當(dāng)蘋果電腦發(fā)表了採用OLED顯示技術(shù)作為APPLE WATCH的顯示面板時(shí)，著實(shí)地讓蘋果迷的眼睛為之一亮，並且讚嘆OLED顯示器的色彩高度飽和力，特別是最新的APPLE WATCH所採用的面板尺寸比前一代更大，更是吸引無數(shù)蘋果迷的目光。最新的訊息是，蘋果電腦更把新一代產(chǎn)品的顯示技術(shù)投向MICRO LED，更是讓已經(jīng)掀起一片研發(fā)熱的顯示器業(yè)界，無不再卯足全力，希望能在商品化量產(chǎn)的地位上居於領(lǐng)先的地位（圖1）。

圖1 : 採用OLED顯示技術(shù)作為APPLE WATCH讓蘋果迷的眼睛為之一亮。

APPLE WATCH將採用Micro LED

Micro LED顯示器所採用LED尺寸為微米等級，具有畫素的獨(dú)立控制、獨(dú)立發(fā)光控制、高輝度、低耗電、超高解析度和高色彩度等特點(diǎn)，並且如果結(jié)合奈米佈線的話，更可以讓微米等級的超小型LED達(dá)到可彎曲軟性顯示器的特色。

由於Micro LED顯示具有與OLED相近的高度色彩飽和度，採用自發(fā)光的原理，耗電量僅需液晶面板的不到10分之1電力等等的優(yōu)勢特點(diǎn)，再加上，蘋果與SONY均發(fā)表希望在2018年採用Micro LED顯示面板作為可攜式產(chǎn)品的顯示器後，Micro LED顯示技術(shù)變成了業(yè)界最熱門的技術(shù)話題之一，也因此讓蘋果電腦在2014年收購了以研發(fā)Micro LED顯示技術(shù)為主的LuxVue。

LuxVue在Micro LED顯示技術(shù)的領(lǐng)域已經(jīng)擁有各式各樣應(yīng)用的專利，例如在2015年申請的「利用同時(shí)具備發(fā)光能力與感測功能的LED，來做為顯示面板」，由於兼具感測功能更是引發(fā)業(yè)界所關(guān)注。就如同最近所發(fā)表的iPhone X就是汰除了利用實(shí)體感測器來進(jìn)行指紋辨識，而改採螢?zāi)恢袃?nèi)藏的感測器進(jìn)行臉部掃描辨識。

此外，如同BMW的新世代開發(fā)一樣，在3系列中大膽地採用一些突破性的設(shè)計(jì)觀念，隨後5系列也隨之導(dǎo)入。APPLE WATCH也是率先採用OLED做為顯示螢?zāi)唬酉聛斫衲晁l(fā)表的新一代iPhone X和iPhone 8就接續(xù)採用。而新一代的APPLE WATCH預(yù)計(jì)將Micro LED顯示器做為螢?zāi)唬虼藰I(yè)界的眾也就開始大膽預(yù)測是否未來的iPhone會如同OLED一樣，跟隨APPLE WATCH採用Micro LED顯示器做為螢?zāi)弧?/span>

對於眾所注目的Micro LED顯示器何時(shí)能商品化，無論是顯示產(chǎn)業(yè)界、還是智慧型手機(jī)業(yè)界、大型電視業(yè)界、OLED顯示業(yè)界等等都無不抱著期待與關(guān)心，並且也都在Micro LED顯示技術(shù)不斷地推進(jìn)下，各自在特定的領(lǐng)域全力投入地進(jìn)行中。

150μm的Micro LED將在2018年現(xiàn)身？

根據(jù)LEDinside在2017年7月所發(fā)表的一份Micro LED顯示器研究報(bào)告中指出，目前Micro LED顯示器進(jìn)入實(shí)際量產(chǎn)的最大瓶頸，還是在如何將數(shù)量龐大的微米尺寸LED晶片轉(zhuǎn)移到電路基板（Backplane）上，也就是業(yè)界口中常說的巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer）。雖然Micro LED顯示技術(shù)吸引著全球各大顯示業(yè)者、半導(dǎo)體業(yè)者與LED業(yè)者積極加入，但是對於上述Micro LED顯示器的量產(chǎn)瓶頸-巨量轉(zhuǎn)移，也都加緊開出獨(dú)特的技術(shù)，來提升小時(shí)產(chǎn)能（UPH ; unit per hour在每小時(shí)時(shí)間中能夠生產(chǎn)的單位數(shù)量）、巨量轉(zhuǎn)移的良率以及最佳與適用的LED晶片尺寸，希望能夠領(lǐng)先群雄邁入量產(chǎn)的階段，拔得市場的頭籌（圖2）。

