Micro LED技術發展現況介紹

 

刊登日期:2021/4/5
  • 字級

吳耀庭、簡佩琪、陳品誠/工研院材化所
 
Micro LED具有優異的顯示功能、低耗能與產品壽命長等優點,被視為下世代的顯示技術。但在技術開發與產品製造上,仍有許多挑戰需克服。本文主要介紹Micro LED技術發展現況、市場趨勢與未來展望。
 
【內文精選】
前 言
顯示技術已成為我們日常生活不可或缺的一部分,其廣泛地應用於手機、電腦、電視及AR/VR顯示器等各種電子資訊產品。LCD及OLED為目前的主流產品技術。LCD的優勢在於製造技術成熟,在各種尺寸的顯示器應用上皆有其成本優勢;但受限於其為非自發光顯示機制,所以須搭載背光模組使用,因此在體積、耗電、對比與撓曲性受到限制。OLED為自發光型顯示機制,擺脫背光模組的限制,產品外觀輕薄、顯示對比佳,且可做成具撓曲折疊功能的軟性顯示器;但其最大問題在於元件老化與產品使用壽命,皆仍有待改善。全球顯示器產業每年的總產值高達1,200億美元,為了滿足消費者對於更好顯示品質的追求,新世代顯示技術的開發一直是科技發展的熱點之一。
 
Micro LED與Mini LED顯示技術
傳統LED受限於產品尺寸,在顯示技術上的應用主要做為LCD的背光源。但隨著LED製程技術的進步,元件可被微縮到250 μm以下的Mini LED尺寸,乃至於小於80 μm的微型發光二極體(Micro LED)(圖一),它在顯示器的應用領域由配角躍升為主角!藉由LED元件結構薄膜化、微小化以及陣列化的設計,在Micro LED與Mini LED顯示器上,每個元件做為一個顯示畫素,可被廣泛應用於各種產品(表一)。相較於Mini LED,Micro LED因元件尺寸更小,除了車載顯示器、電視、大型數位顯示器的產品應用外,更可對應到各種高解析度、可攜式或穿戴式的產品應用。
 
表一、各種Micro LED與Mini LED顯示的產品應用與技術規格
表一、各種Micro LED與Mini LED顯示的產品應用與技術規格
 
Micro LED的技術發展現況
Micro LED具有優異的特性,商品化可望帶來龐大的商機,國內外許多廠商與研究機構競相投入相關技術開發(表三),期望在Micro LED的產業發展取得一席之地。自從Sony在2012年發表Crystal LED Display原型,在55吋顯示器採用622萬顆Micro LED打造出高解析度的顯示畫素,為Micro LED商品化的競爭揭開序幕。而2014年蘋果公司收購Micro LED新創公司LuxVue,更為Micro LED技術的競爭,掀起另一波高潮。近年來投入研發的公司快速增加,亦不斷有各種令人驚豔的Micro LED顯示器原型(圖二)推出,但受限於產品製造技術難度高,目前尚無成熟完整的解決方案,能提供Micro LED顯示器商業化生產所需的效率與良率。
 
Micro LED巨量轉移製程用黏膠材料
雖然,何種巨量轉移技術最終將勝出,成為產業的標準製程,目前尚無定論,但除了流體自組裝製程外,多數的巨量轉移技術製作流程可以圖十二表示,最大的差異在於拾取與轉移機制的設計。
 
在經濟部技術處支持下,工研院材料與化工研究所針對Micro LED製程需求,由樹脂結構設計合成與配方優化,開發出適用於Micro LED切割、雷射剝除與巨量轉移製程用的UV光解膠材料,除了具有優異的耐熱、耐化性外,更具有低壓合形變的特性(圖十三(a)),可改善傳統UV光解膠在晶片切割或轉移貼合過程中,膠材會嵌入Micro LED晶片間(圖十三(b)),造成無法轉移的問題。同時開發黏膠型彈性印模材料,不同於PDMS印模需倚賴印模移動的速度來改變其與元件間的凡得瓦力,以達成轉移過程元件的取放,黏膠型彈性印模可透過配方設計…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖十三、(a)低壓合形變;(b)高壓合形變UV光解膠的晶片貼合印痕比較
圖十三、(a)低壓合形變;(b)高壓合形變UV光解膠的晶片貼合印痕比較
 
圖十四、Roll-to-Plate巨量轉移技術驗證流程
圖十四、Roll-to-Plate巨量轉移技術驗證流程
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》412期,更多資料請見下方附檔。

分享