揭開“新視界”序幕：Micro LED廠商如何跨越成本、良率瓶頸？

次世代顯示技術Micro LED成為今年Touch Taiwan智慧顯示展中最大焦點，隨著去年揭開Micro LED元年的序幕，今年各大廠展示了許多模擬情境、前瞻應用，2022年無疑是承接起后的關鍵一年。

在技術不斷突破的狀況下，Micro LED廠商已經逐漸跨越眼前的“成本”和“良率”兩座大山，迎向Micro LED眼中的“新視界”。

Micro LED制程主要分為磊芯片生長、芯片制造、薄膜制程、巨量轉移、檢測與修復。由于移除LED的封裝及基板，留下磊晶薄膜，Micro LED芯片更輕薄短小，提供各種顯示器的像素尺寸。

同時，Micro LED也繼承LED的優點，擁有高解析度、高亮度、高壽命、色域更寬、自發光特性、更低的功耗，以及更好的環境穩定性，適合未來智慧顯示應用，例如車用、AR眼鏡、穿戴式設備等。

▲ Micro LED技術。（Source：科技新報制圖）

跟傳統LED制程相比，磊芯片成長、Micro LED芯片制造、薄膜制程這幾個步驟，只需要改造設備，就可用于Micro LED制造，反倒巨量轉移、檢測與修復較困難。其中，巨量轉移、檢測與修復，以及紅光Micro LED發光效率都是目前技術上的瓶頸，也是影響成本跟良率的關鍵，一旦將這些問題各個擊破，降低成本，就有機會往量產邁進。

▲ Micro LED制程及瓶頸。（Source：科技新報制圖）

“新視界”障礙之一：巨量轉移

由于磊晶基板的厚度比芯片尺寸還大，Micro LED必須以巨量移轉的方式，將芯片剝離、置于暫存基板，再將Micro LED轉移至最終電路板或TFT版上?，F階段較主要的巨量轉移技術，包括流體組裝、激光轉移、拾取放置技術（Stamp Pick&Place）等。

▲ 巨量轉移示意圖。（Source：科技新報制圖）

拾取放置技術利用微機電陣列技術進行芯片取放，不過傳統的LED取放技術因為取放速率較慢，使成本較高；至于激光轉移，通過激光束將Micro LED從原始基板快速、大規模轉移Micro LED到目標基板。

TrendForce集邦咨詢分析師楊富寶指出，以往傳統拾取技術由于速度較慢、成本較高，業界一直難以量產，所以這一年內，技術已經從傳統拾取慢慢轉為高精度、速度較快的激光轉移，有助于降低成本。

至于流體組裝技術，則利用熔融焊料毛細管的介面，在組裝時可由流體懸浮液體充當介質，對電極進行機械和電器連接，快速將Micro LED捕獲及對準至焊點上，做法成本較低、也可以實現高速組裝。最近華為積極布局Micro LED技術，從專利資訊來看，極可能是采流體組裝技術。

▲ 主流巨量轉移比較表。（Source：科技新報制圖）

“新視界”障礙之二：檢測與修復

雖然巨量轉移一直是量產化的關鍵，但后續檢測與修復Micro LED芯片的重要性，其實不亞于巨量轉移。

目前業界最常用兩種方式，分別是光致發光測試（PL）及電致發光測試（EL）。PL特點是在不接觸、不損壞LED芯片的情況下進行測試，但測試效果不如EL；相反地，EL通過通電測試LED芯片，可找出更多缺陷，但可能因接觸而造成芯片損傷。

再來，Micro LED芯片過小，難以適用于傳統測試設備，不管用EL、PL測試都可能出現檢測效率不佳的狀況，極需克服的部分。至于修復部分，Micro LED廠商則通過紫外線照射維修技術、激光融斷維修技術、選擇性拾取維修技術、選擇性激光維修技術及備援電路設計方案。

“新視界”障礙之三：紅光Micro LED芯片

最后是顯示器顏色本身，以Micro LED來說，比起藍、綠色，紅色是最難顯示的顏色，成本也相對較高。目前業界使用氮化物半導體，來生產藍光、綠光Micro LED，紅光Micro LED必須混合多種材料系統，或采用磷化物半導體生產。

然而，在磊晶過程中可能產生顏色均勻度問題，不同半導體材料結合會增加全彩Micro LED的生產難度和制造成本，切割芯片過程中也可能導致發光效率變差，更不用說隨著尺寸縮小，磷化物Micro LED芯片的效率將顯著降低，加上半導體制程中需混合設備，所以復雜、耗時、成本昂貴，良率更是難以提升。

▲ Porotech的InGaN紅光Micro LED顯示器。（Source：科技新報）

因此，部分廠商從材料本身改進，像Micro LED公司Porotech發表全球第一套氮化銦鎵（InGaN）基的紅光Micro LED顯示器，意味著三種顯示器都使用InGaN做為顯示材料，不受限于任何基板。另外，Micro LED大廠JBD過去致力于AlGaInP基紅光Micro LED技術，最近也宣布達成50萬nits超高亮度紅光Micro LED量產。

雖然我們已經迎來Micro LED元年，但許多問題仍需要時間慢慢解決，目前已經看到應用的起頭，相信待巨量轉移、檢測維修、發光效率等瓶頸一一克服后，有望實現Micro LED商用化，未來不管在車用屏幕、大型顯示屏幕、AR/VR設備、高解析度穿戴產品等，都能看到Micro LED帶來的應用。（來源：科技新報）

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