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據(jù)報道，著名商業(yè)信息提供商IHS Markit稱，全球micro-LED顯示器市場將從今年微不足道的水平上升至2026年的1550萬臺。PMOLED面板制造商錸寶科技(RiTdisplay)日前表示，預(yù)計全球首批使用了其Micro LED顯示模塊制造的Micro LED智能手表將于2020年面世。

華創(chuàng)證券指出，隨著未來幾年制造成本的下降，Micro LED的定價也將下降，這將使得該技術(shù)逐漸被智能手表、電視、增強現(xiàn)實系統(tǒng)和智能手機等應(yīng)用所接受。作為新一代顯示技術(shù)，Micro LED在技術(shù)壽命、對比度、能耗、反應(yīng)時間與可視角等均勝過傳統(tǒng)LCD。目前國際大廠蘋果、三星、LG等大廠早已積極布局Micro LED技術(shù)。最近Mciro LED技術(shù)又取得不少新進展……

不需巨量轉(zhuǎn)移，就可實現(xiàn)Micro LED量產(chǎn)

由臺灣中央大學(xué)光電系陳升暉教授帶領(lǐng)的萌芽新創(chuàng)團隊Microluce近期發(fā)表Micro LED磊晶技術(shù)，透過高能物理在低溫狀態(tài)下即可長出高品質(zhì)氮化鎵薄膜，完全拋棄主流的巨量轉(zhuǎn)移制程，成本僅是現(xiàn)有微發(fā)光二極體顯示器的十分之一，具有量產(chǎn)潛力，相關(guān)技術(shù)已獲得了臺灣及美國專利。

巨量轉(zhuǎn)移是現(xiàn)今Micro LED顯示器最重要的步驟，已發(fā)展近十年，但該團隊認為巨量轉(zhuǎn)移是錯誤方向，主要因現(xiàn)今的LED晶粒須覆晶制程及結(jié)構(gòu)弱化等程序，藍綠光材料是氮化鎵，紅光材料是砷化鎵，兩種材料的驅(qū)動電壓不同，驅(qū)動電路將造成困難，尤其成本考量上，壞點修復(fù)問題不易克服，因此難以量產(chǎn)。

該團隊透過高能物理的方式，突破以往一千度以上的高溫限制，在低溫狀態(tài)下即可長出高品質(zhì)的氮化鎵薄膜，溫度可控制在500至700度左右；面版尺寸可從2英吋至12英吋，可隨著制程設(shè)備等比例放大，并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，找出最佳磊晶模式。

現(xiàn)今巨量轉(zhuǎn)移2K畫素的MicroLED面板成本高于33萬臺幣，該團隊自主開發(fā)的磊晶板，搭配奈米材料技術(shù)可達到全彩化的微發(fā)光二極體顯示效果，一片面板的成本僅現(xiàn)有的十分之一，深具量產(chǎn)潛力。（來源：中時電子報）

在低電流下也可高效發(fā)光的GaN Micro LED

CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)總研）和東北大學(xué)于2019年7月宣布，他們開發(fā)了一種在電流密度較低情況下也能保持發(fā)光效率的GaN（氮化鎵）Micro LED。他們試做的GaN Micro LED尺寸僅為6μm見方，如果把這款GaN Micro LED以較高的密度排列的話，就可以獲得高效率、高分辨率的Micro LED顯示屏。

此次研究成果得益于以下成員：產(chǎn)總研氮化物半導(dǎo)體先進設(shè)備（Device）開放創(chuàng)新實驗

（Open Innovation Laboratory ) GaN光設(shè)備小組的王學(xué)論（實驗室組長）、電子光學(xué)技術(shù)研究部門的朱俊元客座研究員、納米電子（Nano Electronics）研究部門的遠藤和彥（研究小組組長）、日本東北大學(xué)流體科學(xué)研究所創(chuàng)新能源（Innovative Energy）研究中心負責(zé)人兼材料科學(xué)高等研究所主任研究員的寒川誠二教授（同時兼任產(chǎn)綜研納米電子研究部門的特定研究員(Fellow)）。

