巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)在2022年可能量產(chǎn)

Micro LED是新一代顯示技術(shù)，比現(xiàn)有的OLED技術(shù)亮度更高、發(fā)光效率更好、但功耗更低。2017年5月，蘋果已經(jīng)開始新一代顯示技術(shù)的開發(fā)。2018年2月，三星在CES 2018上推出了Micro LED電視。巨量轉(zhuǎn)移有解 Micro LED拚2022年量產(chǎn)。今年Micro LED大概也只能多走那么一小步，因?yàn)樗且婚T非常仰賴基礎(chǔ)科學(xué)與系統(tǒng)整合經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)，除了不斷實(shí)作外，沒有快捷方式可走。所以2020年真正的Micro LED顯示產(chǎn)品，依然不會進(jìn)入終端市場。

回顧一下去年的進(jìn)度。在2019年，陸續(xù)進(jìn)行的結(jié)盟與合作，以及更多顯示業(yè)者宣布投入研發(fā)，是去年最重要的產(chǎn)業(yè)進(jìn)展。盡管有少數(shù)的新創(chuàng)業(yè)者聲稱取得新的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，但仍未有實(shí)際導(dǎo)入量產(chǎn)的成果，因此仍是處于研發(fā)的早期階段。但這些結(jié)盟策略與新業(yè)者的投入，意味著技術(shù)的可行性已被確認(rèn)，不再是「評估中」的項(xiàng)目，而是要真槍實(shí)彈投入資本的商業(yè)項(xiàng)目。例如臺灣的錸寶與镎創(chuàng)共同發(fā)展Micro LED的穿戴產(chǎn)品;工研院攜手聚積、欣興電子、镎創(chuàng)，推出拼貼式小間距Micro LED顯示器;晶電與中國利亞德成立利晶微電子合資公司，發(fā)展Mini與Micro LED的顯示解決方案。

此外，日本的JDI也宣布投入Micro LED的研發(fā)，并鎖定汽車的顯示應(yīng)用;LG也首次展示Micro LED的顯示技術(shù);中國的康佳也發(fā)表了Micro LED大型顯示器系列產(chǎn)品。

巨量轉(zhuǎn)移有譜 量產(chǎn)時(shí)間將落在2022年

雖然都是原型展示與策略發(fā)布，但有了更多資金與業(yè)者的投入，Micro LED的發(fā)展進(jìn)度也就更加明確化，從去年的幾家業(yè)者的發(fā)言，就可窺知一二。例如友達(dá)表示，Micro LED約在2年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);晶電也認(rèn)為能在2021年之后進(jìn)入量產(chǎn);LG同樣也規(guī)劃在2年后量產(chǎn)。而歸納主要業(yè)者的進(jìn)度，目前最可能的大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)間，將會是在2022年。既然量產(chǎn)的時(shí)間被明確化，代表量產(chǎn)的挑戰(zhàn)也有了應(yīng)對的方法，換句話說，就是Micro LED的巨量轉(zhuǎn)移流程已不再是問題，目前只待良率提升而已。更具體的講，現(xiàn)階段就是要專注在設(shè)備的建置與生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)教，量產(chǎn)的方法算是找到了。

目前市場幾個(gè)較具商用潛力的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，仍是以采用應(yīng)力吸附并轉(zhuǎn)移的方式為主，盡管單次吸附的晶粒數(shù)量較少，但可支持的晶粒尺寸卻更小，同時(shí)也更精確，若透過可擴(kuò)展的架構(gòu)來實(shí)施，商用量產(chǎn)的機(jī)會非常大。以隆達(dá)為例，除了在晶粒的微型化上著墨外，也已研發(fā)出自有的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。根據(jù)該公司的說法，其是采用靜電轉(zhuǎn)移的應(yīng)力方式，把晶粒從基板上取下，并進(jìn)行后續(xù)的轉(zhuǎn)移。而工研院在今年CES 2020所展示的拼裝型Micro LED顯示模塊，是使用新一代RGB三色晶粒巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的全彩顯示面板，轉(zhuǎn)移的良率達(dá)到99%以上。該技術(shù)是由「巨量微組裝產(chǎn)業(yè)推動(dòng)聯(lián)盟」(CIMS)所共同研發(fā)，而其轉(zhuǎn)移的技術(shù)基礎(chǔ)也是使用應(yīng)力原理。

