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Micro LED商业化之路好波折

发布时间:2019/6/17 14:17:51   编辑:hxr
提要: 从2014年苹果收购Micro LED新创公司LuxVue以来,被喻为次世代显示技术的Micro LED从萌芽期正式进入成长期,并吸引全球厂商持续投入资源研发,但许多技术障碍与设备限制仍难以克服,导致生产成本始终难以降低, Micro LED在商业化的路上仍是走走停停。
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从2014年苹果收购Micro LED新创公司LuxVue以来,被喻为次世代显示技术的Micro LED从萌芽期正式进入成长期,并吸引全球厂商持续投入资源研发,但许多技术障碍与设备限制仍难以克服,导致生产成本始终难以降低, Micro LED在商业化的路上仍是走走停停。

Micro LED不只亮度与对比效果超越OLED,又具备反应迅速、低功耗与高可靠度特性,若成功导入行动装置与汽车应用,前景可说一片看好。 然而,Micro LED制造流程繁琐,使用的原材料、制程耗材、生产设备、检测仪器及辅助治具等,需求规格严谨且精密度相对严格。

Micro LED 晶圆制造

Micro LED与LED同样都以磊晶硅晶圆为基础,然而Micro LED磊晶的需求远比传统LED来得严苛。 Micro LED芯片大小不超过100微米,仅是传统LED芯片的1%,因此磊晶的波长一致性至关重要,晶圆若有不平整,可能导致芯片缺陷,增加后续制程开销。 不过现有的磊晶硅晶圆生产设备多为生产传统LED晶圆而制,几乎无法满足Micro LED晶圆的要求。 再者,磊晶晶圆上的芯片制程也相当关键,可能影响到后续的晶圆结合与转移等制程。

为突破生产限制,多家磊晶制程MOCVD设备厂商与芯片厂合力发展Micro LED芯片,以提升芯片的效率与质量,同时加速生产放量。 例如AIXTRON在今年一月宣布与台湾镎创科技签订Micro LED的生产合作协议,Veeco则与德国Micro LED技术厂商ALLOS合作。

Micro LED 转移技术

若要制作Micro LED显示器,需先将Micro LED芯片从蓝宝石基板移除,转移至另一个暂存基板上,再视功能与目的需求移到不同的背板上。 由于芯片极小且数量庞大,转移过程倍加困难,如果使用传统的取放技术来转移上百万颗LED,势必极为耗时又提高生产成本。 为加速转移过程,目前已有多家厂商研发各种转移技术,如Pick & Place转移、流体组装、雷射转印等。 除此之外,要将Micro LED芯片放置到目标基板上并准确排列,也是一项困难的挑战。 为了满足不同转移方法的需求,芯片厂商必须与转移技术厂密切合作,才能提升总体良率与效率。

针对现有各转移方案的优势与劣势,TrendForce旗下LEDinside分析指出,Pick & Place转移技术可应用在10微米以上的芯片产品,但转移效率、精准度与稳定度相对较低, eLux等厂商采用的流体组装技术虽然转移速度较快,但因过程中可能导致芯片损毁,因此无法保证良率,而索尼以及新创公司如Uniqarta、QMAT等使用的雷射转印技术,有机会可以转移尺寸小于10微米的芯片,而且精准度提升, 但设备成本相对也较高。

为了维系目前在Micro LED技术的领先优势,许多品牌厂商都与巨量转移技术开发商结盟,例如苹果收购LuxVue、欧司朗与X-Celeprint合作等。 Rohinni则与设备厂商K&S合作开发巨量转移解决方案,并与京东方成立合资公司,以借力其在放置(placement)技术的优势。

此外,近期美国专利商标局也公布,苹果获得Micro LED芯片转移和结构技术专利,让附带有金属薄膜层的Micro LED结构能够更容易大批量转移和组装到目标接收基板上,这是Micro LED显示器最具挑战的生产过程之一, 也证明苹果在Micro LED技术上仍默默的开发与布局。

Micro LED 检测与其他

检测也是制程中的重要环节,在生产过程中必须持续检测Micro LED芯片功能是否正常,以确保芯片效率并提高整体良率,若检测到瑕疵就必须维修,但芯片微小化同样加深检测困难度,因此各家设备厂商正致力研发更有效及精准的解决方案。

另外,背板材质、全彩解决方案与驱动IC设计也是Micro LED显示器的生产瓶颈。 业界厂商积极进行供应链的垂直整合并策略联盟,带领Micro LED显示器迈向实际应用。 然而,在Micro LED正式迈向商业化之前,仍有待更创新的技术发展来解决生产制程中的难题,以求降低生产成本跟加速量产速度。

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