最具潛力的下一代顯示技術：Micro LED

蘋果 10 周年的新機一直是大家關注的焦點，而就在上周，國外開發者根據 HomePod 的開發版固件中的代碼竟然推斷出了下一代 iPhone 的蛛絲馬跡。這些開發者們大膽推測，除了iPhone 手機上經典的 Home 鍵可能將被取消、實現真正意義上的全屏幕之外，還可能全線換裝最新的OLED屏幕。

圖丨下一代 iPhone 官方渲染框架圖

雖然消息真假難辨，但可以肯定的是，全屏幕帶來的好處就是手機屏佔比的水平達到了前所未有的程度。而這樣一來，使用何種屏幕顯示技術又成了考驗蘋果設計師的頭等難題。

根據《日本經濟新聞》等多家媒體的先前消息，外界幾乎已經認定，蘋果新一代 iPhone 的顯示屏將採用 OLED（有機發光二極體）屏幕，如果屬實，那這也將是蘋果第一款搭載 OLED 屏幕的 iPhone。不過，因為目前 OLED 全球產能有限，而且技術領先優勢及產能仍由掌握在韓系面板廠如三星、LG Display（LGD）手中。因此，儘管無奈，蘋果也只能將 iPhone 8 的 OLED 訂單交由主要死對頭三星供應。

蘋果登高一呼後，勢必引發其他手機廠加大 OLED 的採購力度，將進一步導致 OLED 產能吃緊。過度依賴單一供應商是一件很危險的事情，這樣的案例不是沒出現過。早在 2010 年，宏達電就推出採用 AMOLED 屏幕的重量級產品 hTC Desire，當時供應商三星就曾使出屏幕缺貨的招數，導致宏達電產品計劃大亂。

圖丨採用 AMOLED 屏幕的 hTC Desire

有了前車之鑒，蘋果制定了兩個策略：一是積極採取扶植其他 OLED 面板供應商。除了 LGD 放出擴大產能的消息之外，鴻海也將與夏普攜手，在大陸沿海地區新建主動矩陣有機發光二極體（AMOLED）工廠。預計 2019 年量產，京東方、天馬都將加入這場 OLED 產能競賽，希望爭取供貨 iPhone OLED 面板。面板從業者就私下透露：「未來 2 年肯定會看到 OLED 產量會整個灑出來！」

第二個策略則是自行研發比 OLED 更新一代的技術--微發光二極體（Micro LED）。2014 年，蘋果收購 LuxVue，並買下高通先前在台灣設立的龍潭廠，專攻 Micro LED。業界人士指出，蘋果目前以台灣龍潭廠作為自主研發的實驗基地，擁有至少上百名工程師，從晶片到封裝展開深入研究，內部會進行小量測試生產。

不過，蘋果很可能還是希望通過將 Micro LED 諸多專利授權給面板廠或 LED 廠的模式，在日後時機成熟的時候讓供應商進行大量生產。但無論如何，蘋果的大動作讓 Micro LED 變成了當紅炸子雞。

圖丨Micro LED 技術

眾所周知，現階段顯示技術以 TFT LCD 為主。但目前，部份面板從業者正在力推OLED技術——該技術優勢明顯，因為不需要搭配背光模組，其厚度自然比 LCD 面板來得更薄，再加上可達到高對比度，視覺效果更是鮮艷。

更重要的是，市場盛傳蘋果即將發布的 iPhone 8 將採用 OLED 面板，甚至到了 2019 年底，全系列 iPhone 都會改用 OLED，全面引爆了話題，讓 OLED 被視為是取代 TFT LCD 的新世代面板技術主流。

相比之下，Micro LED 在體積微型、低耗電、高色彩飽和度、反應速度的表現比 OLED 更上一層樓，掀起了一場從毫米（mm）級演進到微米（μm）級的革新之戰，吸引了各路科技巨擘投入研發。

然而，一連串科技巨擘收購或有意向收購的產業消息也將 Micro LED 從實驗室推到了鎂光燈前。Micro LED 的技術將一般 LED 的像素（Pixel）從毫米級降到微米級，因此晶元尺寸只有原來主流 LED 的百分之一。

