產業競賽，業界傳出Apple有意導入Micro-LED，促使鴻海集團決定投入Micro-LED研發行列，並已獲得董事長郭台銘拍板定案，將串聯集團面板廠夏普及策略合作夥伴日亞化，搶攻下一世代顯示器的戰略地位。

鴻海對此指出，集團對於各項新技術應用開發，均有計劃運用資源進行相關投資，希望藉由技術掌握，奠定在市場優勢基礎。

據日亞化學表示，公司在Micro-LED耕耘超過10年，擁有領先技術，未來會加速推動Micro-LED的商品化。第一階段就是推出面光源模組，不僅可以做到local dimming，而且做在軟性基板上可以實現可撓式顯示面板。兩年後可以推展到第二階段，最後終極目標就是實現Micro-LED。

晶電、隆達、群創

晶電發言人張世賢公開表示，由於Micro-LED體積很小，晶電的磊晶、晶粒製程上要配合移轉設備和系統應用等廠共同開發。在磊晶和晶粒的製程，Micro-LED成功機率高，至於2017年能否量產出貨，則還要很努力。

隆達董事長蘇峯正也表示，Micro-LED是一項新技術、新應用，有機會增加LED的使用量，這也是隆達布局新應用的方向之一。目前已有不少公司都在布局，進度不一。至於何時可商業化量產，其認為，投入初期良率差，更多人投入後良率提升的學習曲線，不能省略。

群創董事長暨執行長王志超則指出，軟性顯示將是趨勢，目前看來還有其它的技術選項如Micro-LED等。

聚積、工研院

日前台系LED驅動IC大廠聚積公告，該公司董事會已經決議和財團法人台灣工業技術研究院 （ITRI，下簡稱「台工研院」）合作開發「超小間距LED數字顯示模塊」，也就是Micro-LED 的顯示模塊。

聚積指出，主要是因應市場發展，提升競爭力，因此和台工研院一起合作開發。

另外，聚積先前在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的ISE 2017展覽上，在一般主流尺寸的LED顯示屏幕市場也有新的產品。因應小間距LED顯示屏多元需求的帶動下，從小間距常見顯示問題的解決方案，至租賃、24小時不斷電應用（中控室、商場），聚積科技此次主打「簡潔、智能、優越」，展示最新的鷹眼系列解決方案。

國內廠商該如何布局Micro-LED

目前，國內LED廠商已經開始研發Micro-LED技術。據了解，去年，利亞德推出了超微P0.9毫米高清無縫拼牆，這是市面上第一款實現量產的低於1毫米間距的LED顯示屏，但主要還是應用在室內監控領域，不像蘋果和索尼主攻可穿戴和大屏電視領域。

雖然國內LED在商用市場形成一定規模，國產LED 設備跟進加速了LED國產化的進程，但是國內大部分LED廠商的營收規模不大，目前更加註重LED商用市場本身，對於像Micro-LED這種前瞻性技術投入比較少，國內LED相關會議對Micro-LED探討也不多。

Micro-LED是從晶元角度切入，國內小間距LED是從顯示屏的角度出發，雖然都是做小間距的LED，但是兩者的尺度不一樣。國內LED產業沒有一家企業能夠垂直整合整個產業鏈，每一家企業都各自專註一環，做晶元的就做晶元，做封裝的只做封裝，做應用的專門做應用。而且現在大部分小間距LED集中在應用層，還沒有從應用層延伸到上游產業鏈，更沒有達到晶元層。現在國內能量產的小間距LED就是P1.2~1.5毫米，最小的是P0.9毫米。

而蘋果和索尼Micro-LED都是底層用正常的CMOS集成電路製造工藝製成LED顯示驅動電路，然後再用MOCVD機在集成電路上製作LED陣列，從而實現了微型顯示屏尺度更小，可能能達到100微米，國內小間距LED與蘋果和索尼的Micro-LED差一個數量級。

目前上游的有機發光材料，主要掌握在日、韓、美、德等國外廠商手中，國內暫無可替代產品。國內企業主要為國際材料生產企業提供有機材料的中間體和單體粗品，隨著面板需求的增長，國內中間體和單體粗品的銷售量有望大幅增長。

其次，當前的Micro-LED發展還處在一個初級階段，而國內企業已經紛紛在布局，不敢說處於同一水平，但是相差也沒有面板LED當初國內發展時的那麼大。

最後，Micro-LED要想拉開距離，未來更多的還是專利上的競爭，這也是當前在大家基數還不夠高時，國內企業布局Micro-LED尤其需要考慮的一點。（文/劉燚）

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