美國新創(chuàng)公司Rohinni，是目前最受注目的Micro LED技術(shù)供貨商，該公司不僅與中國京東方合作，成立Micro LED的合資公司，也與其他領(lǐng)域的業(yè)者，共同推動(dòng)Micro LED新型應(yīng)用。而其最受關(guān)注的，就是專利的高速高量產(chǎn)的貼合技術(shù)。

臺灣一家新創(chuàng)公司Mikro Mesa Technology，去年也宣布成功開發(fā)新的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，聲稱能夠轉(zhuǎn)移直徑3微米(um)的LED晶粒，他們使用一種「無壓合低溫鍵結(jié)」技術(shù)，能夠提高良率、降低成本，且單次轉(zhuǎn)移尺寸接近4吋，一次可完成數(shù)百萬顆以上的轉(zhuǎn)移，并可進(jìn)行多次多色的轉(zhuǎn)移，增加了大尺寸全彩色顯示器的量產(chǎn)性。該公司目前正與中國大陸面板廠中電熊貓合作，預(yù)計(jì)兩年后推出產(chǎn)品。其他如友達(dá)、镎創(chuàng)、晶電、LG、首爾半導(dǎo)體和三星等，都已宣布自行研發(fā)巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)，并陸續(xù)展示相關(guān)的樣品，其中首爾半導(dǎo)體還透過子公司Seoul Viosys，進(jìn)行小批的量產(chǎn)。但整體來說，都不外乎采用吸附、貼合的方式。顯見使用這類以基礎(chǔ)力學(xué)原理為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)移技術(shù)，在設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)良率方面較合乎量產(chǎn)的需求。

大型顯示先發(fā) 車用與穿戴式后至

至于終端應(yīng)用方面，從目前的發(fā)展來看，先攻大尺寸的戶外與商用顯示，已成為業(yè)界的普遍共識，尤其是傳統(tǒng)的顯示業(yè)者。例如三星、LG和Snoy等，就先推出超大型的商用與戶外Micro LED顯示方案。這類顯示方案嚴(yán)格來說，還不屬于真正Micro LED顯示的等級，它其實(shí)是一種拼接型的LED顯示屏。它透過極小的「間隔」來拼接模塊化的LED屏幕，使之看起來沒有接縫，非常適合大型的戶外或商業(yè)顯示用途。這種拼接顯示器的晶粒尺寸大約在50～100微米左右，間距則約百微米，分辨率并不細(xì)致，但同樣保有LED高亮度與高反應(yīng)速度的特性，若從遠(yuǎn)距觀看，仍具有相當(dāng)?shù)母偁幜?。而且其采用拼接的型式，也有易于搭配環(huán)境的優(yōu)勢。

例如三星在CES 2020所展示的新一代「The Wall」顯示器，其尺寸達(dá)到了292吋，且換算的分辨率來到了8K的等級，此外也有使用玻璃背板，尺寸為75吋與93吋的主動(dòng)式Micro LED顯示產(chǎn)品，更重要的是，LED本身晶粒的尺寸也持續(xù)縮小。

