2016年6月，索尼在InfoComm展和德國(guó)IFA展上以“改頭換面”地推出了“CLEDIS”顯示技術(shù)。這是索尼繼2012年，沉寂了幾年之后，再次推出了基于Micro LED技術(shù)的產(chǎn)品。在蘋果和索尼等大牌廠商的推動(dòng)下，Micro LED的相關(guān)技術(shù)壁壘似乎已經(jīng)被攻破，正在進(jìn)入“量產(chǎn)”階段。

Micro LED的發(fā)展概況

Micro LED技術(shù)，即LED微縮化和矩陣化技術(shù)。指的是在一個(gè)芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，如LED顯示屏每一個(gè)像素可定址、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮，可看成是戶外LED顯示屏的微縮版，將像素點(diǎn)距離從毫米級(jí)降低至微米級(jí)。而Micro LED display，則是底層用正常的CMOS集成電路制造工藝制成LED顯示驅(qū)動(dòng)電路，然后再用MOCVD機(jī)在集成電路上制作LED陣列，從而實(shí)現(xiàn)了微型顯示屏，也就是所說的LED顯示屏的縮小版。

Micro LED受到業(yè)界的關(guān)注是近幾年的事情，但其實(shí)Micro LED的發(fā)展已經(jīng)走過了十多年的歷史。據(jù)悉，最早可以追溯到2001年。下面例舉幾個(gè)在Micro LED發(fā)展進(jìn)程中有較大突破的研究成果。

2001年，日本的Satoshi Takano團(tuán)隊(duì)公布的一組micro-LED陣列。該陣列采用無源驅(qū)動(dòng)方式，且使用打線連接像素與驅(qū)動(dòng)電路，并將紅綠藍(lán)三個(gè)LED芯片放置在同一個(gè)硅反射器上，通過RGB的方式實(shí)現(xiàn)彩色化。

同年，H. X. Jiang團(tuán)隊(duì)也做出了一個(gè)無源矩驅(qū)動(dòng)的10×10 micro-LED array。這個(gè)陣列創(chuàng)新性的使用四個(gè)公共n電極和100個(gè)獨(dú)立p電極。并采用復(fù)雜的版圖設(shè)計(jì)以盡量最優(yōu)化連線布局。

H. X. Jiang團(tuán)隊(duì)的10×10 陣列連線布局

2006年，香港科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)公布同樣采用無源驅(qū)動(dòng)，使用倒裝焊技術(shù)集成Micro LED陣列。

香港科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)成果展示

2008年，Z. Y. Fan團(tuán)隊(duì)公布另一個(gè)無源驅(qū)動(dòng)的120×120的微陣列，其芯片尺寸為3.2mm×3.2mm，像素尺寸為20×12μm，像素間隔為22μm。同年，Z. Gong團(tuán)隊(duì)采用相同的技術(shù)，做出了藍(lán)光（470nm）micro-LED陣列和UV micro-LED（370nm）陣列，并成功通過UV LED陣列激發(fā)了綠光和紅光量子點(diǎn)證明了量子點(diǎn)彩色化方式的可行性。

 UV micro-LED 陣列

另一個(gè)團(tuán)隊(duì)，B. R. Rae則成功集成了 Si-CMOS 電路，該電路可為UV LED提供合適的電脈沖信號(hào)，并集成了SPAS （single photo avalanche diode ）探測(cè)器，主要應(yīng)用于在便攜式熒光壽命讀寫器。

Micro-LED 陣列與Si-CMOS的集成

2009年，香港科技大學(xué)Z. J. Liu所在團(tuán)隊(duì)利用UV micro-LED陣列激發(fā)紅綠藍(lán)三色熒光粉，得到了全彩色的微LED顯示芯片。

2010年，Z. J. Liu團(tuán)隊(duì)又分別利用紅綠藍(lán)三種LED外延片制備出360 PPI的微LED顯示芯片，并把三個(gè)芯片集成在一起實(shí)現(xiàn)了世界上首個(gè)去背光源化的全彩色微LED投影機(jī)。

