Micro LED面臨LED芯片微縮和巨量轉(zhuǎn)移兩個(gè)難題

Micro LED是指在芯片上集成的高密度微尺寸LED陣列，每個(gè)像素點(diǎn)定址化、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，具有自發(fā)光特性。相比于當(dāng)前顯示技術(shù)主流OLED和LCD，Micro LED結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，性能優(yōu)勢(shì)更加明顯，具有高亮度、低能耗、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、筆記本電腦、電視、AR/VR設(shè)備、戶外顯示器、抬頭顯示器（HUD）等領(lǐng)域。早在2014年蘋果就通過(guò)收購(gòu)LuxVue科技公司布局Micro LED應(yīng)用。最近三星、LG布局Micro LED大屏顯示應(yīng)用，分別推出Micro LED產(chǎn)品“The Wall”和175英寸電視。

Micro LED作為新一代的顯示產(chǎn)品，未來(lái)主要與LCD、OLED的現(xiàn)有市場(chǎng)展開(kāi)應(yīng)用，目前眾多企業(yè)的應(yīng)用方向包括智能手表、智能手機(jī)、平板、汽車儀表與中控、電視（包括大尺寸電視和超大尺寸電視），但是Micro LED還面臨LED芯片微縮和巨量轉(zhuǎn)移兩個(gè)難題：

1、微縮制程：微縮制程技術(shù)是指將原有的LED鏡片毫米級(jí)的長(zhǎng)度微縮至預(yù)期目標(biāo)10μm一下，即1-10μm，也將μLED芯片技術(shù)。Micro LED的μLED芯片與現(xiàn)有量產(chǎn)的LED紅藍(lán)黃芯片相比，在材質(zhì)和外延工藝上通用。差別之處以及相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)在于：

（1）Micro LED需要用到微米級(jí)別的LED制程，現(xiàn)有的LED芯片量產(chǎn)工藝及設(shè)備無(wú)法滿足μLED芯片加工要求。

（2）μLED芯片需要做襯底剝離，現(xiàn)有的激光剝離襯底工藝，成本高、效率低，需要

開(kāi)發(fā)適合于μLED芯片的襯底剝離技術(shù)。μLED芯片尺寸縮小到了10μm，但是現(xiàn)有設(shè)備的加工極限在100μm以上，需要開(kāi)發(fā)更高精度的工藝和設(shè)備。

2、巨量轉(zhuǎn)移，是指將數(shù)以千計(jì)的LED chip搬到驅(qū)動(dòng)背板上并實(shí)現(xiàn)發(fā)光的功能。其目標(biāo)不僅僅是一次搬運(yùn)好幾萬(wàn)、好幾十萬(wàn)顆LED，還要能“只搬運(yùn)發(fā)光層”，即晶圓上通過(guò)MOCVD產(chǎn)出的薄薄外延層(thin-film layers)。

Micro LED制造廠商面臨的挑戰(zhàn)集中于如何既能實(shí)現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移又保持高良率高精度：

（1）轉(zhuǎn)移的僅僅是已經(jīng)點(diǎn)亮的LED晶體外延層，并不轉(zhuǎn)移原生基底，搬運(yùn)厚度僅有3%，同時(shí)Micro LED尺寸極小，需要更加精細(xì)化的操作技術(shù)。

（2）一次轉(zhuǎn)移需要移動(dòng)幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)顆LED，數(shù)量巨大，需要新技術(shù)滿足這一要求。巨量轉(zhuǎn)移需要突破的技術(shù)難題，不僅包括如何吸取、選擇、放置，還包括轉(zhuǎn)移的設(shè)備與吸嘴，選擇的各種技巧等，同時(shí)還需考慮如何將轉(zhuǎn)移良率提升到99.9999％又保證每顆芯片的精準(zhǔn)度控制在正負(fù)0.5μm以內(nèi)。

一般來(lái)說(shuō)，Micro LED顯示面積越大，所需的芯片就越多，這就會(huì)造成Micro LED中出現(xiàn)不良的概率提升，顯示器修復(fù)的成本就越高，而顯示的PPI越高，顯示器所需的芯片尺寸就越小，芯片之間的距離就越小，芯片微縮和巨量轉(zhuǎn)移的難度就越大，我們將目前Micro LED顯示有可能的應(yīng)用所需要的芯片數(shù)量和PPI羅列如下：

短期內(nèi)，考慮到顯示屏尺寸越小，LED芯片尺寸越大，則Micro LED的生產(chǎn)技術(shù)難度越小，因此我們判斷Micro LED將率先從顯示尺寸最小的智能手表應(yīng)用和LED顯示芯片尺寸最大的超大電視（100-150寸）應(yīng)用開(kāi)始滲透。

目前，智能手表用戶的主要痛點(diǎn)之一便是電池容量有限、續(xù)航時(shí)間較短。智能手表上添加LTE芯片，可以擺脫手機(jī)連接到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立工作。獨(dú)立的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊必將帶來(lái)耗電量的增加，將進(jìn)一步使有限的電池容量變得捉襟見(jiàn)肘，而Micro-LED發(fā)光效率高、功耗低的特點(diǎn)極大的滿足了這一需求。而智能手表顯示尺寸小的特點(diǎn)也大幅度降低了前期Micro LED顯示器的技術(shù)難度，蘋果公司開(kāi)發(fā)的Micro LED顯示最有可能的應(yīng)用就是其iWatch產(chǎn)品。

