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【中玻網(wǎng)】LED在傳統(tǒng)液晶顯示器(LCD)中做為背光應用,由于須通過偏光片、液晶、彩色濾光片等層層轉(zhuǎn)換,以致效率耗損僅剩不到8%,因而促使新興顯示技術崛起。其中,次世代顯示技術微發(fā)光二較體(Micro LED)潛力備受看好,有望改善顯示效率問題并開啟無限應用空間,未來也將顛覆既有產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu),通過跨領域技術整合加以推動實現(xiàn)。對臺廠來說挑戰(zhàn)雖大,卻也是打破產(chǎn)業(yè)成長僵局的契機。
寶島地區(qū)具產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,發(fā)展Micro LED技術創(chuàng)造附加價值
傳統(tǒng)LCD采用冷陰較管(CCFL)或LED做為背光源,自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系發(fā)光二較體(OLED)技術出現(xiàn)后,顯示技術開始轉(zhuǎn)向自發(fā)光型態(tài)發(fā)展,接著量子點發(fā)光二較體(QLED)、MicroLED技術也相繼崛起。調(diào)研機構(gòu)集邦科技綠能事業(yè)處協(xié)理儲于超,近日出席LEDinside所舉辦的LEDforum時表示,韓系廠商將絕大部分資源投入開發(fā)OLED及QLED技術,寶島地區(qū)則擁有成熟完整的產(chǎn)業(yè)供應鏈包括LED、面板、半導體等,若積較發(fā)展Micro LED技術,進程會相對順利些。
MicroLED顯示技術若能實現(xiàn),將大幅提升光效率、降低整體結(jié)構(gòu)厚度,而制程也會有所簡化。儲于超以55寸4K電視為例,說明其像素尺寸為200µmx200µm,LED采用3030封裝規(guī)格,即3,000µmx3,000µm,兩者面積相差225倍,而在LED點光源轉(zhuǎn)換至面光源的過程當中,會造成效率大量耗損。在MicroLED顯示技術下,LED微縮至50µmx50µm小于像素尺寸,可接合在TFT或CMOS基板上,實現(xiàn)每一點像素(pixel)定址控制及單點驅(qū)動發(fā)光。
儲于超認為,MicroLED除了顯示應用外,還能創(chuàng)造更多附加價值,發(fā)展OLED或TFT-LCD難以進入的利基應用市場。LEDinside依據(jù)市面上相關產(chǎn)品尺寸及ppi要求,推算出LED尺寸及像素數(shù)量,反映LED尺寸愈大、像素數(shù)量愈少的應用,實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的速度可能相對較快。
▲Micro LED應用商業(yè)化量產(chǎn)速度
技術課題為關鍵,巨量轉(zhuǎn)移講求高良率與準確度
為了開發(fā)更好的顯示技術解決方案,中國寶島半導體公司錼創(chuàng)科技(Play Nitride)成立兩年以來,也積較開發(fā)Micro LED技術,并以“PixeLED”為名申請專利。該公司CEO李允立說明,Retina顯示器具有400ppi高像素密度,而錼創(chuàng)所開發(fā)的Micro LED技術,理想上可達1,500ppi以上甚至2,000ppi,能夠因應虛擬現(xiàn)實(VR)顯示器需求;亮度超過5,000nits,使畫面在陽光下依然清晰可視;能耗僅占傳統(tǒng)LCD10%,也比OLED能耗低了一半。其他包括LED尺寸可微縮到10µm以下、快速切換on/off,色域范圍比NTSC標準高近20%,以及實現(xiàn)可撓曲等特點。
錼創(chuàng)主要研發(fā)范疇涵蓋磊晶、微小芯片到巨量轉(zhuǎn)移(Mass Transfer)技術,其中又以巨量轉(zhuǎn)移技術較有挑戰(zhàn)。李允立強調(diào),巨量轉(zhuǎn)移技術講求高良率及轉(zhuǎn)移率,尤其對于顯示行業(yè)來說,轉(zhuǎn)移良率達99%仍然不夠,必須達到99.9999%即“六個9”的程度才算達標,而每顆芯片的準確度又必須控制在正負0.5µm以內(nèi)。正因為如此,李允立將巨量轉(zhuǎn)移技術視為“藝術”(art),而并非以“科學”(science)角度看待。
不僅巨量轉(zhuǎn)移技術有待打破,李允立也提出LED晶圓均勻度的重要性,期望達到無微粒(particle)、不必分bin的程度。此外,修正壞點、開發(fā)新基板、設計電路驅(qū)動、檢驗等,都是相當重要的技術課題。
跨領域串聯(lián)共同作戰(zhàn),Micro Assembly聯(lián)盟即將成軍
工研院也同樣專注發(fā)展Micro LED及巨量轉(zhuǎn)移技術,從2009年起經(jīng)過多年研發(fā),直到2013年出現(xiàn)技術打破,做到主動驅(qū)動、分辨率達VGA(640x360)等級,LED尺寸縮至10µm、間距12.8µm,近年來更持續(xù)提升分辨率,現(xiàn)單色已達qHD(960x540)。彩色RGB Micro LED方面,目前分辨率達100x100,LED尺寸10µm、間距19.2µm。
工研院電光所微組裝系統(tǒng)部經(jīng)理方彥翔博士指出,MicroLED非常大精力在于巨量轉(zhuǎn)移,無論哪種應用都需一次進行上萬顆轉(zhuǎn)移,準確度要求相當嚴格。工研院采用物理性轉(zhuǎn)移方式,將所開發(fā)的巨量轉(zhuǎn)移模組與量產(chǎn)設備FCbonder整合,現(xiàn)階段達到單色Micro LED每次轉(zhuǎn)移54萬顆,彩色Micro LED每次轉(zhuǎn)移1萬顆,而過去三色轉(zhuǎn)移良率不到90%,現(xiàn)在均已提升至99%以上。
在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)發(fā)展趨勢下,未來穿戴式設備勢必結(jié)合更多感測器,對空間需求也更為提高,而Micro LED間距足以整合許多元件,能在穿戴式設備、智能手機或其他應用中發(fā)揮優(yōu)勢,而這也是工研院正著重發(fā)展的“微組裝”(Micro Assembly)技術,并計劃于2016年10月中旬成立Micro Assembly聯(lián)盟“CIMS”(Consortium for Intelligent Micro Assembly System)。
方彥翔表示,Micro LED和微組裝技術相當復雜,無法靠單一產(chǎn)業(yè)實現(xiàn),因此必須跨領域串聯(lián)半導體、面板、LED、系統(tǒng)整合等廠商,共同建立跨領域產(chǎn)業(yè)交流平臺,將寶島地區(qū)打造成大部分國家MicroAssembly產(chǎn)業(yè)鏈供貨重鎮(zhèn)。CIMS將結(jié)合產(chǎn)官學研資源,不僅提供技術發(fā)展趨勢及應用市場較新資訊,也提供快速試制服務、推動開發(fā)解決方案等。
Micro LED應用想像空間廣,結(jié)合各產(chǎn)業(yè)領域技術可望推動發(fā)展,加速實現(xiàn)各種可能應用。至于未來MicroLED能否成為主流顯示技術,將取決于技術成熟速度,以及成本是否具競爭力。這場顯示技術競逐賽,就此展開。
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