蘋果自身從事研發(fā)顯示面板，Micro LED技術(shù)遭遇瓶頸，能否挑戰(zhàn)LCD和OLED？

　　在今年秋季推出的十年版手機(jī)中，蘋果將在公司歷史上第一次使用有機(jī)屏（OLED），由三星顯示器公司供貨。不過(guò)據(jù)外媒報(bào)道，蘋果之前也收購(gòu)了擁有micro－LED顯示技術(shù)的公司，并且自身從事顯示面板的研發(fā)，這讓三星、LG等屏幕廠商產(chǎn)生了一定的擔(dān)憂。

　　據(jù)美國(guó)科技新聞網(wǎng)站Apple Insider報(bào)道，今年晚些時(shí)候，蘋果將會(huì)開始生產(chǎn)micro－LED顯示屏，初期將用于第三代蘋果手表，目前蘋果手表中使用了有機(jī)屏。

　　在顯示面板領(lǐng)域，蘋果過(guò)去沒(méi)有技術(shù)儲(chǔ)備。不過(guò)在2014年，蘋果收購(gòu)了一家名為L(zhǎng)uxVue的公司，獲得了該公司的micro－LED技術(shù)，而在過(guò)去幾年時(shí)間里，這種顯示面板技術(shù)開始引發(fā)了行業(yè)關(guān)注，而蘋果也在積極進(jìn)行開發(fā)。

　　Micro－LED被看好成為新一代顯示技術(shù)

　　除了液晶之外，有機(jī)屏被認(rèn)為是液晶面板的替代產(chǎn)品。在蘋果之前，三星電子等許多手機(jī)廠商已經(jīng)開始使用有機(jī)屏幕，這種屏幕畫質(zhì)更好、更加省電，厚度更薄，另外可以進(jìn)行彎曲設(shè)計(jì)。

　　實(shí)際上，有機(jī)屏技術(shù)已經(jīng)問(wèn)世了多年，但是其成本遲遲難以下降，但是過(guò)去幾年，有機(jī)屏量產(chǎn)技術(shù)獲得突破，拉低了成本。市面上已經(jīng)出現(xiàn)了大量的有機(jī)屏手機(jī)和電視機(jī)，未來(lái)相關(guān)的制造商將會(huì)更多。

　　微發(fā)光二極體顯示器（Micro LED Display）為新一代的顯示技術(shù)，結(jié)構(gòu)是微型化LED陣列，也就是將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)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(gè)像素都能定址、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)光，將像素點(diǎn)的距離由原本的毫米級(jí)降到微米級(jí)。

　　承繼了LED的特性，Micro LED優(yōu)點(diǎn)包括低功耗、高亮度、超高分辨率與色彩飽和度、反應(yīng)速度快、超省電、壽命較長(zhǎng)、效率較高等，其功率消耗量約為L(zhǎng)CD的10％、OLED的50％。而與同樣是自發(fā)光顯示的OLED相較之下，亮度比其高30倍，且分辨率可達(dá)1500PPI（像素密度），相當(dāng)于Apple Watch采用OLED面板達(dá)到300PPI的5倍之多，另外，具有較佳的材料穩(wěn)定性與無(wú)影像烙印也是優(yōu)勢(shì)之一。

　　而大尺寸方面，就是成本的競(jìng)爭(zhēng)，Micro－LED競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)并不明顯。Micro－LED在大尺寸方面的挑戰(zhàn)非常大，這么多年來(lái)，與LCD、OLED相比，LED在成本上并沒(méi)有形成優(yōu)勢(shì)，而且從Micro－LED實(shí)際投入和進(jìn)展來(lái)看，Micro－LED影響力沒(méi)有想象得那么大。LCD成本低、良率穩(wěn)定，競(jìng)爭(zhēng)力非常強(qiáng)。就像當(dāng)年LCD和PDP一樣，LCD和Micro－LED未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)不單純涉及到技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，還牽扯到產(chǎn)業(yè)鏈以及生態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)。

　　制程種類及技術(shù)發(fā)展

　　對(duì)于半導(dǎo)體與芯片的制程微縮目前已到極限，而在制造上的微縮卻還存在相當(dāng)大的成長(zhǎng)空間，對(duì)于Micro LED制程上，目前主要呈現(xiàn)分為三大種類：Chip bonding、Wafer bonding和Thin film transfer。

