自2014年蘋果收購Micro LED新創(chuàng)公司LuxVue以來，被喻為次世代顯示技術(shù)的Micro LED從萌芽期正式進(jìn)入成長期，吸引全球廠商持續(xù)投入資源研發(fā)，但由于許多技術(shù)障礙與設(shè)備限制難以克服，導(dǎo)致生產(chǎn)成本始終無法降低，Micro LED在商業(yè)化的路上仍是走走停停。
一、Micro LED制程全解析
Micro LED技術(shù)不只亮度與對(duì)比效果超越OLED，又具備反應(yīng)迅速、低功耗與高可靠度特性，若成功導(dǎo)入行動(dòng)裝置與汽車應(yīng)用，前景可說一片看好。Micro LED制造流程繁瑣，使用的原材料、制程耗材、生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)儀器及輔助治具等需求規(guī)格嚴(yán)謹(jǐn)，且精密度相對(duì)嚴(yán)格。
● 晶圓制造
Micro LED與LED雖同樣以磊晶硅晶圓為基礎(chǔ)，Micro LED磊晶需求遠(yuǎn)比傳統(tǒng)LED嚴(yán)苛，由于Micro LED芯片大小不超過100微米，僅為傳統(tǒng)LED芯片1%，因此磊晶的波長一致性至關(guān)重要，晶圓若有不平整，可能導(dǎo)致芯片缺陷，增加后續(xù)制程開銷。
不過現(xiàn)有的晶圓生產(chǎn)設(shè)備多為生產(chǎn)傳統(tǒng)LED晶圓而制，幾乎無法滿足Micro LED晶圓制作要求；再者，磊晶晶圓上的芯片制程也相當(dāng)關(guān)鍵，可能影響后續(xù)的晶圓結(jié)合與轉(zhuǎn)移等制程。
為突破生產(chǎn)限制，近期已有多家磊晶制程技術(shù)MOCVD設(shè)備廠商與芯片廠合力發(fā)展Micro LED芯片，以提升芯片效率與質(zhì)量，同時(shí)加速生產(chǎn)放量，例如AIXTRON在2019年1月宣布與臺(tái)灣地區(qū)镎創(chuàng)科技(PlayNitride)簽訂Micro LED的生產(chǎn)合作協(xié)議；Veeco則與德國Micro LED技術(shù)廠商ALLOS合作。
● 轉(zhuǎn)移技術(shù)
若要制作Micro LED顯示器，需先將Micro LED芯片從藍(lán)寶石基板移除，轉(zhuǎn)移至另一個(gè)暫存基板上，再視功能與目的需求移到不同背板。由于芯片極小且數(shù)量龐大，使得轉(zhuǎn)移過程倍加困難，若使用傳統(tǒng)的取放技術(shù)轉(zhuǎn)移上百萬顆LED，勢(shì)必極為耗時(shí)又提高生產(chǎn)成本。
為加速轉(zhuǎn)移過程，目前已有多家廠商研發(fā)各種轉(zhuǎn)移技術(shù)，例如Pick & Place轉(zhuǎn)移、流體組裝、雷射轉(zhuǎn)印等；此外，將Micro LED芯片放置到目標(biāo)基板上并準(zhǔn)確排列，也是一項(xiàng)困難挑戰(zhàn)，為了滿足不同轉(zhuǎn)移方法的需求，芯片廠商必須與轉(zhuǎn)移技術(shù)廠密切合作，才能提升總體良率與效率。
針對(duì)現(xiàn)有各轉(zhuǎn)移方案的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，Pick & Place轉(zhuǎn)移技術(shù)可應(yīng)用在10微米以上的芯片產(chǎn)品，但轉(zhuǎn)移效率、精準(zhǔn)度與穩(wěn)定度相對(duì)較低；而eLux等廠商采用的流體組裝技術(shù)雖然轉(zhuǎn)移速度較快，但因過程中可能導(dǎo)致芯片損毀，因此無法保證良率；至于Sony及新創(chuàng)公司Uniqarta、QMAT等廠商使用的雷射轉(zhuǎn)印技術(shù)，有機(jī)會(huì)可轉(zhuǎn)移尺寸小于10微米的芯片并提升精準(zhǔn)度，但設(shè)備成本相對(duì)也較高。
為了維系目前在Micro LED技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，許多品牌廠商與巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)開發(fā)商結(jié)盟，例如蘋果收購LuxVue、OSRAM與X-Celeprint合作等。Rohinni則與設(shè)備廠商K&S合作開發(fā)巨量轉(zhuǎn)移解決方案，并與京東方成立合資公司，借力京東方在放置(Placement)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
此外，近期美國專利商標(biāo)局也公布，蘋果獲得Micro LED芯片轉(zhuǎn)移和結(jié)構(gòu)技術(shù)專利，讓附帶有金屬薄膜層的Micro LED結(jié)構(gòu)能更容易實(shí)現(xiàn)大批量轉(zhuǎn)移和組裝到目標(biāo)接收基板上，這是Micro LED顯示器最具挑戰(zhàn)的生產(chǎn)過程之一，也證明蘋果在Micro LED技術(shù)上仍默默的開發(fā)與布局。
