近年來許多廠商紛紛展出MicroLED顯示器,，在該顯示技術(shù)量產(chǎn)之前,，MiniLED做為L(zhǎng)CD顯示器的背光應(yīng)用產(chǎn)品將會(huì)率先上市。然而，這波LED的微型化趨勢(shì)掀起的不僅是顯示技術(shù)的革命,，也將為智能車頭燈的應(yīng)用帶來更多可能性,。

　　這幾年發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)的微小化，掀起一陣顯示器產(chǎn)品的革命,。直下式微型LED背光模組能提供LCD TV更細(xì)膩的區(qū)域調(diào)光技術(shù)(Local Dimming),，更能提升影像對(duì)比與高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)。在索尼(Sony)推出8K×2K 10公尺寬的超大LED顯示屏幕CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)之后,，三星(Samsung)也不示弱地推出146英寸4K×2K The WALL LED顯示屏幕,。甚至今年首先在瑞士蘇黎世推出Onyx品牌，也推出了10公尺寬5公尺高并具備4K×2K分辨率的Cinema LED Screen,，企圖逐步取代投影式的D-Cinema,。

　　在中小尺寸方面，友達(dá)光電(AUO)推出了8英寸1280×480的MicroLED顯示器,，而和蓮光電(Jasper Display)則推出0.7英寸的硅基背板供MicroLED單色可達(dá)1920×1080的超高分辨率,，可應(yīng)用在AR/VR、HUD,、HMD與智能車頭燈等領(lǐng)域,，顛覆將LED做為傳統(tǒng)照明光源的印象。

　　MicroLED/MiniLED應(yīng)用大不同

　　在風(fēng)起云涌的潮流中,，這些新型態(tài)微型發(fā)光二極管都被冠以MicroLED之名而風(fēng)行一時(shí),，但是LED大小將造成應(yīng)用端極不一樣的面貌，對(duì)技術(shù)的挑戰(zhàn)也有截然不同的難度,。尤其是將巨量的微型LED轉(zhuǎn)移(Mass Transfer)至基板的技術(shù),，更是一大挑戰(zhàn)。因此或許可以將微型LED從尺寸做進(jìn)一步的分類,，以利更深一層的探討,。目前業(yè)界常見的分法是：若LED尺寸在100μm以上歸類為MiniLED，若是LED尺寸小于100μm則歸類為MicroLED,。

　　以100μm做為分界的原因多少與傳統(tǒng)LED制程相關(guān),。傳統(tǒng)LED制程以藍(lán)寶石為基板，其微小化目前只能做到5mil×6mil,，亦即127μm×152μm,，當(dāng)尺寸再往下縮，藍(lán)寶石基板的良率就會(huì)變差,。因此MicroLED大多以非藍(lán)寶石的基板做開發(fā),，例如AUO以LTPS背板開發(fā)8英寸全彩的顯示幕，和蓮光電則以硅基背板開發(fā)出0.55英寸以及0.7英寸的MicroLED等開發(fā)套件,。MicroLED與MiniLED的應(yīng)用面截然不同,，MiniLED大多應(yīng)用在大尺寸的直下式背光模組或是直視型顯示器,，而MicroLED則大多在小尺寸的顯示應(yīng)用，各有各的技術(shù)復(fù)雜度與挑戰(zhàn),。

　　高亮度優(yōu)勢(shì)助MicroLED對(duì)抗OLED

　　MicroLED因其高亮度,、低功耗特色在近幾年受到業(yè)界的矚目。原本有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)已在AR眼鏡,、手機(jī)面板與智能手表等小尺寸應(yīng)用上,，已有不錯(cuò)的成績(jī)。但是在室外的強(qiáng)光環(huán)境,，有時(shí)其顏色亮度表現(xiàn)不如預(yù)期,。隨著MicroLED的技術(shù)趨近成熟，由于MicroLED結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，加上無機(jī)材質(zhì),、無殘影與壽命長(zhǎng)、低功耗與高亮度的優(yōu)勢(shì),，讓該技術(shù)成為能與OLED競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù),，LEDinside更在2018年4月大膽宣稱MicroLED即將變成AR顯示器產(chǎn)業(yè)的新主流。

　　任何顯示技術(shù)想要應(yīng)用在AR眼鏡,，重點(diǎn)在于輕薄短小,。過去的AR眼鏡,，結(jié)構(gòu)上多以液晶屏幕(Liquid-Crystal Display, LCD)或LCoS(Liquid Crystal on Silicon)顯示面板加上光源為主,，體積與功耗往往成為限制，難以突破,。OLED是一種自發(fā)光的材料,，系統(tǒng)架構(gòu)上比LCD或LCoS面板加背光源來的簡(jiǎn)單，讓AR/VR眼鏡可以更輕巧,，但是在室外的環(huán)境使用-穿透式(See Through)應(yīng)用上,，亮度則仍略嫌不足。但是以VR全罩式,、非穿透式應(yīng)用上,，OLED仍有其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。MicroLED跟OLED一樣也是自發(fā)光源,，因此系統(tǒng)架構(gòu)上跟OLED都比傳統(tǒng)LCD/LCoS搭配光源的設(shè)計(jì)來的簡(jiǎn)單許多,，不僅體積縮小，光效率也提升很多,。但是MicroLED比起OLED在亮度上更加明亮,，加上功耗低的優(yōu)點(diǎn)，在穿透式應(yīng)用上,，已呈現(xiàn)對(duì)OLED逼宮的效果,。

