未來顯示之爭再起，下個潛力技術會是Micro LED？

OLED在顯示行業的熱度還沒達到頂峰，Micro LED就出來「截胡」。今年伊始Micro LED頻頻出現在公眾視野，而蘋果秘密研發Micro LED的傳言一經出現，似乎就讓未來顯示大戰的風向，又出現了改變，三星在今年的CES2018上最為重磅的一條消息就是推出了搭載Micro LED技術的The Wall電視新品，國內面板行業巨頭京東方也已經加入了Micro LED的研發，LG又向歐盟提交了三個Micro LED相關新商標的申請，巨頭們紛紛加入Micro LED市場，顯示格局將變，Micro LED會引發下一次顯示器革命嗎？

被視為終極LED，期待很高

OLED屏幕因其比液晶屏幕具有可彎折、較省電的特性，而被寄予厚望，但iPhone X的銷量卻不如市場預期，加上華為、小米、Oppo等中國廠商可能不會那麼快採用這種技術，這種屏幕目前正面臨過產和降價疑慮。

同時，OLED屏幕容易顯色錯誤和屏幕殘影（burn－in）的缺點也是問題。屏幕測試公司DisplayMate執行長Raymond Soneira表示：「OLED能存活下來，只是因為有三星、蘋果、LG這些口袋深的大廠在持續投入，從我幾年開始關注OLED，其表現就一直在排行榜最底。」去年蘋果iPhone X也未帶起廠商搶用OLED屏幕的熱潮，使這種屏幕面臨過產和降價危機，OLED已經面臨後起之秀技術Micro LED的長期威脅了。

Micro LED又被稱為μLED或者微型LED，由發光二極體構成，因此和OLED一樣都屬於自發光技術的屏幕。之所以叫Micro LED，是因為這種技術的本質是把LED微縮化和矩陣化，把LED單元微縮至小於50微米的級別，從而實現單點驅動自發光。

一圖看懂Micro LED相對LCD和OLED的優勢：

從上面的結構圖也不難看出，Micro LED一大優勢是薄，而且體積很小。

相比起LCD和OLED，Micro LED擁有無機LED高效率、高亮度、高可靠度及反應時間的優點，而且也更容易實現節能效果。

另外，Micro LED的發光效率和發光能量密度比LCD和OLED更高，其中高發光效率令Micro LED的功率消耗量約為 LCD 的 10％、OLED 的 50％，而高發光能量密度讓Micro LED達到同等亮度只需要OLED 10％左右的塗覆面積，還能夠達到超高的1500 PPI（像素密度），各項指標在理論上都非常棒。

Micro LED本質上是一項很複雜的技術

今天，micro LED還沒有一個普遍認可的定義。但是，一般來說，micro LED被認為是總表面小於2500mm2的LED晶元，這相當於是50mm×50mm的正方形，或直徑為55mm的圓形晶元。根據這一定義，micro LED今天已經出現在市場上了：索尼在2016年再次亮相，採用小間距大型LED視頻牆的形式，傳統的LED封裝由micro LED替代。

製造micro LED顯示器的技術涉及方方面面：將LED基板加工成準備用於拾取和轉移到接收基板的micro LED陣列，用於集成到非均勻集成的系統中：顯示器。顯示器又集成LED、像素驅動晶體管、光學器件等。外延片可容納數億micro LED晶元。

實現MicroLED顯示屏有兩個主要選項。一個是將micro LED單獨或分組地拾取並轉移到薄膜晶體管驅動矩陣上，這類似於OLED顯示器中使用的；另一個是使用CMOS驅動電路將數十萬個Micro LED的完整單片陣列組合起來。如果採用這兩種方法中的第一種，則組裝一個4K顯示器需要拾取、放置和單獨連接2500萬個micro LED晶元（假設沒有像素冗餘）到晶體管背板。用傳統的拾放設備操縱這樣的小型設備，每小時的加工速度約為25，000個單位。這太慢了，組裝單個顯示器將需要一個月的時間。為了解決這個問題，像蘋果、X-Celeprint等數十家公司已經開發出大規模的並聯抓取技術。他們可以同時加工數萬到數百萬的micro LED。但是，當micro LED尺寸僅為10μm時，以足夠的精度加工和放置非常具有挑戰性。

還有一些與LED晶元相關的問題要克服。當其尺寸非常小時，其性能會受到與表面和內部缺陷（例如開放式粘合、污染和結構損壞）相關的側壁效應的影響。這些缺陷導致非輻射載體重組加速。側壁效應可以延伸到類似於載體擴散長度的距離（通常為1mm至10mm）：這在傳統的LED中並不重要，因為其具有數百微米的邊緣，但在micro LED中卻是十分致命的。在這些設備中，它可以限制晶元整個體積的效率。由於這些缺陷，micro LED的峰值效率通常低於10％，當設備尺寸低於5mm時，它的峰值效率可能小於1％，這遠遠低於目前最好的傳統藍光發射的『macro』LED，它現在可以產生超過70％的外部量子峰值效率。

