显示技术开启新纪元 Micro LED助台商打破产业僵局
科技新报 2016/10/9 责任编辑:zhoujiale
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MicroLED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400ppi高像素密度，而錼创所开发的MicroLED技术，理想上可达1,500ppi以上甚至2,000ppi，能够因应虚拟现实（VR）显示器需求；亮度超过5,000nits，使画面在阳光下依然清晰可视；能耗仅占传统LCD10％，也比OLED能耗低了一半。其他包括LED尺寸可微缩到10μm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（MassTransfer）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0.5μm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MicroAssembly联盟即将成军
工研院也同样专注发展MicroLED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（640x360）等级，LED尺寸缩至10μm、间距12.8μm，近年来更持续提升分辨率，现单色已达qHD（960x540）。彩色RGBMicroLED方面，目前分辨率达100x100，LED尺寸10μm、间距19.2μm。
工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士指出，MicroLED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FCbonder整合，现阶段达到单色MicroLED每次转移54万颗，彩色MicroLED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MicroLED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”（MicroAssembly）技术，并计划于2016年10月中旬成立MicroAssembly联盟“CIMS”（ConsortiumforIntelligentMicroAssemblySystem）。
方彦翔表示，MicroLED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MicroAssembly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。
今年6月，在索尼推出MicroLED新作后，这项技术才真正进入了人们的视野。作为LCD、OLED的接班人，MicroLED的出现惊艳了整个市场，引起了巨大的讨论，甚至盖过了OLED是否会取代LCD的声音。
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（MicroLED）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。
MicroLED为何被看好成为新一代显示技术？
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）、MicroLED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MicroLED技术，进程会相对顺利些。
微发光二极体显示器（MicroLEDDisplay）为新一代的显示技术，结构是微型化LED阵列，也就是将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化，使其体积约为目前主流LED大小的1%，每一个画素都能定址、单独驱动发光，将画素点的距离由原本的毫米级降到微米级。
承继了LED的特性，MicroLED优点包括低功耗、高亮度、超高解析度与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等，其功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%。而与同样是自发光显示的OLED相较之下，亮度比其高30倍，且解析度可达1500PPI（像素密度），相当于AppleWatch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多，另外，具有较佳的材料稳定性与无影像烙印也是优势之一。
MicroLED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。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。
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MicroLED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400ppi高像素密度，而錼创所开发的MicroLED技术，理想上可达1,500ppi以上甚至2,000ppi，能够因应虚拟现实（VR）显示器需求；亮度超过5,000nits，使画面在阳光下依然清晰可视；能耗仅占传统LCD10％，也比OLED能耗低了一半。其他包括LED尺寸可微缩到10μm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（MassTransfer）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0.5μm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MicroAssembly联盟即将成军
工研院也同样专注发展MicroLED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（640x360）等级，LED尺寸缩至10μm、间距12.8μm，近年来更持续提升分辨率，现单色已达qHD（960x540）。彩色RGBMicroLED方面，目前分辨率达100x100，LED尺寸10μm、间距19.2μm。
工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士指出，MicroLED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FCbonder整合，现阶段达到单色MicroLED每次转移54万颗，彩色MicroLED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MicroLED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”（MicroAssembly）技术，并计划于2016年10月中旬成立MicroAssembly联盟“CIMS”（ConsortiumforIntelligentMicroAssemblySystem）。
方彦翔表示，MicroLED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MicroAssembly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。
就目前的情况看来，MicroLED的确有其被看好的理由，但未来想成为主流显示技术的话，需要跨过的难关还有很多。比如：技术发展成熟速度，应用范围的广度，以及最重要的成本控制都是不可避免要探讨的。因此，这条路想要走下去还有很长，可是竞赛却已经悄然开始。