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Micro LED揭显示技术新页 跨领域推动商业化量产

[导读]led在传统液晶显示器(lcd)中做为背光应用,由于须通过偏光片、液晶、彩色滤光片等层层转换,以致效率耗损仅剩不到8%,因而促使新兴显示技术崛起。其中,次世代显示技术微发光二极体(...

  led在传统液晶显示器(lcd)中做为背光应用,由于须通过偏光片、液晶、彩色滤光片等层层转换,以致效率耗损仅剩不到8%,因而促使新兴显示技术崛起。其中,次世代显示技术微发光二极体(micro led)潜力备受看好,有望改善显示效率问题并开启无限应用空间,未来也将颠覆既有产业链结构,通过跨领域技术整合加以推动实现。对台厂来说挑战虽大,却也是打破产业成长僵局的契机。

  传统lcd采用冷阴极管(ccfl)或led做为背光源,自有机发光二极体(oled)技术出现后,显示技术开始转向自发光型态发展,接着量子点发光二极体(qled)、micro led技术也相继崛起。调研机构集邦科技绿能事业处协理储于超,近日出席ledinside所举办的led forum时表示,韩系厂商将绝大部分资源投入开发oled及qled技术,台湾地区则拥有成熟完整的产业供应链包括led、面板、半导体等,若积极发展micro led技术,进程会相对顺利些。

  micro led显示技术若能实现,将大幅提升光效率、降低整体结构厚度,而制程也会有所简化。储于超以55寸4k电视为例,说明其像素尺寸为200μmx200μm,led采用3030封装规格,即3,000μmx3,000μm,两者面积相差225倍,而在led点光源转换至面光源的过程当中,会造成效率大量耗损。在micro led显示技术下,led微缩至50μmx50μm小于像素尺寸,可接合在tft或cmos基板上,实现每一点像素(pixel)定址控制及单点驱动发光。

  储于超认为,micro led除了显示应用外,还能创造更多附加价值,发展oled或tft-lcd难以进入的利基应用市场。ledinside依据市面上相关产品尺寸及ppi要求,推算出led尺寸及像素数量,反映led尺寸愈大、像素数量愈少的应用,实现商业化量产的速度可能相对较快。

  

 

  技术课题为关键巨量转移讲求高良率与精准度

  为了开发更好的显示技术解决方案,中国台湾半导体公司錼创科技(play nitride)成立两年以来,也积极开发micro led技术,并以“pixeled”为名申请专利。该公司ceo李允立说明,retina显示器具有400ppi高像素密度,而錼创所开发的micro led技术,理想上可达1,500ppi以上甚至2,000ppi,能够因应虚拟现实(vr)显示器需求;亮度超过5,000nits,使划面在阳光下依然清晰可视;能耗仅占传统lcd10%,也比oled能耗低了一半。其他包括led尺寸可微缩到10μm以下、快速切换on/off,色域范围比ntsc标准高近20%,以及实现可挠曲等特点。

  錼创主要研发范畴涵盖磊晶、微小芯片到巨量转移(masstransfer)技术,其中又以巨量转移技术最具挑战。李允立强调,巨量转移技术讲求高良率及转移率,尤其对于显示行业来说,转移良率达99%仍然不够,必须达到99.9999%即“六个9”的程度才算达标,而每颗芯片的精准度又必须控制在正负0.5μm以内。正因为如此,李允立将巨量转移技术视为“艺术”(art),而并非以“科学”(science)角度看待。

  不仅巨量转移技术有待突破,李允立也提出led晶圆均匀度的重要性,期望达到无微粒(particle)、不必分bin的程度。此外,修复坏点、开发新基板、设计电路驱动、检测等,都是相当重要的技术课题。

  跨领域串联共同作战micro assembly联盟即将成军

  工研院也同样专注发展micro led及巨量转移技术,从2009年起经过多年研发,直到2013年出现技术突破,做到主动驱动、分辨率达vga(640x360)等级,led尺寸缩至10μm、间距12.8μm,近年来更持续提升分辨率,现单色已达qhd(960x540)。彩色rgbmicro led方面,目前分辨率达100x100,led尺寸10μm、间距19.2μm。

  工研院电光所微组装系统部经理方彦翔博士指出,micro led最大精神在于巨量转移,无论哪种应用都需一次进行上万颗转移,精准度要求相当严格。工研院采用物理性转移方式,将所开发的巨量转移模组与量产设备fcbonder整合,现阶段达到单色micro led每次转移54万颗,彩色micro led每次转移1万颗,而过去三色转移良率不到90%,现在均已提升至99%以上。

  在物联网(iot)发展趋势下,未来穿戴式设备势必结合更多感测器,对空间需求也更为提高,而micro led间距足以整合许多元件,能在穿戴式设备、智能手机或其他应用中发挥优势,而这也是工研院正着重发展的“微组装”(micro assembly)技术,并计划于2016年10月中旬成立micro assembly联盟“cims”(consortium for intelligent micro assembly system)。

  方彦翔表示,micro led和微组装技术相当复杂,无法靠单一产业实现,因此必须跨领域串联半导体、面板、led、系统整合等厂商,共同建立跨领域产业交流平台,将台湾地区打造成全球micro assembly产业链供货重镇。cims将结合产官学研资源,不仅提供技术发展趋势及应用市场最新资讯,也提供快速试制服务、推动开发解决方案等。

  micro led应用想像空间广,结合各产业领域技术可望推动发展,加速实现各种可能应用。至于未来micro led能否成为主流显示技术,将取决于技术成熟速度,以及成本是否具竞争力。这场显示技术竞逐赛,就此展开。

编辑:黄嘉锐

(临沂通大汽车用品商行供稿)

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