● 檢測(cè)與其他
檢測(cè)也是制程中的重要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)過程中必須持續(xù)檢測(cè)Micro LED芯片功能是否正常，以確保芯片效率并提高整體良率，若檢測(cè)到芯片瑕疵，則必須采用相對(duì)應(yīng)的維修技術(shù)，但芯片微小化同樣加深檢測(cè)困難度，因此各設(shè)備廠商正致力研發(fā)更有效及精準(zhǔn)的解決方案。
除了上述提到的挑戰(zhàn)，背板材質(zhì)、全彩解決方案與驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì)也是Micro LED顯示器的生產(chǎn)瓶頸，為克服技術(shù)障礙，業(yè)界廠商積極進(jìn)行供應(yīng)鏈的垂直整合，并締結(jié)策略聯(lián)盟，讓許多技術(shù)于2019年相繼突破出現(xiàn)，帶領(lǐng)Micro LED顯示器邁向?qū)嶋H應(yīng)用。在Micro LED正式邁向商業(yè)化前，仍有待更創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展來解決生產(chǎn)制程中的難題，以求降低生產(chǎn)成本跟加速量產(chǎn)速度。
二、全球Micro LED廠商最新進(jìn)展
● 亞洲
由于Micro LED技術(shù)短期內(nèi)難以克服成本問題，多數(shù)廠商選擇投入開發(fā)單價(jià)較高的超大尺寸顯示器產(chǎn)品，因此也是最有機(jī)會(huì)率先導(dǎo)入市場(chǎng)的應(yīng)用類別，例如Samsung于2019年初美國消費(fèi)性電子展(CES)上，展出75寸模塊化Micro LED顯示器，使用的LED芯片大小只有2018年「The Wall」產(chǎn)品的1/15，實(shí)現(xiàn)真正「Micro LED等級(jí)」的顯示器。Samsung此次采用镎創(chuàng)生產(chǎn)的芯片，并運(yùn)用自家研發(fā)的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，將芯片轉(zhuǎn)移到玻璃背板。
在2019年4月的美國廣播電視產(chǎn)業(yè)展會(huì)NAB 2019上，Sony宣布目前正為日本資生堂集團(tuán)在橫濱的研究中心架設(shè)一臺(tái)16K的CLEDIS Micro LED屏幕；同時(shí)，日本設(shè)備廠Toray則在2019年NEPCON Japan展示針對(duì)Micro LED生產(chǎn)的各種解決方案，包括晶圓檢測(cè)、修復(fù)與轉(zhuǎn)移等。
中國大陸廠商方面，三安光電宣布將在中國湖北投資120億元人民幣，作為Micro LED與Mini LED晶圓與芯片開發(fā)生產(chǎn)之用；面板廠京東方亦攜手Rohinni設(shè)立合資公司，以開發(fā)Micro及Mini LED背光應(yīng)用。
此外，洲明科技也宣布其智慧工廠興建計(jì)劃，預(yù)計(jì)將用于Micro/Mini LED的開發(fā)生產(chǎn)；5G物聯(lián)網(wǎng)裝置無線通訊技術(shù)廠商廣和通及中國聯(lián)通則在MWC 2019展會(huì)上推出含5G功能的Micro LED顯示器。
天馬微電子在2019年Display Week上展示7.56吋的透明全彩Micro LED顯示器，使用自家LTPS玻璃背板及驅(qū)動(dòng)方案，結(jié)合錼創(chuàng)科技的Micro LED技術(shù)，在紅藍(lán)綠的全彩畫面呈現(xiàn)相當(dāng)優(yōu)異的色彩表現(xiàn)。
另一家面板大廠華星光電同樣展示全彩Micro LED顯示器，以3.5寸規(guī)格搭配IGZO玻璃背板的主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方案，呈現(xiàn)透明的顯示效果。華星光電表示，未來在面板尺寸放大情況下，IGZO背板的成本競(jìng)爭(zhēng)力將優(yōu)于LTPS；而紅光Micro LED因材料特性導(dǎo)致效率較低，因此未來全彩的RGB顯示器如何兼顧亮度與均勻性將是最大挑戰(zhàn)。
中國臺(tái)灣地區(qū)LED供應(yīng)商開發(fā)Micro LED技術(shù)從未停歇。LED驅(qū)動(dòng)IC廠聚積據(jù)稱將推出顯示屏用的Micro/Mini LED顯示模塊；此外，據(jù)了解，MWC 2019展會(huì)上亮相之5G Micro LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)IC及燈板，也由聚積提供。
錼創(chuàng)科技除了提供Samsung芯片外，在Display Week 2019上也展示自家7.56吋全彩透明Micro LED顯示器，穿透率達(dá)60%以上；另外還有柔性Micro LED顯示器，以及高達(dá)458 DPI的可穿戴式裝置。錼創(chuàng)也傳出與臺(tái)灣地區(qū)OLED面板制造商錸寶科技合作，借此擺脫傳統(tǒng)Micro LED廠商不易取得玻璃驅(qū)動(dòng)背板的困境，可以期待未來Micro LED產(chǎn)品開發(fā)將有更大的發(fā)展空間。