Micro LED作為可穿戴設(shè)備的顯示設(shè)備而頗受關(guān)注。然而，如果是采用一般的電感耦合等離子體（ICP，Inductive Coupled Plasma）蝕刻技術(shù)的制造工藝，因等離子的影響，LED的側(cè)面容易出現(xiàn)缺陷。特別是，LED的尺寸越小，有缺陷的側(cè)面的比例就越高。據(jù)說電流密度區(qū)域如果在20A/cm2以下，發(fā)光效率會急劇下降。

本次研究中，產(chǎn)總研致力于研究通過中性粒子光束蝕刻（Beam Etching）技術(shù)制作具有GaN納米結(jié)構(gòu)的LED；日本東北大學(xué)開發(fā)了對半導(dǎo)體材料幾乎不會產(chǎn)生損傷的中性粒子光束蝕刻技術(shù)（Beam Etching）。兩家單位通過合作，共同開發(fā)了GaN Micro LED。 

該研究小組此次采用了中性粒子光束蝕刻（Beam Etching）技術(shù)和傳統(tǒng)的ICP蝕刻（Etching）技術(shù)，分別制作了4種不同尺寸（40μm見方、20μm見方、10μm見方、6μm見方）的GaN Micro LED。

▲產(chǎn)總研和東北大學(xué)合作制作的GaN Micro LED模式圖 （圖片來源：產(chǎn)總研、東北大學(xué)）

關(guān)于此次試做的Micro LED，調(diào)查了作為表示發(fā)光效率的指標(biāo)之一的外部量子效率和電流密度的依存關(guān)系。結(jié)果，通過ICP蝕刻技術(shù)制作的Micro LED的尺寸在20μm以下的情況下，且電流密度區(qū)域為20A/cm2以下時，發(fā)光效率急劇下降。然而，利用中性粒子光束蝕刻技術(shù)制作的Micro LED的尺寸即使減小到6μm，發(fā)光效率也幾乎沒有下降。

▲分別采用ICP蝕刻技術(shù)（左）、中性粒子光束蝕刻技術(shù)（右）試做的Micro LED的外部量子效率和電流的依存關(guān)系 （圖片來源：產(chǎn)總研、東北大學(xué)）

此外，關(guān)于6μm的Micro LED，當(dāng)電流密度為5A/cm2時，比較了采用兩種技術(shù)后的發(fā)光效率。結(jié)果，利用中性粒子光束蝕刻技術(shù)試做的產(chǎn)品的發(fā)光效率幾乎是ICP蝕刻技術(shù)的5倍。

▲利用新技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)試做的GaN Micro LED 的發(fā)光效率的比較（圖片來源：產(chǎn)總研、東北大學(xué)）

若使用6μm的Micro LED，顯示屏的分辨率就會超過2000像素（Pixel）/英寸，那么就可以應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實（AR）、擴展現(xiàn)實（XR）的頭戴式顯示屏（Head Mount Display）等用途。

與傳統(tǒng)的液晶屏、有機EL顯示屏相比，Micro LED 顯示屏的功耗不及它們的1/10，輝度是它們1萬多倍，分辨率是它們的10倍左右。此次開發(fā)的Micro LED的發(fā)光色為藍色。今后，計劃制作綠色、紅色的Micro LED，并實現(xiàn)全彩色（Full Color）的Micro LED顯示屏。

四方合力研發(fā)Micro LED，實現(xiàn)RGB全彩

臺灣工業(yè)技術(shù)研究院（以下簡稱為「臺工研院」）攜手 LED 驅(qū)動 IC 廠聚積科技、PCB 廠欣興電子與半導(dǎo)體廠錼創(chuàng)科技，四方合力研發(fā)的次世代顯示技術(shù)微發(fā)光二極管（Micro LED）又有新進展。繼去年展出全球第一個直接轉(zhuǎn)移至 PCB 基板的 Micro LED 顯示模塊后，時隔一年再公開的合作結(jié)晶成功實現(xiàn)了「RGB」全彩，但小小一塊板子背后所要解決的技術(shù)問題盡是挑戰(zhàn)。

