Micro LED巨量轉移技術：材料世界網

Micro LED具有優異的顯示功能、低耗能與產品生命週期長等優點，被視為下世代的顯示技術。但在產品製造技術開發上，仍有許多挑戰需克服。本文介紹目前Micro LED在磊晶與元件製作、巨量轉移、固晶接合、全彩化以及缺陷檢修等製程上所面臨的問題。同時針對Micro LED量產的最大瓶頸—巨量轉移技術，代表性廠商LuxVue Technology、X-Celeprint與eLux的轉移機制與問題進行分析。

本文將從以下大綱，詳細說明Micro LED巨量轉移技術。

‧前言

‧Micro LED商品化的問題與挑戰

　1. 磊晶與元件製作

　2. 巨量轉移

　3. 全彩化技術

　4. 固晶接合

　5. 缺陷檢修技術

‧巨量轉移的製程技術瓶頸

　1. LuxVue Technology的靜電吸附技術

　2. X-Celeprint公司的凡得瓦力轉印

　3. eLux公司的流體組裝技術

‧材化所在巨量轉移製程用之黏膠材料的開發現況

‧結語

【內文精選】

Micro LED的尺寸為傳統LED的1/100，藉由LED晶片結構設計薄膜化、微小化以及陣列化，LED的應用可從傳統LCD背光源應用的配角，變成每一個LED晶片即是一個顯示畫素，躍升為Micro LED顯示器的主角，如圖一所示。Micro LED顯示技術，在對比度、能耗、反應時間等均優於LCD和OLED（表一）。整體來說，Micro LED不但厚度比LCD、OLED更薄，與OLED的特性比較，更具有卓越的發光能效、高解析度、操作溫度範圍廣、產品生命週期長等優勢，因此Micro LED被視為是新一代顯示技術。

Micro LED為跨領域技術，應用端也有許多想像空間，除了穿戴式裝置、室內顯示螢幕外，頭戴式顯示器(HMD)、抬頭顯示器(HUD)、車尾燈、AR/VR、投影機以及光療等產品的應用，都是相當具有前景的發展方向。依據市調機構Yole公司的分析報告預測，微發光二極體顯示器(Micro LED Display)產品將於2019年量產上市，其產品應用將從智慧手錶逐年滲透至電腦資訊產品、電視，乃至於智慧型手機，預估2019~2023年，每年皆有2~3倍的高成長，2023年產量可達2.48億台（圖三）。

Micro LED商品化的問題與挑戰

Micro LED具有優異的特性與龐大的潛在市場，但目前在產品製造生產技術上仍有許多困難挑戰，包括：磊晶、元件製作、巨量轉移(Mass Transfer)、固晶接合、全彩化、面板缺陷檢修等問題，等待克服，茲摘要說明如下。

2. 巨量轉移

利用微機電陣列技術進行晶片取放(Pick and Place)，可應用在尺寸大於10 μm以上之LED晶片轉移，但轉移設備的精準度、穩定度以及轉移速率皆有待評估。雖然仍持續有各種新的巨量轉移技術被發表，包括：機械式的頂針對位轉移、彈性印模轉印、雷射輔助轉移、超音波輔助轉移與流體組裝等，表二所示為n-Technology公司針對各種轉移機制所做的評比，其中雷射輔助和超音波輔助轉移，即使獲得很高評價，但因相關設備價格昂貴，且尚未有產業應用實績，技術的不確定性仍高。

表二、各種巨量轉移技術的特性比較

傳統的LED取放技術，取放速率是技術瓶頸所在，其取放速率每小時可轉移25,000個晶片，而一台高解析度(1,440 × 2,560)智慧型手機面板需由約1,100萬個Micro LED晶片組成，估計完成全數晶片的拾取轉移約需19天，完全不具量產性。

針對此一Micro LED顯示器所衍生出來的特有巨量轉移製程技術，也是目前MicroLED顯示器能否商品化最大的變數。如上節所述，許多廠商與研究機構皆提出創新的巨量轉移機制，嘗試來解決此一棘手問題，進而在Micro LED產業搶得先機。以下將針對LuxVue Technology、X-Celeprint與eLux三家代表性公司的巨量轉移技術做進一步的分析。在目前仍無任何巨量技術進入生產驗證的情況下，這三家公司的後續發展是相對具有優勢，有機會在巨量轉移技術商業化應用上拔得頭籌…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。