圖2 : Micro LED顯示技術(shù)吸引全球各大相關(guān)領(lǐng)域業(yè)者，希望能夠領(lǐng)先群雄邁入量產(chǎn)的階段，拔得市場的頭籌。（資料來源:LEDinside）

在這一份報(bào)告中，將Micro LED晶片的尺寸定義在100μm以下，不過目前，業(yè)界對於開發(fā)Micro LED的主流尺寸還是在150μm，巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的開發(fā)也都是以150μm為目標(biāo)來進(jìn)行，因此相信市場上所出現(xiàn)第一代Micro LED顯示器以及投影機(jī)模組的LED尺寸將會落在150μm。此後伴隨著市場接受度提升以及產(chǎn)能規(guī)模的擴(kuò)大，才會有機(jī)會期待相關(guān)的競爭業(yè)者進(jìn)一步的投入，並且開發(fā)出100μm或者尺寸比100μm更小的LED以及巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。

但是，對於Micro LED顯示器的製造量產(chǎn)技術(shù)來說，巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)只不過是4大主要量產(chǎn)製程關(guān)鍵技術(shù)之一而已，其他還有非常多的困難需要去一一的克服。目前對於巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)來說，如何達(dá)到低投資高產(chǎn)效需要視幾個(gè)方面來觀察，包括了設(shè)備精度的提升、降低轉(zhuǎn)移時(shí)的不良率、縮短生產(chǎn)時(shí)間、高可靠的檢測方式與設(shè)備、不良品的在處理利用、降低量產(chǎn)成本以及更聰明的量產(chǎn)方法等，這7個(gè)主要領(lǐng)域的進(jìn)展速度。

技術(shù)瓶頸逐一突破

並非只有巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)是最難度的，就像能夠達(dá)到RGB三原色Micro LED中的紅光部分以及在微米等級裡如何提升LED的亮度，困難度也非常高，這相對考驗(yàn)著LED磊晶業(yè)者的技術(shù)能力。

此外，甚至於包括LED晶片的供應(yīng)商、半導(dǎo)體業(yè)者，以及顯示器整體的供應(yīng)鏈也都要加入以及配合開發(fā)出，如 LuxVue、eLux、VueReal、X-Celeprint、法國CEA-Leti、Sony 及沖電氣工業(yè)、錼創(chuàng)、工研院、Mikro Mesa 及臺積電等等，能讓Micro LED顯示器進(jìn)入真正量產(chǎn)所需要的各種生產(chǎn)設(shè)備、量產(chǎn)材料、檢測標(biāo)準(zhǔn)以及製造技術(shù)。但是由於各業(yè)者之間仍舊有著相當(dāng)大的差異性與能力不同，因此更需要拋除各自的偏見，在各自擅場的領(lǐng)域提昇技術(shù)層次，並且全心通力合作，來跨越技術(shù)性的阻礙，當(dāng)然這也是需要投入相當(dāng)程度的資金、人力與時(shí)間。

例如，在材料方面，2017年4月全球最大藍(lán)寶石晶圓供應(yīng)商俄羅斯大廠Monocrystal，也針對未來Micro LED所需，發(fā)表了Ultra Clean等級的藍(lán)寶石磊晶晶圓，Monocrystal利用最新進(jìn)的潔淨(jìng)技術(shù)，將藍(lán)寶石晶圓表面1μm以下的汙染物清除到20~50個(gè)左右。Ultra Clean等級的藍(lán)寶石晶圓，在進(jìn)行圖形化藍(lán)寶石晶圓基板製程（PSS ; Patterned Sapphire Substrate）時(shí)，就不須進(jìn)行前段洗淨(jìng)的作業(yè)工程，這樣的結(jié)果下可以讓PSS業(yè)者的良率提升到95%~99%，進(jìn)而減少耗損以及降低成本。這對於正在起步開發(fā)Micro LED的LED晶片製程業(yè)者來說，無異是相當(dāng)大的助力（圖3）。

圖3 : Monocrystal的新一代高潔淨(jìng)藍(lán)寶石晶圓將大幅提升製程良率。

更進(jìn)一步的來看，目前能夠?qū)崿F(xiàn)Micro LED顯示器大量生產(chǎn)的決定點(diǎn)，如果以工業(yè)製程6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（6σ）來看的話，LEDinside認(rèn)為巨量轉(zhuǎn)移製程的良率須達(dá)到4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差等級（4σ），才有機(jī)會商品化。但這樣的程度下，檢測成本以及缺陷修復(fù)的成本仍然相當(dāng)高，因此，期待要做出成熟的商品化Micro LED顯示器產(chǎn)品，並達(dá)到具有市場競爭力的量產(chǎn)成本的話，LEDinside相信Micro LED顯示器的巨量轉(zhuǎn)移良率至少要達(dá)到5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（5σ）以上。