1、紅光良率不比藍綠，弱化結(jié)構(gòu)更是難題

Micro LED 技術(shù)談了好多年，眾所周知這是一門需要顛覆傳統(tǒng)制程、牽涉產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域甚廣的破壞式創(chuàng)新技術(shù)，各個技術(shù)環(huán)節(jié)對領(lǐng)域?qū)＜叶远加胁灰淄黄频钠款i。去年臺工研院與三廠合作開發(fā)的被動矩陣式驅(qū)動超小間距 Micro LED 顯示模塊，成功將 Micro LED 陣列芯片直接轉(zhuǎn)移到 PCB 基板，只是RGB 全彩獨缺紅光。經(jīng)過一番努力，今年總算是讓紅光「亮」了相。

有別于先前 6 cm x 6 cm 的 Micro LED 顯示模塊，間距（Pitch）小于 800 μm、分辨率 80 x 80 pixel，新版模塊尺寸為 6 cm x 10 cm，間距約在 700 μm 以下、分辨率 96 x 160 pixel，LED 芯片尺寸則同樣在 100 μm內(nèi)。從前端制程到后端轉(zhuǎn)移，臺工研院電光所智能應(yīng)用微系統(tǒng)組副組長方彥翔博士提到兩大技術(shù)難題，一是紅光芯片利用率與良率不足，二是「弱化結(jié)構(gòu)」。

▲2018 年所展出的超小間距 Micro LED 顯示模塊獨缺紅光，間距小于 800 μm、分辨率 80 x 80 pixel

▲2019 年新版 Micro LED 顯示模塊成功達成 RGB，間距約 700 μm以下、分辨率 96 x 160 pixel

「以芯片利用率和良率來看，紅光還是問題」，方彥翔以 4 英寸 LED 晶圓為例指出，晶圓扣除 2 mm 外徑后，可用區(qū)域的良率在單一標(biāo)準(zhǔn)值下或許可達 99％，也就是單看波長（Dominant Wavelength，Wd）、驅(qū)動電壓（Forward Voltage，Vf）或反向漏電（流）（Reverse Leakage (Current)，Ir）；但若三項數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)都要兼?zhèn)洌w良率很可能不到 60％，尤其紅光受限于材料與特性，或許連 50％ 良率都未必能達到。

光看可用區(qū)域的良率并不夠，方彥翔表示，Micro LED 制程下需要針對轉(zhuǎn)移的面積去定義良率。簡單來說，假設(shè)巨量轉(zhuǎn)移模塊的轉(zhuǎn)移面積是 6 cm x 3 cm，就表示在該矩形區(qū)域（block）里的 Micro LED 陣列芯片都必須符合前述三項良率標(biāo)準(zhǔn)，不能有壞點才能進行轉(zhuǎn)移，也就是說整片晶圓里可能只有某個特定區(qū)塊符合所有標(biāo)準(zhǔn)，良率不夠穩(wěn)定導(dǎo)致能轉(zhuǎn)移的區(qū)域少、整片利用率也大幅下降。以目前產(chǎn)業(yè)最頂尖的技術(shù)來說，晶圓芯片要做到超高均勻度都還有很大努力空間。

▲紅光受限于材料與特性，良率比藍光、綠光相對更低

不僅 Micro LED 紅光良率有待改善，具有弱化結(jié)構(gòu)的 Micro LED 更是難求。

弱化結(jié)構(gòu)是巨量轉(zhuǎn)移成功與否的一大關(guān)鍵。方彥翔說明，Micro LED 芯片在制程階段得先跟硅或玻璃等材質(zhì)的暫時基板接合，再透過雷射剝離（laser lift-off）去除藍寶石基板，接著以覆晶形式將原本的 LED 結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)、正面朝下，并使 P 型與 N 型電極制作于同一側(cè)，對于微縮到微米等級的 Micro LED 來說又更具難度。

為了讓 Micro LED 在巨量轉(zhuǎn)移的吸取過程中，能夠順利脫離暫時基板又不至破片，因此得在 LED 下方制作中空型的弱化結(jié)構(gòu)，也就是以小于 1 μm 的微米級柱子支撐。當(dāng)轉(zhuǎn)移模塊向上吸取 LED 時，只要斷開柱子便能將 Micro LED 脫離暫時基板，再轉(zhuǎn)移下壓至 TFT 或 PCB 板上，但這一步驟也考驗 LED 本身夠不夠強固、承受壓力時是否仍能保持完好，而紅光比起藍光和綠光相對更脆弱易破，加上 PCB 板粗糙度（roughness）較大、上下高低差大于 200 μm，稍微施壓不當(dāng)就可能降低紅光轉(zhuǎn)移成功率。

