次世代顯示技術 Micro LED 成為今年 Touch Taiwan 智慧顯示展中最大焦點，隨著去年揭開 Micro LED 元年的序幕，今年各大廠展示了許多模擬情境、前瞻應用，2022 年無疑是承接起後的關鍵一年。在技術不斷突破的狀況下，Micro LED 廠商已經逐漸跨越眼前的「成本」和「良率」兩座大山，迎向 Micro LED 眼中的「新視界」。
Micro LED 製程主要分為磊晶片生長、晶片製造、薄膜製程、巨量轉移、檢測與修復。由於移除 LED 的封裝及基板，留下磊晶薄膜，Micro LED 晶片更輕薄短小，提供各種顯示器的畫素尺寸。
同時，Micro LED 也繼承 LED 的優點，擁有高解析度、高亮度、高壽命、色域更寬、自發光特性、更低的功耗，以及更好的環境穩定性，適合未來智慧顯示應用，例如車用、AR 眼鏡、穿戴式設備等。
▲ Micro LED 技術。（Source：科技新報製圖）
跟傳統 LED 製程相比，磊晶片成長、Micro LED 晶片製造、薄膜製程這幾個步驟，只需要改造設備，就可用於 Micro LED 製造，反倒巨量轉移、檢測與修復較困難。其中，巨量轉移、檢測與修復，以及紅光 MicroLED 發光效率都是目前技術上的瓶頸，也是影響成本跟良率的關鍵，一旦將這些問題各個擊破，降低成本，就有機會往量產邁進。
▲ Micro LED 製程及瓶頸。（Source：科技新報製圖）
「新視界」障礙之一：巨量轉移
由於磊晶基板的厚度比晶粒尺寸還大，Micro LED 必須以巨量移轉的方式，將晶粒剝離、置於暫存基板，再將 MicroLED 轉移至最終電路板或TFT版上。現階段較主要的巨量轉移技術，包括流體組裝、雷射轉移、拾取放置技術（Stamp Pick & Place）等。
▲ 巨量轉移示意圖。（Source：科技新報製圖）
拾取放置技術利用微機電陣列技術進行晶片取放，不過傳統的 LED 取放技術因為取放速率較慢，使成本較高；至於雷射轉移，透過雷射束將 Micro LED 從原始基板快速、大規模轉移 Micro LED 到目標基板。
TrendForce 集邦科技分析師楊富寶指出，過往傳統拾取技術由於速度較慢、成本較高，業界一直難以量產，所以這一年內，技術已經從傳統拾取慢慢轉為高精度、速度較快的雷射轉移，有助於降低成本。
至於流體組裝技術，則利用熔融焊料毛細管的介面，在組裝時可藉由流體懸浮液體當介質，對電極進行機械和電器連接，快速將 Micro LED 捕獲及對準至焊點上，做法成本較低、也可以實現高速組裝。最近華為積極佈局Micro LED技術，從專利資訊來看，極可能是採流體組裝技術。
▲ 主流巨量轉移比較表。（Source：科技新報製圖）
「新視界」障礙之二：檢測與修復
雖然巨量轉移一直是量產化的關鍵，但後續檢測與修復 Micro LED 晶片的重要性，其實不亞於巨量轉移。
目前業界最常用兩種方式，分別是光致發光測試（PL）及電致發光測試（EL）。PL 特點是在不接觸、不損壞 LED 晶片的情況下進行測試，但測試效果不如 EL；相反地，EL 透過通電測試 LED 晶片，可找出更多缺陷，但可能因接觸而造成晶片損傷。
再來，Micro LED 晶片過小，難以適用於傳統測試設備，不管用 EL、PL 測試都可能出現檢測效率不佳的狀況，極需克服的部分。至於修復部分，Micro LED 廠商則透過紫外線照射維修技術、雷射融斷維修技術、選擇性拾取維修技術、選擇性雷射維修技術及備援電路設計方案。
「新視界」障礙之三：紅光 Micro LED 晶片
最後是顯示器顏色本身，以 Micro LED 來說，比起藍、綠色，紅色是最難顯示的顏色，成本也相對較高。目前業界使用氮化物半導體，來生產藍光、綠光 Micro LED，紅光 Micro LED 必須混合多種材料系統，或採用磷化物半導體生產。
然而，在磊晶過程中可能產生顏色均勻度問題，不同半導體材料結合會增加全彩 Micro LED 的生產難度和製造成本，切割晶片過程中也可能導致發光效率變差，更不用說隨著尺寸縮小，磷化物 Micro LED 晶片的效率將顯著降低，加上半導體製程中需混合設備，所以複雜、耗時、成本昂貴，良率更是難以提升。
▲ Porotech 的 InGaN 紅光 Micro LED 顯示器。（Source：科技新報製圖）
因此，部分廠商從材料本身改進，像 Micro LED 公司 Porotech 發表全球第一套氮化銦鎵（InGaN）基的紅光 Micro LED 顯示器，意味著三種顯示器都使用 InGaN 做為顯示材料，不受限於任何基板。 另外，中國 Micro LED 大廠 JBD 過去致力於AlGaInP 基紅光 Micro LED 技術，最近也宣布達成 50 萬 nits 超高亮度紅光 Micro LED 量產。
雖然我們已經迎來 Micro LED 元年，但許多問題仍需要時間慢慢解決，目前已經看到應用的起頭，相信待巨量轉移、檢測維修、發光效率等瓶頸一一克服後，有望實現 Micro LED 商用化，未來不管在車用螢幕、大型顯示螢幕、AR / VR 設備、高解析度穿戴產品等，都能看到 Micro LED 帶來的應用。
本文與LEDFORUM 2022 Micro/ Mini LED顯示技術論壇合作
由TrendForce集邦科技主辦的LEDFORUM 2022將於9月13日登場，來自全球關鍵廠商的主講人與產業分析師，將在這場一年一度最大的Micro LED論壇中從技術、設備、市場、應用等多元的維度出發，全方位地剖析作為終極顯示技術Micro LED的現在與未來。
（首圖來源：科技新報）
