抱歉，又要接著談Micro-LED了。有關(guān)Micro-LED的話題，一篇文章豈能夠。昨日，我們談了Micro-LED的巨頭之爭，今天，我們將不吝筆墨，從技術(shù)層面談?wù)凪icro-LED的發(fā)展應(yīng)用軌跡。

什么是Micro-LED?

Micro LED的英文全名是「Micro Light Emitting Diode」，中文也就稱作是微發(fā)光二極管，也可以寫作「μLED」。 

與一般LED最大的不同之處，當(dāng)然是尺寸。 但是多少的尺寸才能稱作Micro LED，目前仍未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此都是制造商各自表述的情況。 以臺灣晶電的定義為例，一般的LED晶粒是介于200～300微米（micrometer, μm），Mini LED（被稱為Micro LED前身）約50～60微米，而Micro LED則是在15微米。 

Micro-LED制造難點

Micro LED主要生產(chǎn)工藝主要包括外延片生產(chǎn)、芯片制造、Thin-film工藝、巨量轉(zhuǎn)移、檢測與修復(fù)。其中，外延片生產(chǎn)、Micro LED芯片制造、Thin-film工藝跟傳統(tǒng)的LED生產(chǎn)比較相似，企業(yè)只需對設(shè)備稍加改造就可用于Micro LED制造環(huán)節(jié)。目前的制造難點主要集中在巨量轉(zhuǎn)移、檢測與修復(fù)方面以及驅(qū)動IC的設(shè)計和工藝上。

1巨量轉(zhuǎn)移

巨量轉(zhuǎn)移指將巨量的Micro LED芯片通過工程技術(shù)轉(zhuǎn)移到TFT基板上。轉(zhuǎn)移的難點在于芯片尺寸太小而數(shù)量又眾多。以一個3840*2160分辨率的TV屏幕為例，單個屏幕所需Micro LED芯片829.4萬個，需要轉(zhuǎn)移的紅綠藍(lán)子像素高達(dá)2488.2萬個，而每一個LED像素直徑又僅為30μm，目前設(shè)備加工速度約為25000個單位/小時，因此加工一個4K屏幕就需要1個多月。

此外，千萬級的RGB像素也給轉(zhuǎn)移過程中的良率控制帶來了很大的挑戰(zhàn)。仍以4K屏幕為例，為了將壞點控制在兩位數(shù)以內(nèi)，轉(zhuǎn)移的良率需要提高到99.9999%，這就需要Micro LED制程的設(shè)備的精密度需降到±0．5μm。但目前現(xiàn)況轉(zhuǎn)移設(shè)備（Pick ＆ Place）的精密度是±34μm （Multi－chipper Transfer），覆晶固晶機（Flip Chip Bonder）的精密度是±1．5μm （每次移轉(zhuǎn)為單一芯片） ，皆無法達(dá)到Micro LED巨量轉(zhuǎn)移的精密度規(guī)格需求。

臺灣的工研院目前也正在著手研發(fā)巨量轉(zhuǎn)移的相關(guān)技術(shù)，而主要負(fù)責(zé)的單位則是電子與光電系統(tǒng)研究所。 電光所所長吳志毅博士就表示：“目前LED與顯示面板的制程已相對成熟，最大的困難就在于如何將如此大量的μLED晶粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移。 ”

吳志毅博士指出，雖然生產(chǎn)微米級μLED晶粒不易，但仍是有設(shè)備可以做到，只是良率與產(chǎn)量的問題，例如紅光LED微縮至微米級會有硅材質(zhì)易碎的問題，但還是有法可行，唯有巨量轉(zhuǎn)移目前仍沒有一個好的解決方案。 

就因為巨量轉(zhuǎn)移的良率與效率具備很高的技術(shù)難度，因此目前包含蘋果、三星和索尼都正積極研究突破之道。

吳志毅博士表示，要達(dá)成巨量轉(zhuǎn)移的原理其實很簡單，就是產(chǎn)生一個作用力將μLED晶粒精準(zhǔn)的吸附起來，然后將之轉(zhuǎn)移到目標(biāo)背板上，再精準(zhǔn)的釋放。 而可以使用的原理有：真空、靜電、沾黏、UV和電子作用等。

關(guān)鍵的問題就在于良率可以達(dá)到多少，以及產(chǎn)能是否合乎成本。 如果不考慮產(chǎn)能的話，透過目前的轉(zhuǎn)移設(shè)備，如Pick-and-Place的方式，也是可以制作出μLED顯示面板，但其成本將會非常昂貴，除非對于價格很不敏感的客戶和應(yīng)用，否則很難有商業(yè)發(fā)展的空間。 