在8K清晰度情況下，100寸LCD屏幕價(jià)格是65寸大概16倍，OLED大概是37倍，而Micro LED 可以實(shí)現(xiàn)11倍左右的成本，因此Micro LED顯示在100寸以上的超大電視上對(duì)比現(xiàn)有的OLED和LCD產(chǎn)品價(jià)格提高幅度較小，同時(shí)顯示效果有較大幅度提升，再加上超大尺寸電視屬于高端電視市場(chǎng)，主要面向高端商業(yè)結(jié)構(gòu)或高凈值人群，因此這類消費(fèi)群體對(duì)于價(jià)格的敏感度也比較低，這就為Micro LED在超大尺寸電視中的應(yīng)用提供了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，而超大尺寸電視因?yàn)長(zhǎng)ED顯示芯片的尺寸較小，巨量轉(zhuǎn)移的難度和顯示器修復(fù)的成本也會(huì)比較低，正是因?yàn)樯鲜鲈?，目前三?a target="_blank">電子在2018年初發(fā)布了全球首款MicroLED 商用顯示“The Wall”，并根據(jù)市場(chǎng)的反應(yīng)決定提前B2C市場(chǎng)的Micro LED上市時(shí)間，預(yù)計(jì)在CES 2019發(fā)布后年初提前進(jìn)入市場(chǎng)，而LG也在IFA 2018上展出了173英寸Micro LED電視。

中期內(nèi)，隨著Micro LED在小尺寸顯示和超大電視中的滲透和技術(shù)的進(jìn)步，我們認(rèn)為Micro LED顯示第二階段進(jìn)入的市場(chǎng)將是車載顯示領(lǐng)域，包括儀表盤顯示和中控顯示，車載市場(chǎng)對(duì)顯示的可靠性要求較高，同時(shí)人眼距離顯示器的距離較手機(jī)、平板、VR等遠(yuǎn)，因此對(duì)PPI的要求比較低，且車載顯示的面板相對(duì)比較小，因此對(duì)Micro LED的技術(shù)要求也相對(duì)比較低，在2018年的SEMICON Taiwan上錼創(chuàng)發(fā)表多款車載RGB Micro LED全彩顯示面板，片內(nèi)含數(shù)十萬(wàn)顆R/G/B Micro LED芯片，運(yùn)用于車內(nèi)儀表板、照后鏡及車上娛樂(lè)系統(tǒng)。錼創(chuàng)采用自發(fā)光的RGB純色全彩顯示技術(shù)展示令人驚艷的顯示效果。

據(jù)了解錼創(chuàng)已經(jīng)能將尺寸小于20?m的RGB Micro LED大量轉(zhuǎn)移到各種應(yīng)用需求的面板上，良率可高達(dá)99.9%。而目前積極開(kāi)發(fā)中的巨量定址修復(fù)技術(shù)，并取得一定成果。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，智能手機(jī)、平板電腦、VR/AR的PPI要求比較高，芯片尺寸小，芯片微縮和巨量轉(zhuǎn)移的難度最高，特別是智能手機(jī)，LCD和OLED應(yīng)用成熟，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此我們認(rèn)為智能手機(jī)、平板電腦、VR/AR這三個(gè)領(lǐng)域?qū)⑹荕icro LED最后才能滲透進(jìn)去的市場(chǎng)。

智能手機(jī)和平板電腦，對(duì)于手機(jī)和平板而言，Micro LED還有著和OLED屏幕一樣高對(duì)比度、廣色域、高反應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)手機(jī)平板屏幕耗電占整體耗電量可達(dá)40%~80%。Micro LED耗電量大約為OLED的50%，LCD的10%。

目前智能手機(jī)均面臨續(xù)航焦慮，如果將智能手機(jī)中的LCD或OLED屏幕換成Micro LED，現(xiàn)有手機(jī)續(xù)航可以提升至1.5-2倍。再加上OLED和LCD屏由于發(fā)光材料和顯示結(jié)構(gòu)的限制，發(fā)出的光相對(duì)更柔和，在戶外高亮環(huán)境的表現(xiàn)比LED要差，Micro在戶外的顯示效果也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于LCD和OLED。

VR/AR，Micro LED在納秒級(jí)別的響應(yīng)速度保證低余暉顯示，降低延時(shí)。顯示器上的像素點(diǎn)被點(diǎn)亮的時(shí)間為余輝時(shí)間，LCD屏由于背光源發(fā)光，像素點(diǎn)在每一幀都是被點(diǎn)亮的，稱為全余暉屏。余暉會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)效果產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，從而使人產(chǎn)生頭暈。為了降低余暉，除了提高刷新率外，就是增加反應(yīng)速度。VR設(shè)備延時(shí)的最主要原因是顯示屏延時(shí)，占比達(dá)60%以上。

Oculus的總延時(shí)為19.3ms，其中顯示屏延時(shí)為13.3ms。Micro LED響應(yīng)速度媲美OLED顯示，有望將顯示屏延時(shí)降至當(dāng)前的十分之一。故我們認(rèn)為Micro LED是應(yīng)用在VR器件商的優(yōu)異屏幕選擇。***工研院自2009年即投入Micro LED技術(shù)研發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)用方向即為VR產(chǎn)品，目前產(chǎn)品正在研發(fā)階段，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)就會(huì)有產(chǎn)品成功量產(chǎn)供應(yīng)臺(tái)VR品牌廠，并建構(gòu)Micro LED完整供應(yīng)鏈。