正因具備體積小、高解析度，能夠自動發光所以更輕薄及節能，這些優點讓 Micro LED 被視為是最有潛力的下一代顯示技術，索尼、蘋果、鴻海集團、Facebook、三星等巨頭公司都積極投入。

圖丨Micro LED 技術的主要玩家

為此，DT君採訪到這兩家相當低調的公司：鎿創（PlayNitride）及Mikro Mesa，他們對於Micro LED市場發展不約而同給出了類似的看法：未來一年到一年半之間，巨量轉移相關技術可望到位，讓Micro LED走向量產。

什麼是Micro LED？

目前，面板技術主要是 TFT LCD，主要有 LTPS 及 IGZO 兩種製程，LTPS 主要用於生產小尺寸、解析度為FHD、2K 的顯示設備，IGZO 則適合大尺寸及 4K、8K 解析度的設備。但 LCD 需要有背光源，在體積上想要達到極薄有一定的瓶頸，亮度、解析度也不如自動發光的 OLED，而 Micro LED 在薄型、亮度、像素密度（PPI）又比 OLED 更勝一籌。

Micro LED 的特色是將一般 LED 的像素大小從毫米級降到微米級，舉例來說，傳統 LED 封裝體尺寸大於 1000 μm，Micro LED 等級就得將尺寸縮到 100 μm 以下。目前，大致上現有 LED 晶元約 200～300 μm，小間距顯示器晶元約 150 μm，而可視為 Micro LED 前身的 Mini LED 則是 100～150 μm，Micro LED 定義是小於 100 μm，但產業界對 Micro LED 未來實現商品化的目標是在 10 μm以下。

舉個例子，大概就能理解 Micro LED 有多小：人類一根頭髮直徑大約在 70~100 μm 左右（每個人頭髮粗細不同），若以上述的產業共識來看，未來商品化的 Micro LED 將比頭髮來得細小許多倍。而也正是因為 Micro LED 體積微縮化，導致了製程上的諸多困難。

圖丨Micro LED 發光體尺寸對比

實際上，Micro LED 製程有四大關鍵技術，包含磊晶與晶元技術、巨量轉移技術、鍵結技術（Bonding）、彩色化方案，其中又以轉移技術最為棘手。

簡單來講，巨量轉移的「巨量」就是指數量非常多的 LED 晶粒，動輒幾千萬、甚至上億，而「轉移」則意味著這些晶粒被「單獨」製造出來，然後再「焊接到 IC 或基板的適當位置」，由於這些晶粒非常小，所以要求的安裝精度十分之高。

對此，在 LED 及面板產業具權威性的調研機構 LED inside 研究副理楊富寶舉了一個具體的例子：一片 6 寸的晶圓（Waffer）上可以製作出 1.65 億顆 10X10 μm（間距10 μm）的 Micro LED 晶粒，如果是 5X5 μm（間距5 μm）尺寸就會有高達 6.5 億顆。

因此，要將這些「巨量」的超微小 LED 晶元搬移至 IC 或基板上，難度就已經很高，而且還要考量放下時的對位準確度，以及後續的檢測，如果檢查出不良品又該怎麼替換等問題，也就是包括晶粒的拾取（Pick UP）、選擇及放置等環節，都大大提高了巨量轉移的困難。

所以，許多新興公司都在研發相關的解決方案，包括蘋果在 2014 年收購的 LuxVue 使用暫時基板載體，加上靜電吸附方式，轉移 1～100 μm 的 LED 晶元，而且在最關鍵的轉移與鍵結項目上，LuxVue 擁有的轉移專利數量在業界排名第一，這正是蘋果將其收歸麾下的原因。

圖丨蘋果收購 LuxVue

專利排行僅次於 LuxVue 的則是美國新創公司 X-Celeprint，其優勢在於取得美國伊利諾大學（University of Illinois）教授 John A. Rogers 開發的 Micro-Transfer-Printing（μTP）技術獨家授權。實際上，μTP 概念類似我們拿橡皮印章將墨水印在紙上，將 Micro LED 轉貼至可撓式基板或玻璃基板上以製作 Micro LED 陣列。

但鴻海集團收購的 eLux 使用的則是其它的技術，專利布局包括相變化修復及轉移以及流體裝配，較其他公司的轉移技術有著不同之處。楊富寶對此評論道，流體裝配是目前看來產出最快的巨量轉移方式，這正是鴻海集團願意斥資 1000 萬美元投資 eLux 的原因之一。