LED廠晶電與隆達(dá)從2018年第二季便開始出貨Mini LED產(chǎn)品，其Micro LED研發(fā)也持續(xù)進(jìn)行中；而設(shè)備廠梭特科技與均華精密皆表示，預(yù)計(jì)推出Micro LED挑檢與分選，以及巨量轉(zhuǎn)移的相關(guān)設(shè)備。
鴻海集團(tuán)宣布，興建中的威州廠將有機(jī)會(huì)加入Micro LED產(chǎn)線。鴻海在2017年收購eLux后持續(xù)強(qiáng)化Micro LED開發(fā)，旗下亦有榮創(chuàng)、光鋐、帆宣助力，集團(tuán)內(nèi)部的Micro LED供應(yīng)鏈逐漸完備。
臺(tái)工研院則已成立「巨量微組裝產(chǎn)業(yè)推動(dòng)聯(lián)盟」(CIMS)，連結(jié)臺(tái)系廠商深入研究Micro LED技術(shù)，目前正開發(fā)搭配Micro LED技術(shù)的AR裝置，鎖定游戲類應(yīng)用。
此外，在Display Week 2019上，工研院發(fā)表PCB基板的Micro LED及Mini LED，并標(biāo)榜其巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)能克服直接轉(zhuǎn)移的挑戰(zhàn)，直接將三色的Micro LED大批量轉(zhuǎn)移至PCB板上，對(duì)于未來提升生產(chǎn)效率及降低成本帶來關(guān)鍵性進(jìn)展。
● 歐洲與北美
英國Plessey于2018年發(fā)表硅基氮化鎵(GaN-on-Si)的單片Micro LED后，便與Vuzix、JSC、Nanoco Technologies、AIXTRON等多位業(yè)界伙伴合作開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。在CES 2019展出Micro LED AR/VR智慧眼鏡后，Plessey也于2019年Display Week發(fā)表AR應(yīng)用的0.7吋Micro LED顯示器。
LED龍頭廠商歐司朗加入一項(xiàng)名為「SmartVIZ」的Micro LED研發(fā)計(jì)劃，與德國研究機(jī)構(gòu)共同開發(fā)透明Micro LED車用顯示器，預(yù)計(jì)2021年第四季公布最新成果。法國3D LED研發(fā)公司Aledia則宣布于3月擴(kuò)增設(shè)備，納入采用Veeco的薄膜解決方案生產(chǎn)3D Micro LED。
自蘋果 2014年收購LuxVue后，蘋果導(dǎo)入Micro LED/Mini LED的進(jìn)展一直備受矚目，近期傳出蘋果積極與中國臺(tái)灣、日本的供應(yīng)廠商合作，預(yù)計(jì)在iMac和iPad中采用Mini LED背光的傳聞，替產(chǎn)業(yè)注入一股活水。而在2019年6月舉辦的WWDC上，蘋果展示附帶直下式區(qū)域背光的Pro Display XDR，盡管這一代的產(chǎn)品規(guī)格仍未達(dá)到Mini LED等級(jí)，但可預(yù)見未來Mini LED背光技術(shù)成熟后，背光分區(qū)數(shù)將得以提升，成本亦能下降。
Micro LED技術(shù)開發(fā)商Rohinni自2018年起，陸續(xù)宣布與面板廠京東方、汽車零件廠Magna和設(shè)備廠K&S成立合資公司。Rohinni于2019年Display Week展示Mini LED背光燈條及燈板產(chǎn)品，并預(yù)計(jì)在2019年底推出Mini LED背光鍵盤。
加拿大新創(chuàng)廠商VueReal宣布其轉(zhuǎn)移技術(shù)已能達(dá)成Micro LED顯示器的量產(chǎn)良率，預(yù)計(jì)2019年6月起開始接受樣品訂購，且VueReal最新Micro LED顯示器能夠達(dá)到30,000 ppi的超高分辨率跟100,000 nits的超高亮度，強(qiáng)化AR/VR顯示應(yīng)用。
總結(jié)而言，Micro LED技術(shù)雖面臨眾多挑戰(zhàn)，但目前技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)顯著進(jìn)展，早期的專利技術(shù)也陸續(xù)轉(zhuǎn)化成實(shí)體樣品展示，未來Micro LED商品化時(shí)程將隨著Micro LED技術(shù)成熟而有所進(jìn)展，預(yù)估至2023年Micro LED市場(chǎng)產(chǎn)值將達(dá)42億美元。
來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究院
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