目前巨量轉(zhuǎn)移是各家企業(yè)突破的關(guān)鍵點。已有幾家業(yè)者宣布其在小尺寸面板上取得初步的成功，包含臺灣的镎創(chuàng)科技（PlayNitride）、晶電、蘋果收購的LuxVue、日本的索尼，以及韓國的三星，但這些業(yè)者皆沒有透露其轉(zhuǎn)移的形式與技術(shù)，當(dāng)然產(chǎn)量與產(chǎn)能也沒有公布。 而在今年CES 2018展上，三星展示的146吋Micro LED電視「The Wall」，其是使用模塊化拼接的方式，達(dá)成了大尺寸面板效果。 

近期英國企業(yè)Optovate Ltd.宣布他們在Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移方面取得了重大突破，他們開發(fā)了一種獨特的Micro-LED轉(zhuǎn)移技術(shù)，可以將Micro-LED從晶圓上提取到用于顯示和照明的背板上，實現(xiàn)精準(zhǔn)的光學(xué)陣列。由于沒有更多信息，我們無法了解具體技術(shù)細(xì)節(jié)，但是可以判斷，巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)取得突破也不遙遠(yuǎn)了。

2檢測與修復(fù)

由于單個LED芯片達(dá)到了微米級，一個5寸智能手機的Micro led顯示屏上需要轉(zhuǎn)移的LED芯片也將是數(shù)百萬。數(shù)百位顆微米級別的芯片轉(zhuǎn)移，良率和精度的控制都是目前的技術(shù)難點。另外，當(dāng)微米級的LED芯片發(fā)生損壞，如何在百萬級甚至千萬級的芯片中對壞點進(jìn)行檢測修復(fù)也是一大挑戰(zhàn)。

3驅(qū)動IC設(shè)計

CMOS提供上層LED像素的邏輯開關(guān)信號和電源，分別用于制作CMOS電路板和Micro-LED芯片陣列，通過高精度共晶焊工藝將兩者連接。其中的技術(shù)難點在于：1）高精度CMOS電路設(shè)計和加工；2）高精度共晶焊工藝控制，包括焊料選擇、焊球直徑控制和擴展控制，低溫共晶工藝。

Micro-LED的發(fā)展軌跡

根據(jù) DIGITIMES相關(guān)分析報告指出，雖然Micro LED顯示器產(chǎn)品的推出，具有技術(shù)與生產(chǎn)上的難度，但大多數(shù)產(chǎn)業(yè)觀察家認(rèn)為，首批商品化Micro LED顯示器產(chǎn)品將會在2020年上市。

至于最先上市的商品類型，將會取決于技術(shù)成熟度、OLED和量子點(Quantum Dots)等競爭性技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、業(yè)者市場策略、以及每項應(yīng)用對供應(yīng)鏈的特殊要求等多重因素間的復(fù)雜相互作用。

吳志毅博士認(rèn)為，目前巨量轉(zhuǎn)移最可行的制程還是在6寸到8寸晶圓上，并以小尺寸的顯示應(yīng)用為主，大尺寸的顯示應(yīng)用只能透過拼貼的方式來進(jìn)行，才能解決生產(chǎn)成本的問題；至于使用的技術(shù)形式，則是會是以吸附轉(zhuǎn)移的方式，也就是利用靜電、 凡得瓦力或其他的作用力來轉(zhuǎn)移。 Micro-LED的應(yīng)用市場將會呈現(xiàn)M型化來發(fā)展，也就是先從極大和極小的兩個尺寸開始，即先從戶外或公共空間的大尺寸顯示屏開始，接著是超小型如穿戴式和AR/VR裝置，最后才會逐漸往數(shù)量最大的消費性電子和電視的尺寸來發(fā)展。 但能不能發(fā)展至主流消費性電子產(chǎn)品市場，甚至取代目前的OLED電視或LCD電視，則需視屆時的生產(chǎn)成本。 

科技產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)Yole Developpement猜測，就短至中期而言，Micro LED技術(shù)會先行應(yīng)用在如擴增實境(AR)∕虛擬實境(VR)裝置的微型顯示器、抬頭顯示器(Head Up Display)，以及穿戴式裝置屏幕中。

至于智能型手機屏幕和電視產(chǎn)品，無論是在技術(shù)或供應(yīng)鏈要求上仍然充滿了困難。就目前而言，要組裝由2,500萬~1億顆個別Micro LED構(gòu)成的4K或8K顯示器，仍然會是極度復(fù)雜，并且需要超精確的生產(chǎn)線。預(yù)計，要完成一臺8K電視的組裝，將會需要超過150個工作日。

來源：廣東LED