　　Chip bonding（芯片級(jí)焊接）

　　將LED直接進(jìn)行切割成微米等級(jí)的Micro LED chip（含磊晶薄膜和基板），利用SMT技術(shù)或COB技術(shù)，將微米等級(jí)的Micro LED chip一顆一顆鍵接于顯示基板上。

　　Wafer bonding（外延級(jí)焊接）

　　在LED的磊晶薄膜層上用感應(yīng)耦合等離子離子蝕刻（ICP），直接形成微米等級(jí)的Micro－LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)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）直接鍵接于驅(qū)動(dòng)電路基板上，最后使用物理或化學(xué)機(jī)制剝離基板，僅剩4～5μm的Micro－LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)于驅(qū)動(dòng)電路基板上形成顯示劃素。

　　Thin film transfer（薄膜轉(zhuǎn)移）

　　使用物理或化學(xué)機(jī)制剝離LED基板，以一暫時(shí)基板承載LED磊晶薄膜層，再利用感應(yīng)耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級(jí)的Micro－LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)；或者，先利用感應(yīng)耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級(jí)的Micro－LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)，再使用物理或化學(xué)機(jī)制剝離LED基板，以一暫時(shí)基板承載LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)。

　　最后，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路基板上所需的顯示劃素點(diǎn)間距，利用具有選擇性的轉(zhuǎn)移治具，將Micro LED磊晶薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行批量轉(zhuǎn)移，鍵接于驅(qū)動(dòng)電路基板上形成顯示劃素。

　　Micro－LED能否挑戰(zhàn)LCD和OLED？

　　目前，Micro－LED可以形成兩大應(yīng)用方向，一個(gè)是以蘋果為代表的可穿戴市場(chǎng)；蘋果專攻Micro LED的小尺寸應(yīng)用，看上了Micro LED顯示技術(shù)公司LuxVue Technology，于2014年5月收購(gòu)LuxVue，取得多項(xiàng)Micro LED專利技術(shù)，欲加快布局相關(guān)技術(shù)專利。當(dāng)時(shí)蘋果這項(xiàng)收購(gòu)引發(fā)了市場(chǎng)關(guān)注，認(rèn)為蘋果可望在Apple Watch與iPhone上采用新一代的Micro LED技術(shù)，但因不愿過(guò)于依賴面板廠，于是轉(zhuǎn)而將LuxVue收歸麾下，以取得Micro LED領(lǐng)域的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。

　　一個(gè)是以Sony為代表的超大尺寸電視市場(chǎng)。2012年Sony發(fā)表的55寸“CrystalLEDDisplay”就是Micro LED Display技術(shù)類型，其FullHD解析度共使用約622萬(wàn)（1920x1080x3）顆micro LED做為高解析的顯示劃素，對(duì)比度可達(dá)百萬(wàn)比一，色飽和度可達(dá)140％NTSC，無(wú)反應(yīng)時(shí)間和使用壽命問(wèn)題。但是因采單顆Micro－LED嵌入方式，在商業(yè)化上，仍有不少的成本與技術(shù)瓶頸存在，以致于迄今未能量產(chǎn)。

　　今年Sony在CES展出的Micro－LED顯示器──CLEDIS已在分辨率、亮度、對(duì)比都有極佳的表現(xiàn)，已為Micro－LED。

　　目前來(lái)看，Micro－LED市場(chǎng)集中在超小尺寸顯示上。例如智能手機(jī)、智能手表、VR等。這些設(shè)備上，Micro－LED主要和OLED競(jìng)爭(zhēng)。而后者現(xiàn)在已經(jīng)有數(shù)千億元的投資在路上，產(chǎn)能在大量形成。Micro－LED則還處于攻克最基本技術(shù)的門檻上。

　　更為重要的是，智能手機(jī)作為小尺寸應(yīng)用的主要市場(chǎng)，對(duì)于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(jīng)在發(fā)展1000PPI＋的VR面板，這無(wú)疑加大了Micro－LED的制造難度；智能手表上顯示的核心需要除了節(jié)能，并沒(méi)有特別要求，但這一市場(chǎng)總?cè)萘繒?huì)比較有限——因?yàn)樗膯闻_(tái)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(chǎng)；第二是核心技術(shù)“還在突破的路上”，恐怕時(shí)間不等人；第三是預(yù)期目標(biāo)市場(chǎng)前有OLED后有QLED，“壓力山大”。

