AR/VR潛力大 Micro LED將成主流光源

【中國數字視聽網訊】次世代顯示技術微發光二極管(MicroLED)為業界點亮曙光以來，跨領域產業鏈串聯正火速進行，同時也在大廠帶動下加快應用布局，尤其以電視墻大尺寸室內顯示器、AR/VR顯示裝置等應用最具潛力。如今MicroLED顯示應用有何新進展，而市場上所謂的過渡技術又能否有助縮短MicroLED開發時程，成為當前眾所矚目的焦點。

MicroLED兩大應用并進，電視墻顯示器率先走入量產

SONY在今年年初推出大尺寸拼接型顯示器“CLEDIS”(CrystalLEDIntegratedStructure)，為MicroLED顯示應用開創新格局，加上應用場域廣，吸引不少業者投入開發，臺廠也不落人后。臺工研院電光所“智能應用微系統組”研發副組長方彥翔博士指出，電視墻(Videowall)是第一個將MicroLED導入的產品，目前LED驅動IC廠聚積科技、PCB廠欣興電子與半導體廠镎創科技，已在臺工研院建立試量產線，四方合作開發無藍寶石基板的MicroLED拼接型電視墻顯示應用。

不過，MicroLED每個制程環節都是挑戰，因此做起來相當不易。方彥翔表示，MicroLED晶粒的重點在于將晶圓做得很均勻，但技術相當困難，目前高均勻度晶圓由镎創執行開發，現已完成單一顏色試片，預計今年11月底前完成另外兩色。MicroLED在無藍寶石基板下厚度僅約3μm至5μm，無法采用傳統逐顆接合方式，因此臺工研院負責以巨量轉移技術將MicroLED晶粒轉移到欣興的PCB板上，卻也因為傳統PCB板粗糙度(roughness)較大，得由板廠調整制程解決，難度相當高;聚積則負責開發MicroLED適用電流范圍的驅動IC，其他包括材料、檢測等各個細節都有技術障礙有待排除。

“等我們把RGB全彩板子做出來，那就會是全世界除了SONY以外，第二個用無藍寶石基板MicroLED所制成的拼接型顯示產品。”方彥翔說明，臺工研院與三廠合力開發的電視墻顯示器，LED晶粒尺寸比SONYCLEDIS稍大一些，約落在50μm至100μm之間，間距(pitch)則比CLEDIS小，約在800μm以下;模塊大小為10cmx10cm內，主要鎖定130吋以上室內應用，可視需求自由拼接。據了解，目前已有國外客戶下單，預計2018年6月導入試量產成功后，便可正式投入量產。

▲臺工研院所開發的MicroLEDpanel原型，四周以保護元件固定

看好AR/VR顯示應用潛力，MicroLED將成主流顯示光源

除了大尺寸電視墻顯示器外，臺工研院所聚焦的另一MicroLED關鍵應用就是擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)顯示應用。MicroLED具備高亮度、高效率低功耗、超高分辨率與色彩飽和度、使用壽命較長等特性，在AR/VR領域會比OLED、LCD等顯示技術更能發揮優勢，有望取代兩者成為未來顯示光源主流技術。Facebook旗下Oculus與大陸康得新光電，去年已相繼透過收購MicroLED顯示技術公司，加速展開AR/VR領域布局。

“AR/VR顯示應用將做為未來AI人工智能時代的傳播媒介，也會愈做愈薄，MicroLEDpanel旁更可整合多種傳感器，達到多工效果。”方彥翔再次提到MicroLED具有整合傳感器的微組裝(microassembly)技術特性，加上高解析、高亮度等優點，OLED與LCD實在很難比擬。再者，市場預測2020年AR/VR市場產值上看1，200億美元規模，別具發展價值。

他指出，AR/VR顯示裝置未來將達到8K4K分辨率，以MicroLED單色來說晶粒數量將超過3，000萬顆，若以RGB彩色計算則將近1億顆。不過，方彥翔認為應以單色MicroLED加上量子點(QD)色轉換材料，才能相對提高成功機率。主要原因除了RGB三色本身的良率問題，以及轉移后可能產生其他問題外，MicroLED均勻度也難以掌控，容易產生漏電而影響色彩呈現，加上電流非線性，驅動條件不一很難控制顏色與亮度，所以較不建議采用RGB三色MicroLED，以單一顏色結合量子材料進行色轉換的良率會比較高。

然而，合適的色轉換材料也并非唾手可得，因為市場上較成熟的色轉換材料含鎘，效率也較高，但含鎘的材料受到歐盟管制，以后中國大陸與其他國家/地區也可能實施管制，所以需朝無鎘材料研發，只是目前效率較差，色彩轉換效率好不好還得持續測試開發。目前臺工研院MicroLED單色分辨率可達qHD(960x540)等級，LED尺寸最小可縮至5μm。

▲臺工研院以0.55吋panel呈現MicroLED單色顯示技術，三年來無明顯光衰

方彥翔透露，臺工研院現正串聯海內外廠商建構產業鏈開發AR/VR顯示應用并展開測試，預計2018年底可達4K2K、畫素密度約1，000ppi，2019年達到8K4K、畫素密度約2，500ppi，全采用單色MicroLED搭配量子材料實現色轉換。只是MicroLED若要實現AR/VR顯示應用商業化量產，也同樣還有許多技術瓶頸待突破，不僅顯示技術本身，還包括傳輸技術、VR暈眩等問題，最快恐怕還需要5年才能走入量產。

MiniLED為過渡技術?實與MicroLED大不同

盡管MicroLED顯示技術潛力備受看好，其技術門檻仍是無法早日實現量產的一大關鍵，于是近半年來，市場上開始出現“次毫米發光二極管”(MiniLED)技術，有望做為MicroLED的過渡技術，導入大尺寸顯示器、車用顯示器、手機背光等應用。不過MiniLED產品之所以可以較快推出，主要是因為所采用的仍是LED傳統制程，在切割上不斷朝小尺寸精進，最小約可做到5x6mil，相當于127x152μm左右，差不多快達極限，以含藍寶石基板的LED來說，再切小會因劈裂問題而影響良率。

方彥翔認為MiniLED的宗旨與MicroLED完全不同，前者主要做為背光應用，因為含基板所以LED尺寸相對受限，除非尺寸能繼續縮小，畫素密度才有提高的可能，分辨率也才能更高，但以傳統制程來說不易突破極限;后者則是顛覆傳統LED制程工藝，也不需藍寶石基板，LED尺寸相對不受上述限制，要實現高解析仍非MicroLED不可。更重要的是，MicroLED技術能整合多種傳感器，應用更加廣泛，這不僅是傳統LED所無法達成的精神，同為自發光顯示的OLED技術也一樣難以超越。

（編輯：daisy）