台灣的Micro LED創業新秀

半導體產業的重鎮台灣在過去的 LCD 時代，一度佔有領先的位置，但隨著大陸面板廠強勢崛起，加上三星、LG 積極發展 OLED，台灣在量產技術及投資不敵競爭對手，因此試圖藉助發展 Micro LED 實現彎道超車。

實際上，Micro LED 屬於結合面板及 LED 兩大產業的新興技術——目前，有兩家新創公司憑著技術領先而備受產業關注，且存在一定的相似處：不但皆是由在產業界知名、擁有豐富經驗的人士自立門戶創辦，且研發重心均落腳在半導體與面板業聚落的台南，並且兩家公司都取了很特別的名字。

一家的團隊背景主要來自 LED 產業，由台灣大學教授、台灣 LED 磊晶廠前 CTO 李允立創立的鎿創，另一家的成員則是在面板業負盛名，由華星光電前執行副總裁、前奇美電子電視面板事業部總經理陳立宜成立的 Mikro Mesa。

鎿創公司的英文名為PlayNitride，直譯是「玩氮」——透過「氮」等化學元素的創新組合，將顯示技術再升級，是當初命名的初衷，而且一玩還真玩出名堂：今年 5 月市場傳出三星為了追上蘋果在 Micro LED 的發展，有意收購 PlayNitride，消息一出，所有人都在問 PlayNitride 是何方神聖？

鎿創是李允立在三年前成立，團隊人數約 70 人，累積募資金額約新台幣 8 億元（約 1.8 億元人民幣），股東包括台灣 LED 磊晶廠晶圓電子，晶圓代工廠聯電也有小部分持股。鎿創董事長李允立指出，PlayNitride 的優勢是從不只做巨量轉移，也設計 Micro LED 晶元，因為兩者息息相關，比起目前其他公司多半只針對轉移環節下手更具有技術優勢，並已擁有 PixeLED 與晶元轉移技術等專利。

圖丨鎿創創始人李允立

正因為受到市場諸多關注，因此先前被點名是三星有意收購的公司。「其實根本沒有談什麼，而且我們不會在這個時候考慮被收購。」李允立說得很直接。他透露，在 PlayNitride 內部的巨量轉移的良率已經可以達到 99.9％ 以上。為了加速技術問世的腳步，已經訂購量產設備，開始建設生產線，目標是在今年 12 月底以前可以生產，「那就不是在實驗室做，是可以接適當量的訂單。」屆時也才能測試產品生產的良率。

不過，要看到 Micro LED 崛起依舊尚需時日，得先突破包括巨量轉移、集成式驅動 IC 的設計等技術瓶頸。李允立指出，「巨量轉移的解決方案不會只包括一種技術，短期來看，巨量搬移很關鍵，但我相信，到了 2018 年底，就會有合理的轉移成果，也就是說，未來一年到一年半，大家就會開發出很有效率的轉移技術。」

另外，李允立更提醒，中長期更需要關注的是如何把技術應用到量產、如何取得很高的良率，這就不只是轉移的問題， 還要搭配晶元設計跟背板設計，例如晶元怎麼設計可以更好被抓取，怎麼更好的放在背板上，轉移是個橋樑，中長期的問題是如何整合晶元與面板。

圖丨Mikro Mesa 創始人陳立宜和3×3 μm 的單色晶粒

另一家值得關注的 Mikro Mesa，其已經在實驗室做出 3×3 μm 發光面積的單色晶粒，只需要 50 nA（納安）的微弱電流就可驅動，而且解決了漏電問題。

創始人陳立宜從面板業轉戰 Micro LED，其實算是無心插柳。據了解，他在 2013 年離開華興光電後，產業界的朋友找他諮詢，希望是不是能借著多年的面板專業，幫忙解決 MicroLED 的一些技術問題，例如漏電——當 LED 進到微型化後，發光元件在邊緣漏電的情況大幅增加，陳立宜自己也拜訪了業界人士，但在當時發現居然找不到解決辦法，因此他心想「那不如自己下來做吧！」便成立了 Mikro Mesa。