　　Micro－LED的發(fā)展瓶頸

　　Micro－LED如果做成類似LED顯示屏這樣的顯示面板，以數(shù)十英寸到上百英寸這樣的面積，在技術(shù)上是可行的，但離商業(yè)化量產(chǎn)還要很遠(yuǎn)，就是需要更高速度的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，把一顆顆小型LED移到基板上，否則以現(xiàn)有技術(shù)與良率，要打造一臺(tái)可用的顯示器，費(fèi)時(shí)過(guò)久，無(wú)法大規(guī)模量產(chǎn)。

　　根據(jù)LED inside統(tǒng)計(jì)，目前Micro－LED顯示技術(shù)上帶來(lái)的制造成本仍高達(dá)現(xiàn)有顯示產(chǎn)品的3～4倍，因而廠商正積極透過(guò)增加產(chǎn)品附加價(jià)值，以及改善芯片、轉(zhuǎn)移技術(shù)良率以達(dá)到成本下降目標(biāo)，估計(jì)若要取代現(xiàn)有LCD產(chǎn)品還需3～5年的時(shí)間。

　　Micro－ LED產(chǎn)品要求高波長(zhǎng)均勻性，小間距用LED產(chǎn)品波長(zhǎng)均一性更是要求嚴(yán)苛。目前量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)下的藍(lán)光LED波長(zhǎng)均一性要求在±5～12nm，然而小間距顯示屏波長(zhǎng)均一性要求，甚至要低到±1－1．5 nm。如果是Micro LED，要求會(huì)更嚴(yán)格。

　　換言之，量產(chǎn)規(guī)模下，高精度轉(zhuǎn)移制程去提升制程產(chǎn)率，至少須達(dá)到99．9％以上的水準(zhǔn)，甚至是99．999％這樣更好的狀態(tài)。

　　這樣一來(lái)，產(chǎn)業(yè)需要用到的PCB板，也要能夠完成客制化的要求，透過(guò)細(xì)線寬／線距與小鉆孔開發(fā)，借由這種超高密度線路，才有辦法承載巨量Micro－LED畫素，對(duì)消費(fèi)者與用戶來(lái)說(shuō)，就可呈現(xiàn)高解析度、高畫質(zhì)的顯示效果。

　　此外，Micro－LED制造成本居高不下，原因在于相關(guān)技術(shù)瓶頸仍待突破，如良率的提升、「巨量轉(zhuǎn)移」（Mass Transfer）技術(shù)等，且由于涉及的產(chǎn)業(yè)橫跨LED、半導(dǎo)體、面板上下游供應(yīng)鏈，舉凡芯片、機(jī)臺(tái)、材料、檢測(cè)設(shè)備等都與過(guò)去的規(guī)格相異，提高了技術(shù)的門坎，而異業(yè)間的溝通整合也增加了研發(fā)時(shí)程。

　　Micro－LED制造過(guò)程中關(guān)鍵的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)可用來(lái)轉(zhuǎn)移微型LED，同時(shí)也可轉(zhuǎn)移傳感器等微小電子組件，讓Micro－LED的應(yīng)用更添想象空間。未來(lái)無(wú)論在車用顯示、VR裝置，甚至是AR投影、光學(xué)感測(cè)、指紋辨識(shí)等領(lǐng)域，都有機(jī)會(huì)是Micro－LED技術(shù)大放異彩的舞臺(tái)。

　　此外，對(duì)于Micro－LED的發(fā)展，如果要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模Micro－LED顯示的制造，必須要將包含LED制造、顯示制造和技術(shù)轉(zhuǎn)移與組裝這三個(gè)主要的不同的專業(yè)知識(shí)和供應(yīng)鏈結(jié)合在一起。

　　與傳統(tǒng)顯示器相比，Micro－LED顯示的供應(yīng)鏈復(fù)雜而冗長(zhǎng)，每個(gè)過(guò)程至關(guān)重要，有效管理每一個(gè)方面將是具有挑戰(zhàn)性的。沒(méi)有一個(gè)人可以解決所有的問(wèn)題，似乎不太可能實(shí)現(xiàn)完全垂直整合。