更糟的是，micro LED通常必須以非常低的電流密度運行。它們通常在低於1-10Acm-2峰值效率區域驅動，因為即使在這種低效率下，LED也是非常明亮的。如果一台帶micro LED的手機以其最高效率運行，其顯示屏將提供高達數以萬計nits的亮度，比目前市場上更亮的手機高出一個級別。屏幕會很亮，以至於膽大的用戶都不敢看。

當LED以非常低的電流密度工作時，它們的效率非常低，使得該技術不能實現其削減能量消耗的承諾。因此，解決這個問題就成為microLED公司的優先事項。提高效率的辦法包括引入新的晶元設計和改進位造技術。這兩種方法都可以減少側壁缺陷並使電載體遠離晶元的邊緣。

要實現microLED顯示需要結合三個層級的主要專業技術：LED、晶體管背板（玻璃或Si－CMOS）以及晶元轉移技術。相比傳統顯示屏，其供應鏈非常複雜且漫長，每一步都很關鍵，非常高效地管理各個方面極具挑戰。目前還沒有一家公司能夠單獨應對所有的技術挑戰，完成所有組件的垂直整合。從該領域所涉獵的公司中就可以側面反應這些紛雜的挑戰。

顯示行業格局全面開花 崛起的可能性很大

近年來台灣廠商積極抓住Micro LED未來商用熱潮,包含關鍵零組件PCB及早投入研發與相關專利布局加速。

業界觀察,Micro LED終端應用不只局限於手機,更多新創智慧家庭裝置與高畫質顯示應用的需求也相當強勁,Samsung（三星）在2018年拉斯維加斯CES（消費電子展）上展示的巨幅146英寸microLED電視——「The Wall」無疑是現場最奪目的明星產品之一。儘管嚴格來說，實際上它並不是真正基於microLED技術，而是更傳統的SMD LED封裝，類似已經很成熟的小間距LED電視牆。不管怎麼說，這款價值30萬美元的顯示屏賺足了眼球，使microLED在技術圈獲得了極大的關注。重點在於實際降低生產成本,導入商用的速度。現階段Micro LED受到不少企業「追捧」。

LG更是一口氣向歐盟提交了三個新商標的申請，且全都與Micro LED面板有關，分別為XLED、SLED 與XLLED。

Yole發布的《MicroLED顯示專利全景分析－2018版》報告確認了蘋果公司確實一直在microLED顯示技術領域暗暗發力，並申請了大量的相關專利。Yole的這份報告深入分析了microLED顯示領域的全球1500多件專利，而蘋果公司憑藉該領域的60多個專利家族，無論是在專利數量還是專利強度和深度方面都佔據行業榜首。

MicroLED顯示領域全球主要專利申請人排名

MicroLED顯示領域全球主要專利申請人排名，依次為：Apple／Luxvue（美國）、X－Celeprint（英國）、Facebook－Oculus（美國）、ITRI（台灣工研院）、China Star Optoelec Tech（中國華星光電）、Mikro Mesa（台灣）、BOE（中國京東方）、Changchun Institute CIOMP（中國長春光機所）、Sharp／Elux／Foxconn（日本）、Samsung（韓國）、Vuereal（加拿大）、Goertek（中國歌爾股份）和SONY（日本）

蘋果公司的專利組合覆蓋了許多microLED顯示相關的重點技術領域，意欲解決所有影響該技術商業化的主要技術瓶頸。從專利分析看，蘋果公司的研發投入主要專註於轉移、組裝和互連技術，關於這些技術申請了40餘件專利。其中的重點，同時也是Luxvue之前研究的核心，在於其基於MEMS技術的微晶元轉移技術。其他的核心專利還覆蓋了microLED技術相關的多個領域，例如microLED晶元效率的提升，這是microLED顯示能夠提供但又令很多開發商頭疼的另一挑戰。蘋果公司的專利組合解決的其他關鍵技術還包括顏色轉換、光管理、像素和顯示結構、測試和感測器集成等。

蘋果公司microLED顯示技術重點領域的專利結構圖

microLED顯示領域的專利申請已經涉及了120多家公司和科研機構，在技術方面已經獲得了足夠的發展動力，根據大多數業內觀察家的預測，首款商業化的microLED顯示產品預計能夠在2020年上市。而最終哪款產品會率先脫穎而出，則需要看技術成熟度、OLED和量子點等競爭技術的發展狀況、公司的戰略，以及各應用對供應鏈的特定要求等多方面的相互影響。

小結

無論是OLED，還是量子點、Micro LED，可以看到自發光必然是顯示的趨勢。MicroLED雖然是一項很酷的新技術，但它的成熟度和造價相比OLED仍有相當大的距離。它的確擁有自己的優勢和特色，但現在就下定論它會取代OLED還有點為時過早。吃瓜群眾們還是默默關注貴圈的發展吧~

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