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Micro LED 揭显示技术新页，跨领域串联推动商业化量产

Micro LED 揭显示技术新页，跨领域串联推动商业化量产

发布时间:2016-10-20

半导体行业观察LED 在传统液晶显示器（LCD）中做为背光应用，由于须通过偏光片、液晶、彩色滤光片等层层转换，以致效率耗损仅剩不到 8 ％，因而促使新兴显示技术崛起。其中，次世代显示技术微发光二极体（Micro LED）潜力备受看好，有望改善显示效率问题并开启无限应用空间，未来也将颠覆既有产业链结构，通过跨领域技术整合加以推动实现。对台厂来说挑战虽大，却也是打破产业成长僵局的契机。

台湾地区具产业优势，发展 Micro LED 技术创造附加价值

传统 LCD 采用冷阴极管（CCFL）或 LED 做为背光源，自有机发光二极体（OLED）技术出现后，显示技术开始转向自发光型态发展，接着量子点发光二极体（QLED）、Micro LED 技术也相继崛起。调研机构集邦科技绿能事业处协理储于超，近日出席 LEDinside 所举办的 LEDforum 时表示，韩系厂商将绝大部分资源投入开发 OLED 及 QLED 技术，台湾地区则拥有成熟完整的产业供应链包括 LED、面板、半导体等，若积极发展 Micro LED 技术，进程会相对顺利些。

Micro LED 显示技术若能实现，将大幅提升光效率、降低整体结构厚度，而制程也会有所简化。储于超以 55 寸 4K 电视为例，说明其像素尺寸为 200 µm x 200 µm，LED 采用 3030 封装规格，即 3,000 µm x 3,000 µm，两者面积相差 225 倍，而在 LED 点光源转换至面光源的过程当中，会造成效率大量耗损。在 Micro LED 显示技术下，LED 微缩至 50 µm x 50 µm 小于像素尺寸，可接合在 TFT 或 CMOS 基板上，实现每一点像素（pixel）定址控制及单点驱动发光。

储于超认为，Micro LED 除了显示应用外，还能创造更多附加价值，发展 OLED 或 TFT-LCD 难以进入的利基应用市场。LEDinside 依据市面上相关产品尺寸及 ppi 要求，推算出 LED 尺寸及像素数量，反映 LED 尺寸愈大、像素数量愈少的应用，实现商业化量产的速度可能相对较快。

▲ Micro LED 应用商业化量产速度（图片来源：LEDinside）

技术课题为关键，巨量转移讲求高良率与精准度

为了开发更好的显示技术解决方案，中国台湾半导体公司錼创科技（PlayNitride）成立两年以来，也积极开发 Micro LED 技术，并以“PixeLED”为名申请专利。该公司CEO李允立说明，Retina 显示器具有 400 ppi 高像素密度，而錼创所开发的 Micro LED 技术，理想上可达 1,500 ppi 以上甚至 2,000 ppi，能够因应虚拟现实（VR）显示器需求；亮度超过 5,000 nits，使画面在阳光下依然清晰可视；能耗仅占传统 LCD 10 ％，也比 OLED 能耗低了一半。其他包括 LED 尺寸可微缩到 10 µm 以下、快速切换 on／off，色域范围比 NTSC 标准高近 20 ％，以及实现可挠曲等特点。

錼创主要研发范畴涵盖磊晶、微小芯片到巨量转移（Mass Transfer）技术，其中又以巨量转移技术最具挑战。李允立强调，巨量转移技术讲求高良率及转移率，尤其对于显示行业来说，转移良率达 99 ％仍然不够，必须达到 99.9999 ％即“六个 9”的程度才算达标，而每颗芯片的精准度又必须控制在正负 0.5 µm 以内。正因为如此，李允立将巨量转移技术视为“艺术”（art），而并非以“科学”（science）角度看待。

不仅巨量转移技术有待突破，李允立也提出 LED 晶圆均匀度的重要性，期望达到无微粒（particle）、不必分 bin 的程度。此外，修复坏点、开发新基板、设计电路驱动、检测等，都是相当重要的技术课题。

跨领域串联共同作战，Micro Assembly 联盟即将成军

工研院也同样专注发展 Micro LED 及巨量转移技术，从 2009 年起经过多年研发，直到 2013 年出现技术突破，做到主动驱动、分辨率达 VGA（640 x 360）等级，LED 尺寸缩至 10 µm、间距 12.8 µm，近年来更持续提升分辨率，现单色已达 qHD（960 x 540）。彩色 RGB Micro LED 方面，目前分辨率达 100 x 100，LED 尺寸 10 µm、间距 19.2 µm。

工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士指出，Micro LED 最大精神在于巨量转移，无论哪种应用都需一次进行上万颗转移，精准度要求相当严格。工研院采用物理性转移方式，将所开发的巨量转移模组与量产设备 FC bonder 整合，现阶段达到单色 Micro LED 每次转移 54 万颗，彩色 Micro LED 每次转移 1 万颗，而过去三色转移良率不到 90 ％，现在均已提升至 99 ％以上。

在物联网（IoT）发展趋势下，未来穿戴式设备势必结合更多感测器，对空间需求也更为提高，而 Micro LED 间距足以整合许多元件，能在穿戴式设备、智能手机或其他应用中发挥优势，而这也是工研院正着重发展的“微组装”（Micro Assembly）技术，并计划于 2016 年 10 月中旬成立 Micro Assembly 联盟“CIMS”（Consortium for Intelligent Micro Assembly System）。

方彦翔表示，Micro LED 和微组装技术相当复杂，无法靠单一产业实现，因此必须跨领域串联半导体、面板、LED、系统整合等厂商，共同建立跨领域产业交流平台，将台湾地区打造成全球 Micro Assembly 产业链供货重镇。CIMS 将结合产官学研资源，不仅提供技术发展趋势及应用市场最新资讯，也提供快速试制服务、推动开发解决方案等。

Micro LED 应用想像空间广，结合各产业领域技术可望推动发展，加速实现各种可能应用。至于未来 Micro LED 能否成为主流显示技术，将取决于技术成熟速度，以及成本是否具竞争力。这场显示技术竞逐赛，就此展开。

（首图来源：Pixabay）

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