　　建立完整生態(tài)圈　巨量轉(zhuǎn)移良率提升

　　目前做為最微小型的MicroLED的驅(qū)動(dòng)背板專注于1英寸以下的硅基背板,，這是利用臺(tái)灣多年的半導(dǎo)體技術(shù)為深厚的基底，以SRAM為基本的畫素單位,，數(shù)位式的調(diào)變控制(Pulse-Width Modulation, PWM),，控制畫素(Pixel)的on/off跟不同的功率輸出階層(有點(diǎn)像顯示器的Gray Scale Level)。其中國(guó)內(nèi)的Jasper Display以其LCoS對(duì)基板SRAM的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),，轉(zhuǎn)而幫助配合廠商開發(fā)MicroLED專用驅(qū)動(dòng)背板,。但是過程其實(shí)突顯了MicroLED產(chǎn)業(yè)必須是個(gè)宏大的生態(tài)體系，因?yàn)楣杌嘲迦绾稳ソY(jié)合MicroLED在一個(gè)小于1英寸的硅基背板上,，如何巨量轉(zhuǎn)移兩百萬顆MicroLED而且還要有很高的良率,，這都不是單一廠商可以完成的，至少目前還沒有看到這樣有野心的廠商,。

　　因此做為提供硅基背板與控制器的公司,，必須與有能力生產(chǎn)μm等級(jí)的LED芯片廠商配合，雙方找出合作的基礎(chǔ),，讓MicroLED的晶粒大小與硅基背版畫素的Pixel大小相當(dāng),，好讓彼此的結(jié)合能做到一對(duì)一的絕配。這樣硅基背板若是1920×1080結(jié)合上同等大小的MicroLED就能達(dá)到單色1920×1080的MicroLED顯示芯片,，讀者可以想像這好比一個(gè)小于1英寸的超高精細(xì)1920×1080的顯示屏幕,。光是如何巨量轉(zhuǎn)移結(jié)合就是目前許多新創(chuàng)公司的研究題目，英國(guó)公司Plessey就是這樣的MicroLED巨量轉(zhuǎn)移公司,，其實(shí)該公司的技術(shù)應(yīng)該不叫巨量轉(zhuǎn)移,，因?yàn)樗抢眠^去長(zhǎng)年在精細(xì)的Printer Head的控制，加上劍橋大學(xué)的技術(shù)轉(zhuǎn)移,，Plessey用磊晶成長(zhǎng)GaN于硅晶圓的技術(shù),，在微小的空間制作出百萬顆等級(jí)的MicroLED晶圓，然后將MicroLED晶圓與硅基背板做結(jié)合,，即可瞬間將200萬顆的MicroLED結(jié)合到小于一英寸的硅基控制背板,。這樣的技術(shù)一般稱為Monolithic MicroLED，亦即單一成形的MicroLED晶圓貼合技術(shù),。這樣就克服了巨量轉(zhuǎn)移過程中的損耗產(chǎn)生的良率問題,，也節(jié)省轉(zhuǎn)移的時(shí)間跟成本。以小于一英寸的MicroLED顯示芯片而言,，似乎Monolithic MicroLED是唯一可行的量產(chǎn)技術(shù),，目前在德國(guó)及美加都有類似的公司開發(fā)這Monolithic MicroLED的技術(shù)。

　　如何讓單色的MicroLED形成全彩又是另一個(gè)挑戰(zhàn),。簡(jiǎn)單來說可以用量子點(diǎn)(QDs)或是熒光玻璃片(PG)來讓MicroLED混色,，以四個(gè)像素為一個(gè)全彩的基礎(chǔ)，若是要追求亮度,，就以RGBG作為這四個(gè)像素的組成,。若要顏色好,，就以RGRB當(dāng)作這四個(gè)像素的組合。因此原本單色1920×1080的MicroLED就會(huì)變成960×540的全彩MicroLED,，因?yàn)?×2的像素變成了全彩的單元,。

　　MicroLED搶攻智能車頭燈市場(chǎng)

　　超微小自發(fā)光的MicroLED已經(jīng)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用革命。首先對(duì)高發(fā)光效率,、高亮度與低功耗對(duì)AR與HUD的應(yīng)用生態(tài)帶來新的沖擊,，改變過去未能達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而取代OLED成為新寵兒,。另外一個(gè)全新的應(yīng)用變革則是一個(gè)比較無法聯(lián)想的領(lǐng)域—智能車頭燈,。

