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揭开“新视界”序幕：Micro LED厂商如何跨越成本、良率瓶颈？

近眼显示

2022-08-24

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次世代显示技术Micro LED成为今年TouchTaiwan智慧显示展中最大焦点，随着去年揭开Micro LED元年的序幕，今年各大厂展示了许多模拟情境、前瞻应用，2022年无疑是承接起后的关键一年。在技术不断突破的状况下，Micro LED厂商已经逐渐跨越眼前的“成本”和“良率”两座大山，迎向Micro LED眼中的“新视界”。

Micro LED制程主要分为磊芯片生长、芯片制造、薄膜制程、巨量转移、检测与修复。由于移除LED的封装及基板，留下磊晶薄膜，Micro LED芯片更轻薄短小，提供各种显示器的像素尺寸。

同时，Micro LED也继承LED的优点，拥有高解析度、高亮度、高寿命、色域更宽、自发光特性、更低的功耗，以及更好的环境稳定性，适合未来智慧显示应用，例如车用、AR眼镜、穿戴式设备等。

▲ Micro LED技术。（Source：科技新报制图）

跟传统LED制程相比，磊芯片成长、Micro LED芯片制造、薄膜制程这几个步骤，只需要改造设备，就可用于Micro LED制造，反倒巨量转移、检测与修复较困难。其中，巨量转移、检测与修复，以及红光Micro LED发光效率都是目前技术上的瓶颈，也是影响成本跟良率的关键，一旦将这些问题各个击破，降低成本，就有机会往量产迈进。

▲ Micro LED制程及瓶颈。（Source：科技新报制图）

“新视界”障碍之一：巨量转移

由于磊晶基板的厚度比晶粒尺寸还大，Micro LED必须以巨量移转的方式，将晶粒剥离、置于暂存基板，再将Micro LED转移至最终电路板或TFT版上。现阶段较主要的巨量转移技术，包括流体组装、激光转移、拾取放置技术（StampPick&Place）等。

▲ 巨量转移示意图。（Source：科技新报制图）

拾取放置技术利用微机电阵列技术进行芯片取放，不过传统的LED取放技术因为取放速率较慢，使成本较高；至于激光转移，透过激光束将Micro LED从原始基板快速、大规模转移Micro LED到目标基板。

TrendForce集邦科技分析师杨富宝指出，过往传统拾取技术由于速度较慢、成本较高，业界一直难以量产，所以这一年内，技术已经从传统拾取慢慢转为高精度、速度较快的激光转移，有助于降低成本。

至于流体组装技术，则利用熔融焊料毛细管的介面，在组装时可藉由流体悬浮液体当介质，对电极进行机械和电器连接，快速将Micro LED捕获及对准至焊点上，做法成本较低、也可以实现高速组装。最近华为积极布局Micro LED技术，从专利资讯来看，极可能是采流体组装技术。

▲ 主流巨量转移比较表。（Source：科技新报制图）

“新视界”障碍之二：检测与修复

虽然巨量转移一直是量产化的关键，但后续检测与修复Micro LED芯片的重要性，其实不亚于巨量转移。

目前业界最常用两种方式，分别是光致发光测试（PL）及电致发光测试（EL）。PL特点是在不接触、不损坏LED芯片的情况下进行测试，但测试效果不如EL；相反地，EL透过通电测试LED芯片，可找出更多缺陷，但可能因接触而造成芯片损伤。

再来，Micro LED芯片过小，难以适用于传统测试设备，不管用EL、PL测试都可能出现检测效率不佳的状况，极需克服的部分。至于修复部分，Micro LED厂商则透过紫外线照射维修技术、激光融断维修技术、选择性拾取维修技术、选择性激光维修技术及备援电路设计方案。

“新视界”障碍之三：红光Micro LED芯片

最后是显示器颜色本身，以Micro LED来说，比起蓝、绿色，红色是最难显示的颜色，成本也相对较高。目前业界使用氮化物半导体，来生产蓝光、绿光Micro LED，红光Micro LED必须混合多种材料系统，或采用磷化物半导体生产。

然而，在磊晶过程中可能产生颜色均匀度问题，不同半导体材料结合会增加全彩Micro LED的生产难度和制造成本，切割芯片过程中也可能导致发光效率变差，更不用说随着尺寸缩小，磷化物Micro LED芯片的效率将显著降低，加上半导体制程中需混合设备，所以复杂、耗时、成本昂贵，良率更是难以提升。

▲ Porotech的InGaN红光Micro LED显示器。（Source：科技新报）

因此，部分厂商从材料本身改进，像Micro LED公司Porotech发表全球第一套氮化铟镓（InGaN）基的红光Micro LED显示器，意味着三种显示器都使用InGaN做为显示材料，不受限于任何基板。另外，中国Micro LED大厂JBD过去致力于AlGaInP基红光Micro LED技术，最近也宣布达成50万nits超高亮度红光Micro LED量产。

虽然我们已经迎来Micro LED元年，但许多问题仍需要时间慢慢解决，目前已经看到应用的起头，相信待巨量转移、检测维修、发光效率等瓶颈一一克服后，有望实现Micro LED商用化，未来不管在车用屏幕、大型显示屏幕、AR/VR设备、高解析度穿戴产品等，都能看到Micro LED带来的应用。