MicroLED的商品化關(guān)鍵

目前開發(fā)中的巨量轉(zhuǎn)移製程有數(shù)種的解決方案，包括應(yīng)用市場、設(shè)備投資、小時(shí)產(chǎn)能（UPH）、以及量產(chǎn)成本等等各種的技術(shù)，但是最終將會選擇其中一項(xiàng)來作為進(jìn)入商品化的突破點(diǎn)，此外各業(yè)者的製程能力及良率控制，也是影響產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。

以現(xiàn)有發(fā)展?fàn)顩r看來，LEDinside認(rèn)為被定義100μm以下的Micro LED顯示器將會最先被應(yīng)用在室內(nèi)大型顯示設(shè)備以及穿戴式產(chǎn)品上，例如智慧手錶、智慧手環(huán)等。由於目前要完成巨量轉(zhuǎn)移的量產(chǎn)技術(shù)的難度還是非常的高，因此目前投入的業(yè)者大多還是以現(xiàn)有的晶圓接合製程設(shè)備（Wafer Bonding Process）作為方案來進(jìn)行研發(fā)。不過現(xiàn)下各應(yīng)用產(chǎn)品所需求的畫素?cái)?shù)目都不相同，因此為了達(dá)到縮短研發(fā)與量產(chǎn)的時(shí)程，或許會先以畫素需求較少的產(chǎn)品應(yīng)用作為先期開發(fā)目標(biāo)。

到目前為止，唯一將Micro LED顯示器技術(shù)進(jìn)展到商品化的只有SONY（SONY），SONY利用了Micro LED顯示技術(shù)將顯示器開發(fā)成大型電視牆的型態(tài)，並命名為CLEDIS（圖4）。

圖4 : SONY利用了Micro LED顯示技術(shù)將顯示器開發(fā)成大型電視牆的型態(tài)，並命名為CLEDIS。

SONY採用自行所開發(fā)比一般LED尺寸更小，面積約20μm平方的RGB Ultra Fine LED晶片，並且將數(shù)量龐大的LED晶片封裝在黑色的基板上。並且將每一片基板以密鋪（Tiling）的方式，形成一個(gè)寬度9.7公尺 X 高度2.7公尺的8K X 2K的大型顯示器，達(dá)到了可以隨心所欲的將螢?zāi)划嬅孢M(jìn)行縮放（Scalable）。初期，SONY所鎖定的目標(biāo)客戶為工業(yè)設(shè)計(jì)以及模擬應(yīng)用的市場領(lǐng)域，並且也將客戶目標(biāo)族群橫跨到飯店和需要進(jìn)行展示的企業(yè)。

SONY的CLEDIS是利用封裝的方式來讓單一RGB LED晶片形成一個(gè)畫素，因?yàn)長ED的發(fā)光能力是會取決於材料本身的特性。一般而言，綠光和藍(lán)光的LED晶片是利用藍(lán)寶石、碳化矽（SiC）或者是氮化鎵（GaN）晶圓為基板來完成發(fā)光層，而紅光的部分則是採用砷化鎵（GaAs） 晶圓來進(jìn)行製程作業(yè)，基本上是不太可能在同一片材料基板上同時(shí)完成紅光、藍(lán)光和綠光的LED發(fā)光結(jié)構(gòu)。

RGB LED晶片的技術(shù)難題

由於CLEDIS是作為電視牆用，所以本身的尺寸較大，因此在RGB LED晶片的封裝間距上並沒有太過緊密性的要求。但是如果一旦面對如APPLE WATCH這樣的應(yīng)用，在極小的面板尺寸下，如果要求Micro LED顯示器在多元化應(yīng)用與高精細(xì)顯示能力能更上一層樓的話，在同一片晶圓材料上完成單片式RGB LED晶片的製程技術(shù)與材料，以及超高密度的封裝技術(shù)就相當(dāng)?shù)谋黄诖耍@也是目前Micro LED顯示器最大的瓶頸點(diǎn)。