LG的「Real Micro LED Display」，的顯示尺寸達(dá)到145吋，采48片LTPS面板拼接而成，且LG聲稱晶粒尺寸小于50μm;Sony則展示了220吋的顯示產(chǎn)品，換算分辨率來到了4K。臺灣工研院的Micro LED顯示模塊也是采用拼接式的架構(gòu)，但它是全球首款直接以Micro LED芯片，巨量轉(zhuǎn)移到PCB載板上的Micro LED顯示模塊。其利用15個(gè)小尺寸的Micro LED模塊(100μm的RGB芯片)，拼接成30 x 30公分的Micro LED顯示器，而分辨率為480 x 480畫素(pixel)。同樣著眼于高亮度與廣視角的特性，多家的顯示業(yè)者都正積極發(fā)展車用的Micro LED顯示方案，主要的應(yīng)用場景為汽車的車載信息系統(tǒng)顯示屏。包含臺灣的友達(dá)、群創(chuàng)，以及日本的JDI都正積極研發(fā)相關(guān)的技術(shù)，其中友達(dá)與群創(chuàng)都以展示過原型樣品，友達(dá)更預(yù)計(jì)會在5年內(nèi)量產(chǎn)。

不同于大尺寸顯示有較長的觀看距離，因此車用的Micro LED顯示器必須在分辨率上有相對應(yīng)的提升，因此量產(chǎn)的難度大，同時(shí)研發(fā)的時(shí)程也較長，預(yù)估至少要到2023年之后，才會有更明確的商用時(shí)程。除了車用顯示之外，穿戴式裝置與其他新興的顯示應(yīng)用也會是Micro LED的試金石。該領(lǐng)域目前投入的業(yè)者有錸寶與Luumii等，前者主攻智慧表與智能手環(huán)顯示，后者則是聚焦消費(fèi)型的特殊顯示應(yīng)用。

對于智慧表與手環(huán)這類的穿戴式裝置來說，Micro LED最大的優(yōu)勢還是在足以匹敵日照的高亮度特性，以及極輕薄的顯示結(jié)構(gòu)。再者，就是僅作為顯示信息的用途，并不需要太高階的色彩與分辨率，因此只要整體的生產(chǎn)成本能夠滿足系統(tǒng)商的需求，Micro LED就有機(jī)會可以進(jìn)入穿戴式裝置市場。

如果從制程的角度來看，那Micro LED真的堪稱是一種革命性技術(shù)，因?yàn)橐昝赖闹圃觳⒔M合數(shù)千萬顆微米級的LED晶粒，這幾乎是不可能的任務(wù)。但現(xiàn)在看來，卻是有機(jī)會做到的。但若從應(yīng)用的角度來看，那Micro LED真的沒有任何一點(diǎn)革命的成分，因?yàn)樗皇茄匾u了既有的顯示思維，再加上更好的規(guī)格而已，并沒有增添其他新意。尤其在當(dāng)前的主流的LCD與OLED顯示技術(shù)已十分成熟的前提下，強(qiáng)硬的布局成本極高的Micro LED，就顯得非常不合理。

Micro LED顯示其實(shí)還有很多的應(yīng)用值得探索，不見得非得要在傳統(tǒng)的顯示應(yīng)用上打轉(zhuǎn)，Rohinni與科嘉的合資企業(yè)Luumii，就把Micro LED用于筆記本電腦鍵盤背光，以及標(biāo)志照明的應(yīng)用上。透過Micro LED體積小和功耗低的特性，讓系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)人員可以有不同的顯式設(shè)計(jì)思考。「顯示技術(shù)的革命才剛剛開始」一位產(chǎn)業(yè)界的先進(jìn)如此說，而這句話套在Micro LED技術(shù)上是一點(diǎn)都沒錯(cuò)。經(jīng)過這幾年的演進(jìn)，Micro LED真的還是在剛剛要起步的階段，但它更夠不夠資格被稱作革命?這就是必須要問的問題。尋找創(chuàng)新應(yīng)用和發(fā)展差異化，將是Micro LED顯示技術(shù)接下來最重要的課題，如果不能有更寬廣和更具突破性的應(yīng)用思維，那么Micro LED恐怕會只停留在非常局限的領(lǐng)域，而臺灣顯示產(chǎn)業(yè)所期待的愿景，將會很難實(shí)現(xiàn)。