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MicroLED技術(shù)被炒得震天價(jià)響，儼然是次世代的顯示技術(shù)霸主，更是2018年的顯示明星。然而，目前MicroLED依然存在許多的難題，不管是制程技術(shù)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，或者是生產(chǎn)成本，都與大量商業(yè)應(yīng)用有著很大的距離，而其中一個(gè)最主要的挑戰(zhàn)，就是如何導(dǎo)入大量生產(chǎn)，以降低其制造成本，而此一環(huán)節(jié)被稱(chēng)為“巨量轉(zhuǎn)移”。

要理解巨量轉(zhuǎn)移，當(dāng)然要先知道什么是Micro LED，以及它跟傳統(tǒng)的LED有何不同之處。Micro LED的英文全名是“Micro Light Emitting Diode”，中文也就稱(chēng)作是微發(fā)光二極管，也可以寫(xiě)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(chēng)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(tái)廠晶電的定義為例，一般的LED晶粒是介于200～300微米（micrometer,μm），Mini LED（被稱(chēng)為Micro LED前身）約50～60微米，而Micro LED則是在15微米。

μLED完勝所有顯示技術(shù)，成本與量產(chǎn)是唯一挑戰(zhàn)

由于晶粒尺寸的差異，其各自的應(yīng)用也就有所不同。一般的LED芯片以照明與顯示器背光模塊為主；至于Mini LED則也將會(huì)運(yùn)用在背光應(yīng)用上，但會(huì)是在高階的消費(fèi)產(chǎn)品，或者是車(chē)用市場(chǎng)，如群創(chuàng)光電的AM miniLED就是運(yùn)用在車(chē)用顯示上；至于Micro LED，其應(yīng)用概念跟前兩者則完全不同，將會(huì)是一種全新的顯示技術(shù)，而它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象則會(huì)是OLED。

從技術(shù)規(guī)格與應(yīng)用概念來(lái)看，μLED在亮度、反應(yīng)速度、電耗與耐用度上皆完勝目前市面上的顯示技術(shù)，幾乎可以說(shuō)是具備完全取代LCD和OLED顯示的潛力，但唯一的問(wèn)題就是其生產(chǎn)成本與量產(chǎn)的能力。

目前μLED最大的生產(chǎn)挑戰(zhàn)就在于如何把巨量的微米等級(jí)的LED晶粒，透過(guò)高準(zhǔn)度的設(shè)備，將之布置在目標(biāo)基板或者電路上，而此一程序被稱(chēng)為巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer）。

事實(shí)上，巨量轉(zhuǎn)移是一個(gè)學(xué)術(shù)名詞，經(jīng)常用于物質(zhì)處理流程的工程設(shè)計(jì)上，它涉及物理系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)或粒子的擴(kuò)散和對(duì)流。

更具體的說(shuō)，巨量轉(zhuǎn)移是在描述一個(gè)化學(xué)或物理的機(jī)制，它是一種運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象，它意指大數(shù)量的點(diǎn)（分子或粒子）從某一端移動(dòng)到另一端。它可以是單一階段，或者多重階段，且涉及一個(gè)液體或者氣體的階段，有時(shí)候也可能在固體物質(zhì)中發(fā)生。

一個(gè)經(jīng)典的巨量轉(zhuǎn)移范例，就是水的“蒸發(fā)”，透過(guò)蒸發(fā)現(xiàn)象，能讓大量的水分粒子移動(dòng)到另一個(gè)物質(zhì)上，同理，擴(kuò)散也是如此。

如何搬運(yùn)數(shù)千萬(wàn)顆微米級(jí)LED晶粒的挑戰(zhàn)

而用在μLED的生產(chǎn)上，就是要把數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)千萬(wàn)顆微米級(jí)的LED晶粒正確且有效率的移動(dòng)到電路基板上。以一個(gè)4K電視為例，需要轉(zhuǎn)移的晶粒就高達(dá)2400萬(wàn)顆（以4000 x 2000 x RGB三色計(jì)算），即使一次轉(zhuǎn)移1萬(wàn)顆，也需要重復(fù)2400次。

臺(tái)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(zhǎng)吳志毅博士就表示：“目前LED與顯示面板的制程已相對(duì)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(jí)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(wèn)題，例如紅光LED微縮至微米級(jí)會(huì)有硅材質(zhì)易碎的問(wèn)題，但還是有法可行，唯有巨量轉(zhuǎn)移目前仍沒(méi)有一個(gè)好的解決方案。

就因?yàn)榫蘖哭D(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(píng)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(shí)很簡(jiǎn)單，就是產(chǎn)生一個(gè)作用力將μLED晶粒精準(zhǔn)的吸附起來(lái)，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(wèn)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(huà)，透過(guò)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(huì)非常昂貴，除非對(duì)于價(jià)格很不敏感的客戶(hù)和應(yīng)用，否則很難有商業(yè)發(fā)展的空間。