Mikro 是拉丁文，等同英文 Micro 的意思，也就是微小化，Mesa 則是桌子、平台之意，「將 Micro LED 小小的晶粒轉移放置在平台上就是我們在做的事。」Mikro Mesa 創始人陳立宜說。

三年後，Mikro Mesa 發布了3×3 μm 的Micro LED 晶粒，為全球最小的尺寸。並且攜手重慶惠科金渝光電，共同成立兩岸合作的第一座 Micro LED 面板實驗室，預計在今年第四季度完工。

Mikro Mesa 合伙人蘇志浩指出，「經過三年的發展，我們已經解決邊緣漏電的問題，並且已經在美國拿到了 14 項專利，在申請中的還有 65 項。」

蘇志浩表示，從 LED 晶元、架構、背板、巨量轉移、封裝到最後的檢測，整個環節 Mikro Mesa 都會投入，並且與晶元廠及面板廠合作。他們的策略是利用現有面板廠的設備，加以修改、增加功能後，來生產 Micro LED，例如 Micro LED不需要濾光片，是不是可以拿原有的設備跟產能來做 Micro LED 封裝呢？但對於技術細節，蘇志浩則表示還在保密中，「我們現在不能講。」

不過，他也強調，未來一年到一年半之間，公司最重要的目標就是做出「 3 點多寸而且是全彩」的 Micro LED 顯示屏，而且要達到接近量產的條件，「只要這個技術做出來，要做大尺寸的 Micro LED 就沒有問題。」

下一代顯示技術之爭

目前 TFT LCD、OLED、Micro LED 這三個技術間看似存在明顯的替代性。對此，李允立認為，Micro LED不是要取代其它兩個技術，以代際劃分來看，LCD 確實是比較早期的技術，「基本上很成功，大中小尺寸都可用，也經過很長時間的製造磨練」，但是，LCD 很耗電，所以有 OLED 出現，OLED 既然是新技術，價格勢必昂貴，而且受限技術本身的特性，可應用的地方較少，短期內不容易超越 LCD。

不過，「評估技術得從很多角度來看，包括成本，就像燈泡發明了很久，到現在還在用啊」。所以 OLED 也還未能取代 LCD。

那麼回到 Micro LED 上，他認為，從工程基礎指標來看 Micro LED 很有優勢，「不是取代性質，而是用在其他兩個技術做不到的地方」，所以「短期」來看 Micro LED 能先取得市佔率的是 LCD 和 OLED 不適合的應用，比如是可穿戴設備，如智能手錶、頭戴顯示器、汽車顯示屏、 戶外高亮度的顯示屏以及需要省電的應用。

圖丨Micro LED 應用於不同產品的預估時程

不過，李允立也強調，既然是目前技術做不到的，市場就看不到應用，所以大家就比較難想像可以怎麼使用這項技術，但恰恰是這種情況下卻會有很多新的可能性，象是摩托車的數字化儀錶板，又或是汽車外部可利用顯示技術做出各種特殊效果，「就看產業有沒有找到或想到」，他也坦言 ，Micro LED 現階段技術尚未成熟，但長期來看，Micro LED的價格勢必會變便宜，應用的範圍自然就擴大。

不同於鎿創認為小尺寸可能會較快進入應用市場，Mikro Mesa 有不同的看法。蘇志浩認為，如果 Micro LED 的市場要擴大，就要從大尺寸走，包括電視及戶外顯示屏。從目前面板廠的產能配置來看，主要有 7 成是用在生產電視，而筆記本電腦、顯示器、智能手機只分別各佔1成，所以切入大尺寸的需求應會先行。Micro LED 的優點包括低耗電、高亮度，所以可以做戶外的顯示屏，一旦當Micro LED 的量產成本等同於甚至是低於 LCD 或 OLED，這種顛覆式創新的效益就會顯現出來。

不過，他也預期，當技術可以實現量產，面板廠改造生產線至少需要一年時間，因此 Micro LED 大概還要等三年，大約在 2020 年才會有商業化產品。

楊富寶則是從蘋果公司的策略來分析。他認為，Apple Watch 1 在 2015 年問世採用 OLED 面板，一直到近期才準備推出 OLED 面板的 iPhone，其間 2～3 年的時間就是要測試技術及市場接受度，而 Micro LED 應會遵循這樣的模式，先從小尺寸的 Apple Watch 或智能手環（Smart Bracelet）切入。