但在同一片晶圓材料上完成單片式RGB LED晶片，這也不是不可能發(fā)生的事情，目前在同一片晶圓上完成RGB LED晶片，已經(jīng)有一些技術(shù)被提出來討論，例如，利用薄膜來進(jìn)行波長變換技術(shù)，或是Micron（Nano） Wire LED晶片….等等。

利用薄膜來進(jìn)行波長變換的技術(shù)想法，是VerLASE Technologies在2015年所發(fā)表的。VerLASE Technologies稱之為「Chromover波長變換技術(shù)」，關(guān)鍵的薄膜變換層，VerLASE Technologies是利用硒化鎵、二硫化鎢、二硫化鉬等等材料，在石墨烯上形成片狀的薄膜，這項(xiàng)技術(shù)VerLASE Technologies已經(jīng)在美國取得技術(shù)專利。

Chromover波長變換技術(shù)是在藍(lán)光LED晶片陣列上，採用將共振器腔面圍繞在半導(dǎo)體量子井，進(jìn)而能在同一材料晶圓上進(jìn)行將薄膜變換層進(jìn)行重疊，就能夠在薄膜激發(fā)藍(lán)光的時(shí)候，進(jìn)行綠光和紅光的變換。這個(gè)構(gòu)想是希望能夠取代目前利用螢光粉以及量子點(diǎn)來進(jìn)行發(fā)光顏色改變的構(gòu)想（圖5）。

圖5 : VerLASE Technologies希望能夠取代目前利用螢光粉以及量子點(diǎn)來進(jìn)行發(fā)光顏色改變的構(gòu)想。

而另一項(xiàng)的Micron（Nano） Wire LED晶片技術(shù)是由法國的Aledia以及瑞典的glo等等機(jī)構(gòu)所共同開發(fā)的。簡單的說，就是在晶圓上進(jìn)行奈米等級的柱狀立體加工製程，讓每根柱狀都形成發(fā)光層。這樣的立體加工製程所生產(chǎn)出來的LED，其發(fā)光亮度會比普通製程LED來的更高，並且能夠達(dá)到在同一個(gè)晶圓上，甚至於同一個(gè)晶片上能夠激發(fā)出多色彩的能力（圖6）。

圖6 : 法國的Aledia利用立體加工製程，讓每根柱狀都形成發(fā)光層。

臺灣急起直追

在臺灣，各大顯示業(yè)者也不可能缺席Micro LED顯示器此一研發(fā)盛會，包括LED晶片最大業(yè)者晶元光電、液晶面板的雙龍頭友達(dá)光電和群創(chuàng)光電等公司也都積極地投入Micro LED顯示器相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。除了這三家公司之外，錼創(chuàng)科技以及工研院也都投入了Micro LED顯示器相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。在全球方面，三星電子、LG電子、日亞化學(xué)、夏普、SONY、LuxVue、從伊利諾伊大學(xué)研究室獨(dú)立成立的X-Celeprin等等都在Micro LED顯示器研發(fā)路也都互不相讓。

晶元光電副總與發(fā)言人張世賢曾經(jīng)在2016年表示，雖然以晶元光電來說，在磊晶和晶粒的製程部分，Micro LED成功機(jī)率高，至於能否在2017年量產(chǎn)出貨，則還要很努力。由於Micro LED體積很小，磊晶、晶粒製程上還需要配合移轉(zhuǎn)設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)用等廠共同開發(fā)。

而友達(dá)光電則是結(jié)合旗下的隆達(dá)光電來進(jìn)行Micro LED顯示器的開發(fā)，Micro LED顯示器實(shí)驗(yàn)線在2016年已經(jīng)在隆達(dá)光電安裝完成，並且展開相關(guān)的研發(fā)工程。而群創(chuàng)光電也是對Micro LED顯示器的成長潛力相當(dāng)期待，群創(chuàng)光電與同一集團(tuán)下，由母公司鴻海精密投資的榮創(chuàng)能源（AOT）合作開發(fā)Micro LED顯示器。

鴻海精密除了支持群創(chuàng)光電全力發(fā)展Micro LED顯示器之外，也和已經(jīng)是被視為集團(tuán)內(nèi)一員的夏普，聯(lián)手投資美國的Micro LED顯示器開發(fā)公司- eLux。

不過，與鴻海集團(tuán)是以資金方式投入所不同的是，夏普是利用其在顯示器的生產(chǎn)製造、組裝、低成本化等等方面所擁有的21項(xiàng)專利作為標(biāo)的，來換取eLux約700萬美元的股權(quán)。而鴻海部分則是藉由旗下群創(chuàng)光電和榮創(chuàng)能源來對eLux進(jìn)行投資。完成股權(quán)分配後，註冊在英屬維京群島的Cyber Agent Ventures取得45.45%的比例，而夏普則是31.82%，下群創(chuàng)光電和榮創(chuàng)能源分別為13.64%與9.09%。就比例而言，鴻海集團(tuán)下的公司共取的了54.55%的股權(quán)，也就代表著鴻海雖然間接，但卻是實(shí)質(zhì)地掌控了eLux的營運(yùn)。