世界上首個(gè)去背光源的全彩色micro-LED投影機(jī)

隨后，Z. J. Liu所在的香港科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)合力將微LED顯示的分辨率提高到1700 PPI，像素點(diǎn)距縮小到12微米，采用無源選址方式+倒裝焊封裝技術(shù)。與此同時(shí)他們還成功制備出分辨率為846 PPI的WQVGA 有源選址微LED顯示芯片，并在該芯片中集成了光通訊功能。

正是在各個(gè)研發(fā)組織和品牌廠商的大力推動(dòng)下，Micro LED的技術(shù)壁壘被不斷突破。但是，Micro LED技術(shù)離大規(guī)模應(yīng)用，還有一段距離。Micro LED最關(guān)鍵的“巨量轉(zhuǎn)移”（Mass Transfer）技術(shù)，可以說是現(xiàn)階段開發(fā)Micro LED 最難克服的環(huán)節(jié)，要將幾十上百萬的超微小LED芯片搬移至IC或基板上，這不是一件輕易可以之完成的事情。芯片搬動(dòng)技術(shù)，一次搬運(yùn)數(shù)百萬顆超小LED芯片，尚有門檻要克服。另外包括電路驅(qū)動(dòng)、色彩轉(zhuǎn)換、檢測(cè)、晶圓波長(zhǎng)均勻度等，也都是尚待突破的技術(shù)瓶頸。

Micro LED發(fā)展的兩大方向

盡管Micro LED離真正的大規(guī)模量產(chǎn)，仍有一段距離，但作為下一代顯示技術(shù)，它的出現(xiàn)被認(rèn)為可以與OLED分庭抗禮，未來甚至有可能取代當(dāng)前主流小間距的格局。

理論上Micro LED可以適用于制造成任何尺寸的應(yīng)用產(chǎn)品，但當(dāng)前Micro LED分別走向了兩個(gè)方向：一是以蘋果為代表的穿戴類消費(fèi)品；二是以索尼為代表的大熒幕。

Micro LED承繼了 LED 的特性，優(yōu)點(diǎn)包括低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、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 LCD 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，且解析度可達(dá) 1500 PPI(像素密度)，相當(dāng)于 Apple Watch 採(cǎi)用 OLED 面板達(dá)到 300 PPI 的 5 倍之多。另外，具有較佳的材料穩(wěn)定性與無影像烙印也是其優(yōu)勢(shì)之一。正是藉由整合LuxVue 技術(shù)，蘋果可望為旗下穿戴式裝置、手機(jī)等產(chǎn)品提高屏幕亮度，并降低電池能耗、延長(zhǎng)續(xù)航力，為硬件裝置拓展創(chuàng)新可能。

不過，與OLED相比，Micro LED也有其短板，那就是難以做成卷曲和柔性顯示。OLED的柔性顯示前景很好，對(duì)Micro LED來說做成卷曲和柔性都顯得比較困難。

如果說Micro LED的出現(xiàn)挑戰(zhàn)了OLED，另一方面，以索尼為代表的大屏方向，則直接威脅了當(dāng)前主流的小間距LED。

小間距發(fā)展到今天，雖然在技術(shù)上和市場(chǎng)都已經(jīng)較為成熟，但目前主流的小間距產(chǎn)品主要在P1.6、P1.5、P1.2，要制造P1以下的小間距LED顯示屏，目前已遇到技術(shù)與成本瓶頸，即使有個(gè)別LED顯示屏廠可生產(chǎn)P1以下顯示屏，也都無法量產(chǎn)，這個(gè)缺口正是micro-LED的機(jī)會(huì)。不過，也有人認(rèn)為，技術(shù)和成本問題同樣也是困擾Micro LED，擺在它面前的一道難題。索尼的“CLEDIS”價(jià)格是當(dāng)前高端小間距產(chǎn)品的3~5倍，正是這個(gè)原因，所以才導(dǎo)致索尼目前還無法量產(chǎn)。