至于玻璃基板則因為粗糙度沒有 PCB 板來得大，Micro LED 轉(zhuǎn)移難度也相對較低。去年臺工研院便展出過一款 6 cm x 6 cm、間距約 750 μm、分辨率 80 x 80 pixel 的 Micro LED 透明顯示模塊，所采用的就是超薄玻璃基板，技術(shù)上成功實現(xiàn)了 RGB 三色；而今年所制作的新版 Micro LED 透明顯示模塊，尺寸為 4.8 cm x 4.8 cm，間距約 375 μm、分辨率 120 x 120 pixel，明顯比前一款的顯示效果更為細致。

▲2018 年版 Micro LED 透明顯示模塊，間距約 750 μm、分辨率 80 x 80 pixel

▲2019 年版 Micro LED 透明顯示模塊，間距約 375 μm、分辨率 120 x 120 pixel

2、聚焦三大應(yīng)用：電競屏幕、AR、透明顯示器

Micro LED 具備高亮度、高效率低功耗、超高分辨率與色彩飽和度、使用壽命較長等特性，在電競屏幕（Gaming Monitor）、擴增實境（AR）、透明顯示器等應(yīng)用領(lǐng)域，要比 OLED、LCD 更能發(fā)揮優(yōu)勢，而這三大應(yīng)用也是臺工研院最為看好也正積極發(fā)展的方向。

以電競屏幕應(yīng)用來看，方彥翔提到目前市場上雖然已有次毫米發(fā)光二極管（Mini LED）技術(shù)切入，但始終是做為顯示器背光，Micro LED 則可直接做為 pixel 顯示不需背光源。相較于 Mini LED 或同樣為自發(fā)光顯示技術(shù)的 OLED，Micro LED 對比度更高更純凈、顯色表現(xiàn)也更佳，在最關(guān)鍵的刷新率表現(xiàn)上也優(yōu)于 OLED，而且無烙印或衰退問題，未來在高端消費市場的發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)可期。

▲臺工研院 Mini LED 顯示模塊采用 PCB 基板，模塊尺寸 6 cm x 6 cm、間距小于 800 μm、分辨率 80 x 80 pixel

提到 Micro LED 應(yīng)用于 AR 的發(fā)展機會，方彥翔已不只一次表達過正面看法。他認為 Micro LED 有機會在 AR 領(lǐng)域發(fā)展為顯示光源主流技術(shù)，但就技術(shù)而言還有很多難題有待克服，除了 Micro LED RGB 三色良率和效率問題需要重新調(diào)整外，若以單色 Micro LED 結(jié)合量子點（QD）色轉(zhuǎn)換材料的方式，也還有其他問題存在。

而且，AR 成像目前遇到的問題為系統(tǒng)光波導(dǎo)（Optical Waveguide）吸收率極高，因此若要在系統(tǒng)要求的低功耗前提下，Micro LED 所需要的亮度將高達 100 萬 nits，別說 Micro LED 現(xiàn)在還很難做到，連技術(shù)成熟的 OLED 和 LCD 都無法達到，更何況 AR 畫素密度約 2,000 ppi 以上，間距在 12.8 μm 左右，單一子畫素（Sub-pixel）必須微縮到 4 μm 以下，Micro LED 若以傳統(tǒng)制程進行制作，效率將大幅下降，在一定功耗要求下，光要達到 10 萬 nits 就已經(jīng)非常困難。

「所以 LED 小于 10 μm 以后，亮度就是另一個世界」，方彥翔說，「要提升 LED 在 AR 上的效率，就必須從半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和制程去改變，要有突破才有辦法達到」。盡管 AR 應(yīng)用可能還需要五年才有機會實現(xiàn)，但他認為這確實是臺灣地區(qū)可以發(fā)展的 Micro LED 利基市場。