臺灣除了收購海外Micro LED顯示企業(yè)來加速技術(shù)的開發(fā)外，由於錼創(chuàng)預(yù)定 2017 年下半年開始量產(chǎn)Micro LED顯示器所需的Micro LED 晶片，因此，另一方面市場也傳出了，韓國三星電子有意以1.5億美元收購臺灣的錼創(chuàng)科技。如果，三星確實(shí)能如願且在時(shí)程上順利的收購了錼創(chuàng)科技，那麼，就有相當(dāng)大的機(jī)會能夠滿足蘋果預(yù)計(jì)在2018年採用的Micro LED顯示器作為APPLE WATCH螢?zāi)幻姘宓墓?yīng)鏈。雖然儘管三星並不認(rèn)為 Micro LED 能取代 OLED，但也為了不可預(yù)期的變化，三星仍舊為了Micro LED顯示市場來臨而作的預(yù)先準(zhǔn)備。

除了LED小尺寸化、提升LED發(fā)光能力、克服巨量轉(zhuǎn)移課題….等現(xiàn)有的瓶頸困難點(diǎn)之外，另一方面，臺灣也正在努力針對Micro LED顯示技術(shù)所需要開發(fā)出相對一的驅(qū)動晶片。基於期待Micro LED顯示器能夠展現(xiàn)更高的解析度與色彩飽和能力，因此在單一背板中就必須置入數(shù)量龐大，且尺寸更細(xì)小化的LED，這時(shí)巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)就變得非常的重要，同時(shí)也是繼噹成本的一個(gè)關(guān)鍵條件。但如何讓數(shù)量如此龐大的LED能夠獨(dú)立控制、獨(dú)立發(fā)光，這必須仰賴處理速度更快、傳輸量更大、可靠度更高、耗電量更低的新一代驅(qū)動晶片來完成。

由原本就長時(shí)間經(jīng)營LED顯示以及LED照明領(lǐng)域驅(qū)動產(chǎn)品的聚積科技，結(jié)合了工研院的力量，開發(fā)Ultra Fine Pitch LED顯示用驅(qū)動晶片，來補(bǔ)足尚未周全Micro LED顯示技術(shù)的一環(huán)。

聚積科技早在2014年就已經(jīng)發(fā)表並且銷售Ultra Fine Pitch LED顯示器用的驅(qū)動晶片，但是對於更高難度的Micro LED顯示需要，就必須要正視現(xiàn)有技術(shù)能力的瓶頸點(diǎn)，並且加以克服，因此在聚積科技現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)下加速的開發(fā)Micro LED顯示驅(qū)動IC就變成迫不及待的事情了。

整合國內(nèi)外資源

以目前來說，顯示業(yè)界對於Micro LED顯示器的開發(fā)狀況與進(jìn)度都非常的關(guān)心，Micro LED顯示器是否能如各市場調(diào)查研究機(jī)構(gòu)，以及各媒體所預(yù)測與期待的能有快速且巨大成長的潛力（圖7），還是緊繫在是否能夠突破Micro LED顯示器量產(chǎn)時(shí)所面對的種種困難，而這些克服困難和瓶頸卻又不是單一產(chǎn)業(yè)或單一企業(yè)能夠獨(dú)自完成的。

圖7 : 市調(diào)預(yù)測Micro LED顯示應(yīng)用將快速成長。

綜觀各國企業(yè)的技術(shù)能力，都各有所長與能力，到目前為止，並沒有一個(gè)國家的企業(yè)能夠涵蓋所有技術(shù)能力。以臺灣來說，在LED和顯示器的研發(fā)、量產(chǎn)和低成本化能力，都是領(lǐng)先其他各國企業(yè)，並且蘋果也看好臺灣的能力，在龍?zhí)对O(shè)立Micro LED顯示器研發(fā)工廠，但是臺灣在材料與設(shè)備部分卻又力有未逮，因此，現(xiàn)階段更需要結(jié)合臺灣自動化設(shè)備以及大量引入國外材料業(yè)者，並且投入資金、人力共同在Micro LED顯示器研發(fā)的里程上，成為領(lǐng)先集團(tuán)中的一員。