圖丨Micro LED適合應用在智能手錶上

他指出，從現在到 2019 年將是 Micro LED 技術發展的關鍵期，如果這段時間能克服將微米等級的 Micro LED 晶粒轉移至基板的難題，再配合品牌從業者採用，掌握產品應用時間，就能成功。按照時間推估，Micro LED 可以在 2020 年左右有一些小量的應用產品出現，但真的要大量應用的時間應該是落在 2023 年以後了。

Micro LED會不會曇花一現？誰又希望它成功？

十多年前就有學術研究機構公布 Micro LED 技術的相關研究成果，到了 2012 年索尼展示小間距 LED 的概念性產品 Crystal LED TV 曾一度引起市場眼球，但當時因技術困難、成本太高，並未造成長時間的關注。

不可否認，一直到了 2014 年蘋果收購 LuxVue，並買下高通先前在台灣設立的龍潭廠，專攻 Micro LED，甚至自設實驗測試生產線。蘋果的大動作讓 Micro LED 變成當紅炸子雞，但是 Micro LED 會不會曇花一現？沒人說的准。

圖丨索尼概念性產品 Crystal LED TV

要分析一項技術能否成功，可以從三個面向談起：市場需求及應用、從業者態度、技術瓶頸的克服。在市場及技術方面，顯示面板的需求是不斷向上，除了TV之外，還有諸多新應用，包括智能手錶、智能眼鏡、頭戴顯示器、汽車顯示等，而Micro LED可以滿足這些新應用對更薄型、高解析度、低耗電的需求。

另一項重點就在於從業者態度，表面上看起來蘋果及索尼最為積極投入，並且認為三星在 Micro LED 的布局落後。不過，有業界人士私下透露，不論是三星或是 LG 早就已經組織團隊低調研究數年了。但他們暫時先把 Micro LED 定位為「隱藏版的技術」，因為他們已經在 OLED 跟量子點 LED（Quantum Dots LED，QLED）上投資很多了。

這是什麼意思？目前三星可說是全球 OLED 第一大供應商，而且不斷擴大 OLED 的產能，今年 5 月韓國媒體報導，三星在韓國忠清南道牙山市將建造一座新的 OLED 面板廠，估計造價在 13～16 兆韓元（115～141億美元），預計在明年下半年開始投產，為的就是供應蘋果 iPhone。對三星來說，既然已經投入巨資，那自然就希望 OLED 能成為市場的主流，才能符合投資效益。

圖丨三星的OLED產品

對 LG 亦是如此，LG 的策略除了積極布局 OLED，近期宣布將於廣州建立第一座 8.5 代線 OLED 面板的合資工廠，也發展更新一代的 QLED，因此從商業利益來看，三星及 LG 短期並不會希望 Micro LED 發展太快而扼殺了 OLED 或 QLED 的商機，這也就是為什麼三星及 LG 對 Micro LED 研發傾向低調及觀望。

那麼誰會希望 Micro LED 成功？那就是為蘋果及索尼的產品提供顯示屏的從業者了。蘋果雖然向三星採購 OLED，但彼此之間仍是競爭關係，加上蘋果一貫采分散供應鏈的策略，過度依賴三星宛如芒刺在背，因此蘋果除要求夏普等其他供應商加速擴大 OLED 產能之外，同時積極研發 Micro LED。

而且實際上，供應鏈也已經嗅到先機，打頭陣的就是鴻海，據了解，鴻海集團收購 eLux 後，聯合集團底下的群創、榮創、夏普，組成了一個跨公司的 Micro LED 團隊，榮創與 eLux 負責轉移技術，群創及夏普負責面板及模組，鴻海則是總指揮。

所以說， Micro LED 能否成功，各大從業者之間的角力賽更是一大關鍵。李允立就直言：「我希望大家都來做，因為大家共同的競爭者是 OLED，如果 OLED 成功了，Micro LED 就很難了。」

毫無疑問，蘋果是目前最具有話語權力量的品牌從業者，只要蘋果一聲令下，不僅所有供應鏈都會跟著啟動，同時也會帶動其他品牌從業者跟進採用。因此，以蘋果積極投資Micro LED 的策略來看，Micro LED 確實具備成功的機會。

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