目前已有幾家業(yè)者宣布其在小尺寸面板上取得初步的成功，包含中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的镎創(chuàng)科技（PlayNitride）、晶電、蘋(píng)果收購(gòu)的LuxVue、日本的索尼，以及韓國(guó)的三星，但這些業(yè)者皆沒(méi)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(méi)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。

相較于μLED急需巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)來(lái)解決其量產(chǎn)的問(wèn)題，晶粒尺寸在50～60微米間的Mini LED則完全可使用既有的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)進(jìn)行量產(chǎn)，因此目前的LED制造商皆先選擇投入此一過(guò)渡的產(chǎn)品，甚至三星和索尼先前發(fā)表的Micro LED產(chǎn)品，可能都是屬于Mini LED等級(jí)并透過(guò)現(xiàn)有設(shè)備來(lái)生產(chǎn)的產(chǎn)品。

這些國(guó)際大廠頻頻的動(dòng)作當(dāng)然引來(lái)市場(chǎng)的關(guān)注，但在μLED技術(shù)的研發(fā)上中國(guó)臺(tái)灣其實(shí)并沒(méi)有落后，甚至還可能有超前的機(jī)會(huì)。臺(tái)工研院早在2009年就開(kāi)始投入μLED技術(shù)的研發(fā)，只是一開(kāi)始沒(méi)有要往主流顯示應(yīng)用發(fā)展，但隨著市場(chǎng)與技術(shù)的演進(jìn)，也逐漸意識(shí)到其市場(chǎng)的潛力。

“當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為OLED可以，LED也一定可以。”吳志毅博士說(shuō)道。

他指出，理論上，LED能夠取代目前所有的OLED顯示產(chǎn)品，唯一的問(wèn)題就是制造成本和所謂的C/P值，如果做出的產(chǎn)品售價(jià)居高不下而乏人問(wèn)津，那就沒(méi)有發(fā)展的價(jià)值。幾年前的OLED電視幾乎就是這樣的情形。

而對(duì)于巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，吳志毅博士則透漏，目前臺(tái)工研院也已有相關(guān)的解決方案，但他仍無(wú)法透漏相關(guān)的信息，僅回應(yīng)今年將會(huì)有相關(guān)的技術(shù)發(fā)表，請(qǐng)大家拭目以待。

但他認(rèn)為，目前巨量轉(zhuǎn)移最可行的制程還是在6吋到8吋晶圓上，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(guò)拼貼的方式來(lái)進(jìn)行，才能解決生產(chǎn)成本的問(wèn)題；至于使用的技術(shù)形式，則是會(huì)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(lái)轉(zhuǎn)移。

μLED應(yīng)用市場(chǎng)將呈現(xiàn)M型化發(fā)展

也由于轉(zhuǎn)移的技術(shù)不易，且產(chǎn)量和良率受限的緣故，因此μLED的應(yīng)用市場(chǎng)將會(huì)呈現(xiàn)M型化來(lái)發(fā)展，也就是先從極大和極小的兩個(gè)尺寸開(kāi)始，最后才會(huì)逐漸往數(shù)量最大的消費(fèi)性電子和電視的尺寸來(lái)發(fā)展。但能不能發(fā)展至主流消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場(chǎng)，甚至取代目前的OLED電視或LCD電視，則需視屆時(shí)的生產(chǎn)成本。

吳志毅博士表示，由于LED的特性就是發(fā)光面積小于元件面積，因此非常適合以拼接的方式來(lái)生產(chǎn)超大尺寸的顯示面板，尤其是戶(hù)外或者是公共空間的大尺寸顯示屏，再加上這些應(yīng)用對(duì)于價(jià)格的敏感度不高，因此將會(huì)是μLED顯示的第一個(gè)商用市場(chǎng)。

而接在超大尺寸之后，就會(huì)是超小型的顯示應(yīng)用，例如穿戴式和AR/VR裝置，尤其是AR和VR。吳志毅博士表示，μLED的高亮度、低功耗和高反應(yīng)速度特性，非常適用于這些應(yīng)用，不僅能克服日光下顯示的問(wèn)題，也能改善電耗，同時(shí)也能滿(mǎn)足游戲的高速顯示需求。

只不過(guò)吳志毅博士并不認(rèn)為μLED會(huì)大量進(jìn)入消費(fèi)性電子市場(chǎng)，尤其是一般的家用電視市場(chǎng)。他認(rèn)為，目前μLED的生產(chǎn)成本仍十分昂貴，就算制程成熟，也是會(huì)高于LCD面板甚多，就算顯示性能極佳，也不易說(shuō)服消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)，因此仍需一段時(shí)間來(lái)觀察。

但至少現(xiàn)在可以清楚的知道一件事，就是在巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)成熟之前，μLED的產(chǎn)品和應(yīng)用都距離實(shí)際商用市場(chǎng)十分遙遠(yuǎn)，最快也要等到今年下半年之后，才會(huì)有更具體的技術(shù)細(xì)節(jié)被揭露。而在那之前，所有關(guān)于μLED的一切，恐怕都只是個(gè)愿景和話(huà)題而已。

來(lái)源：臺(tái)灣聯(lián)合新聞網(wǎng)