　　智能矩陣車頭燈Smart Matrix Headlights或許不是新聞，過去德州儀器(TI)也曾搭配激光光源推廣其DMD技術(shù),。傳統(tǒng)車頭燈演進(jìn)從鹵素?zé)鬑ID到發(fā)光效率更好的LED車燈,，但是都還是基礎(chǔ)發(fā)光效率的進(jìn)步，投射出的光型沒有變化,。智能頭燈指的是光源可以切割成許多單元,，單元可獨(dú)立控制，因此可以針對(duì)路況做出智能的判斷與調(diào)控,。所以DMD就提供了一個(gè)可以切割許多單元控制的反射介面,。但是DMD還是需要激光光源與相對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件，不僅效率降低,、系統(tǒng)也變得復(fù)雜,。當(dāng)自發(fā)光源MicroLED正逐步取代LCD/LCoS等需要額外光源跟光學(xué)元件的投影技術(shù)在AR應(yīng)用之際，MicroLED也出現(xiàn)在智能頭燈的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)藍(lán)圖,，企圖取代需要較復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的DMD+光源的解決方案,。

　　MicroLED在智能頭燈的技術(shù)門檻，主要在于亮度夠不夠,。由于MicroLED越小顆、發(fā)光效率越差,，因此AR顯示器所使用的MicroLED顯然在亮度尚無法滿足車燈所需,，必須用更大的電流與適當(dāng)?shù)木Я４笮〔⑶野l(fā)光效率更好的MicroLED。所以在智能頭燈應(yīng)用的MicroLED就不需要超高分辨率,，也不用全彩,，而是要去找出發(fā)光效率與體積的最佳組合的大小。

　　2018年OSRAM公布其1,024顆MicroLED(從尺寸看應(yīng)該是MiniLED)的Eviyos智能頭燈,，這相對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的LED車頭燈已經(jīng)是數(shù)百倍的倍數(shù)數(shù)量,。所以Eniyos的車燈能投影呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的影像與文字示范。將來大電流的驅(qū)動(dòng),、適當(dāng)尺寸高效率的MicroLED,，應(yīng)該能提供兼顧亮度與分辨率的智能車頭燈,。

　　智能車頭燈有趣的應(yīng)用是車輛以相機(jī)(Camera)、光達(dá)(LiDAR),、紅外線與雷達(dá)等等不同的偵測(cè)組合,，全時(shí)偵測(cè)前方路況，若偵測(cè)到行人或?qū)ο蜍囕v,，車輛的智能處理器會(huì)根據(jù)專家系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)與智能,，控制矩陣式頭燈的每個(gè)MicroLED亮度，避免炫光直接照到其他駕駛的眼睛,。另外,，智能矩陣頭燈還能將斑馬線投射到前方道路，以表示禮讓行人,；或是投射提醒大貨車的顯示標(biāo)志,、路面狀況等等。一旦能夠大量制造生產(chǎn),，這個(gè)以MicroLED為核心的智能矩陣頭燈將會(huì)為交通安全帶來巨大的正面影響,。

　　臺(tái)廠LED技術(shù)領(lǐng)先　開創(chuàng)藍(lán)海市場(chǎng)有望

　　臺(tái)灣靠著半導(dǎo)體技術(shù)在IT產(chǎn)業(yè)建立了無可取代的重要地位，雖然IT代工的OEM/ODM利潤(rùn)不斷被侵蝕,，臺(tái)積電在晶圓上下游產(chǎn)業(yè)仍然占據(jù)無法撼動(dòng)的龍頭地位,。當(dāng)臺(tái)灣LED產(chǎn)業(yè)面臨中國(guó)的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)威脅，勢(shì)必要走出不一樣的藍(lán)海策略,。

　　最近透過MiniLED與MicroLED的研發(fā)與應(yīng)用熱潮,，臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)再度領(lǐng)先在這個(gè)潮流的前端。其中在微小尺寸的MicroLED顯示器,，臺(tái)灣Jasper Display與客戶合力開發(fā)的MicroLED顯示器屢屢出現(xiàn)在國(guó)際大展,，并吸引其他國(guó)際大廠慕名前來開發(fā)智能車頭燈等MicroLED應(yīng)用。除了MicroLED的應(yīng)用外,，也將其硅基背板與控制器技術(shù)發(fā)展成X-on-Silicon的數(shù)位異質(zhì)整合應(yīng)用平臺(tái),。若是在硅基背板上結(jié)合反射式液晶就成為傳統(tǒng)熟知的LCoS面板，可應(yīng)用于高階顯示器,、高分辨率的3D打印機(jī)(3D Printer)或是做為SLM(Spatial Light Modulator),、應(yīng)用在醫(yī)學(xué)以及3D立體顯示的應(yīng)用,。最近更有廠商以MEMS的Micro-Mirror微結(jié)構(gòu)結(jié)合硅基背板平臺(tái),，開發(fā)出類似德州儀器的DMD芯片。唯有不斷的以創(chuàng)新精神去開發(fā)出藍(lán)海的應(yīng)用才是臺(tái)灣廠商能靈活的在中國(guó)低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)實(shí)困境中脫穎而出,，創(chuàng)造出臺(tái)灣特有的附加價(jià)值與貢獻(xiàn),。