需要指出來的是，Micro LED被視為下一代顯示技術(shù)，除了蘋果的穿戴式裝置、索尼的大屏顯示外，還有車尾燈、無線光通訊 Li-Fi、AR／VR、投影機(jī)等，相當(dāng)具前景的發(fā)展方向。

未來Micro-LED能否取代小間距？

一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，盡管Micro LED看起來發(fā)展前景無限，但國(guó)內(nèi)大陸的廠商對(duì)此似乎并不是特別感興趣。目前國(guó)內(nèi)積極布局，押寶Micro LED的多是臺(tái)灣廠商，如晶電、隆達(dá)；面板雙虎友達(dá)、群創(chuàng)均等。其他也在 Micro LED 爭(zhēng)戰(zhàn)行列的國(guó)際大廠商包括三星、樂金、日亞化學(xué)、夏普等，而從英國(guó)史崔克萊大學(xué)(University of Strathclyde)拆分出來的公司 mLED、美國(guó)德州理工大學(xué)(Texas Tech University)、法國(guó)原子能署電子暨資訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(Leti)、從伊利諾大學(xué)(University of Illinois)分拆出來的 X-celeprint 也都積極研發(fā) Micro LED 技術(shù)。

國(guó)內(nèi)廠商的“觀望態(tài)度”，原因是當(dāng)然是多方面的，但主要還是體現(xiàn)在技術(shù)和工藝制造問題。

畢竟，Micro LED不僅轉(zhuǎn)移技術(shù)門檻高，Micro LED 要達(dá)到 RGB 三色 LED 自發(fā)光，又以紅光 LED 最具難度。另外，LED 晶片以現(xiàn)有制程微縮也已達(dá)極限，要微縮到 Micro LED 的微米等級(jí)，需要全新的生產(chǎn)制程技術(shù)，與當(dāng)前既然的生產(chǎn)工藝流程截然不同。

而且，Micro LED 良率對(duì)顯示技術(shù)來說絕對(duì)是關(guān)鍵，從前端磊晶制程開始就必須有所調(diào)整，到后端轉(zhuǎn)移過程，以及面板、驅(qū)動(dòng) IC 等一系列技術(shù)都要有完整配套考量。

更重要的是，Micro LED 技術(shù)對(duì)現(xiàn)有廠商所造成的沖擊，可以稱得上是“破壞式”創(chuàng)新，將顛覆現(xiàn)有的供應(yīng)鏈，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性改變。Micro LED 牽涉產(chǎn)業(yè)范圍十分廣泛，包括了 LED、面板、驅(qū)動(dòng) IC、設(shè)備與材料等領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn) Micro LED 技術(shù)無法只憑單打獨(dú)斗或壓低成本就能做到，畢竟供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都有技術(shù)瓶頸待突破，彼此應(yīng)串聯(lián)合作、打團(tuán)體戰(zhàn)，才能加速推動(dòng)發(fā)展加以實(shí)現(xiàn)。而這，恐怕就是讓國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠商“望而卻步”的根本原因。

然而，傳統(tǒng) LED 在顯示技術(shù)中扮演背光角色，而隨著技術(shù)的發(fā)展，顯示技術(shù)從背光轉(zhuǎn)成自發(fā)光型態(tài)，包括有機(jī)發(fā)光二極體（OLED）、Micro LED 等技術(shù)類型已是大勢(shì)所趨。

OLED 技術(shù)發(fā)展多時(shí)，相關(guān)專利多半已由韓廠商所掌握，若現(xiàn)在才投入發(fā)展恐怕難以追趕，而 Micro LED 技術(shù)則開啟了另一發(fā)展空間。面對(duì)如此形勢(shì)，LED企業(yè)是繼續(xù)觀望，還是毅然決然投入到Micro LED的研發(fā)生產(chǎn)中，可能事關(guān)企業(yè)的未來發(fā)展。

目前，市場(chǎng)上除索尼以外，尚未有使用Micro-LED的燈板或顯示屏。但隨著Micro LED技術(shù)壁壘不斷被攻破，未來Micro LED能否代替小間距，這點(diǎn)讓我們拭目以待。