至于臺工研院所開發(fā)的透明顯示器采被動式無 TFT，主要以 3 到 4 英寸模塊拼接形式，聚焦車載和被動式應(yīng)用。提到透明顯示器車載應(yīng)用，方彥翔指出，OLED 透明度雖然可達 60％ 到 70％，但分辨率難做高；Micro LED 透明度可達 70％ 以上，顯示也相對更清晰。目前臺工研院正與廠商進行產(chǎn)品試做，也會持續(xù)發(fā)展有關(guān)應(yīng)用。

方彥翔直言，Micro LED 就技術(shù)開發(fā)來說還需要一段時間，若朝 OLED 和 LCD 現(xiàn)有市場發(fā)展替代應(yīng)用已經(jīng)太晚，也不一定會有競爭優(yōu)勢，加上良率有限、成本難降，要跟技術(shù)成熟的 LCD 和 OLED 競爭并不容易。但他相信，OLED 或 LCD 達不到的技術(shù)就是 Micro LED 的機會，尤其電競屏幕、AR 和透明顯示器等高技術(shù)門檻的利基應(yīng)用，或許可為臺灣地區(qū)發(fā)展 Micro LED 的路上亮起希望。（來源：科技新報）

聚積打造自有Mini LED/Micro LED模塊生產(chǎn)線

LED驅(qū)動IC廠聚積看好未來Mini LED／Micro LED市場發(fā)展，將全面打造自有Mini LED／Micro LED模塊生產(chǎn)線，已經(jīng)在桃園平鎮(zhèn)打造自有廠房，且第三季將會有機臺設(shè)備進駐，預(yù)計第四季可望完成良率提升，有機會力拼年底開始量產(chǎn)出貨。

Mini LED／Micro LED儼然成為新一代顯示技術(shù)，隨著各大廠已經(jīng)先后導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品，未來市場一旦成熟，市場產(chǎn)值將會迅速擴大。集邦咨詢LED研究中心（LEDinside）預(yù)計，到2023年Micro LED市場產(chǎn)值將高達42億美元。

聚積看好未來Mini LED／Micro LED市場發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)立自有廠房，未來將可望全面自行量產(chǎn)Mini LED／Micro LED模塊。供應(yīng)鏈廠商表示，聚積已經(jīng)在桃園平鎮(zhèn)打造自有廠房，并將于第三季開始進行進駐機臺設(shè)備，同時將開始提升生產(chǎn)良率，預(yù)計第四季可望完成良率調(diào)整，屆時最快年底可望開始接單出貨。

據(jù)了解，由于Mini LED／Micro LED模塊需要將大量芯片布滿在PCB上，光是一臺手機屏幕大小的Mini LED模塊就需要至少一萬顆晶粒，隨著屏幕尺寸增加、使用數(shù)量更可能達到百萬顆晶粒等級，因此才需要巨量移轉(zhuǎn)技術(shù)，同時將大量晶粒移轉(zhuǎn)到PCB，借此達到商用等級。

法人表示，聚積目前在Mini LED模塊的巨量移轉(zhuǎn)技術(shù)上，良率已經(jīng)達到俗稱的「四個九」，也就代表良率已經(jīng)達99.99％，剩下極少數(shù)移轉(zhuǎn)失敗的芯片將再透過檢測技術(shù)挑出，重新將正常芯片移轉(zhuǎn)到PCB中。

供應(yīng)鏈廠商表示，聚積當(dāng)前打造的生產(chǎn)線，現(xiàn)在除了正力拼Mini LED模塊量產(chǎn)之外，隨著Micro LED巨量移轉(zhuǎn)技術(shù)成熟，未來也可望在同個廠區(qū)進行量產(chǎn)，成為聚積Mini LED／Micro LED的生產(chǎn)重鎮(zhèn)。

此外，隨著傳統(tǒng)旺季到來，目前雖然中國大陸廠商受到美中貿(mào)易戰(zhàn)影響，對聚積的拉貨量略為降低，不過法人指出，聚積受惠于韓系廠商擴大拉貨帶動，將有機會填補減少的拉貨量，因此聚積第三季業(yè)績成長依舊可期。

聚積6月合并營收達2.73億元（新臺幣，下同），第二季合并營收季增17.46％至8.14億元，累計上半年合并營收為15.07億元、年減1.21％，約略與2018年同期持平。