Micro LED搶當下世代主流 仍有兩關要過

 當世界都在關注未來顯示發展趨勢時,Micro LED是最被看好的技術之一。Micro LED簡單來說是將LED微縮化和矩陣化的技術,將數百萬乃至數千萬顆小於100微米、比一根頭髮還細的LED RGB晶粒,排列整齊放置在基板上,具有高解析度、低功耗、高亮度、高對比、高色彩飽和度、反應速度快、厚度薄、壽命長等特性,功率消耗量只有LCD的10%、OLED的50%,技術挑戰性高但也被譽為下世代的主流顯示技術。

 Micro LED的種種優勢吸引全球各大廠爭相投入研發,在今年全球科技指標CES中,中國的華星光電和韓國的LG、三星等面板廠,都展出了將Micro LED轉移至玻璃基板上的產品,而工研院攜手LED驅動IC廠聚積、PCB廠欣興與半導體廠錼創,展出將Micro LED直接巨量轉移到PCB基板上的彩色Micro LED顯示器,最大困難在於技術上要克服PCB的高翹曲度,將極小的Micro LED巨量轉移上去,PCB基板的彎曲程度比晶片本身還大,而且不只放一片,而是要放幾千萬片,技術困難度自然遠比巨量轉移在平整的玻璃來得高,也藉此展現領先全球的技術實力。

 每當談到Micro LED時,一定會提到關鍵技術「巨量轉移」。和以LED作為顯示器背光不同,Micro LED螢幕直接以Micro LED晶粒做為顯示畫素,如何將數百萬甚至數千萬顆Micro LED晶粒正確且有效率的移動到目標基板上,是目前的一大技術挑戰。以4K2K電視為例,如欲以RGB Micro LED取代傳統液晶畫素,則需求高達2,400萬顆Micro LED,以傳統單一顆封裝技術方式,封裝2,400萬顆Micro LED則需2,400小時(UPH 10K設備),效率慢、成本高,最好的做法即是一次就能抓取大量LED晶粒,這就是所謂的巨量轉移。

 巨量轉移之所以困難,一是在於數量,即使一次轉移1萬顆,都還要做2,400次,二是在於良率,不只是大量抓好放上去,還要電流可以通過成功發亮,只要不小心稍微高一點、低一點,那一顆就壞掉了,也因此,在巨量轉移之後,如何更有效率的做巨量檢測,又是另一個關卡。

 Micro LED晶粒體積小,如何挑出缺陷晶粒之後有效維修並替換,也成了一項艱鉅任務。傳統LED的單顆檢測、修復技術已不敷使用,巨量檢測和修復技術的發展將成為未來Micro LED良率和速度提升的重要關鍵。總結來說,Micro LED要變成下一代主流,需先克服巨量轉移跟檢測這兩大關卡,不管是改善效率或良率,最終就是反應在價格上,以評斷有沒有辦法跟現有產品競爭。

 工研院在經濟部技術處科技專案支持下,歷經長時間研發Micro LED顯示螢幕良率已顯著提升,並與相關廠商合作完成將Micro LED巨量移轉到PCB這項獨步全球的創舉,具有製程成本低、模組化PCB可任意拼接成不同尺寸顯示面板的優點,因為投資太大,現階段玻璃基板超過120吋就到達生產極限,但模組化的PCB可拼成100、200吋,甚至是400吋,尺寸幾乎沒有上限。

 應用上,Micro LED對應不同場域也有不同的技術需求和基板,像是PCB基板應用在大型顯示器上,玻璃基板則對應目前一般小型顯示器,如手機、筆電,矽基板上則是要做微型顯示器,如Google眼鏡,或AR/VR裝置、智慧手錶等,雖然都是Micro LED,但在產品和市場應用上其實非常廣,有許多的可能性。

 事實上,Micro LED不僅是下世代顯示技術的關鍵,也是未來台灣切入顯示市場的大好機會。過去OLED技術多由韓廠把持,中國也砸下大量資金搶進,Micro LED是台灣在顯示產業扭轉局勢的關鍵。台灣的優勢在於產業鏈完整,不僅是全球數一數二的晶粒大國,還擁有世界第三大面板廠,即使未來韓國和中國大力投入Micro LED,對於生產設備成本上不打資金戰的Micro LED來說,台灣供應鏈的完整度跟靈活度能很好應變,我們可以找到Micro LED所需要的任何一個技術及最好的廠商,組成一個「國家隊」搶攻市場。

 目前工研院已鎖定車用顯示器以及MR和AR眼鏡做為下一階段的國家隊目標,Micro LED耐受度、可靠度、透明度以及對比度都好,所以電競螢幕、車載顯示器還有AR,是可以優先受惠的利基市場。以扎實技術當後盾,未來工研院將攜手更多台灣廠商率先搶進Micro LED,搶先在次世代顯示技術領域插旗。