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生产良率与巨量转移技术犹待解决
Micro LED生产与应用挑战

【作者: 葉奕緯、籃貫銘】2018年07月30日 星期一

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工研院IEK於6月举办「2018下半年科技产业趋势前瞻研讨会」。在研讨会中,将从显示器终端产品的发展趋势谈起,回顾上半年全球显示器产业动向、国际大厂的布局,以及对供应链与厂商竞合带来的影响。



图1 : 工研院IEK展示LED自发光特性(摄影/叶奕纬)
图1 : 工研院IEK展示LED自发光特性(摄影/叶奕纬)

此外,IEK也探讨被誉为下世代最有潜力之显示技术的Micro LED,分别从Micro LED的技术实务面与专利布局策略面的角度切入。CTIMES也专访台湾日亚化学总经理戴圳家,与台湾大学光电工程学研究所教授兼??所长黄建璋,谈论MicroLED的生产与应用挑战。



图2 : 透过半导体技术,将LED进行微缩。(source: Mac Rumors)
图2 : 透过半导体技术,将LED进行微缩。(source: Mac Rumors)

工研院产经中心产业分析师林研诗表示:「近期的电竞赛事成为一股热潮,使得更多的面板需求上升;在家用方面,OLED TV也因成本降低而开始被导入,而要达到更好的解析度如8K,还需要等待生态系更加完整,相关内容仍然短缺,另外也得等到5G落地,才能高速处理传输量过大问题;在手机面板上,则仅有小幅度的规格提升,众家厂商提供的方案差异化小,仅有如全萤幕以及屏下指纹辨识等技术的实现。」


林研诗认为:「因应医疗影像ICT化的趋势,医用领域对显示器也有严格要求,使用医疗影像撷取与传输系统(PACS)将X光摄影、电脑断层摄影等影像数化化,其高规则显示器需进行特殊认证;另外在汽车智慧化的过程中,也带动人机介面的需求,如电子後照镜、HUD等,车用产品将会成为中小型面板的新蓝海,并将朝向多重HMI发展;另外在AR/VR上也有需求,但其解析度仍须进一步加强。」



图3 : HUD车用显示器(source: leiphone)
图3 : HUD车用显示器(source: leiphone)

林研诗表示:「OLED的关键材料掌握在日本以及欧美上,并且在蓝色发光材料上仍需要突破,并且朝向中大尺寸、HDR、8K迈进,目前在高阶TV上,仍是LCD与OLED之间的竞争,今年在美国的CES中,也看见透明显示器、软性显示器如可折叠与可卷曲技术开始出现,次世代面板将会朝向高精细度、广色域的方向迈进。」


工研院产经中心产业分析师林松耀表示:「Micro LED的技术面上有极大的挑战需要克服,其中的关键便是晶片,而高端技术、成本以及良率是各厂生产的考量主因,Micro LED的制造将会朝向集团化发展,也就是产业的垂直整合。」


林松耀继续说道:「为此Mini LED很可能会率先推出,而主要的厂商如SONY及三星都将目标市场放在大尺寸显示器上,而三星打算在2018年第三季开始销售Micro LED,并展示4K电视墙,同时SONY也在今年推出8K画质的TV。目前在Micro LED的全彩化方案上,有利用RGB三种LED晶片混成产生全彩化的效果,也有利用蓝光(或UV)搭配波长转换材料,产生红、蓝、绿三原色,以达成RGB全彩化,相关技术仍需持续精进。」


LEDinside研究协理储于超指出,目前Micro LED 仍面临层层技术瓶颈,包括磊晶与晶片、转移、全彩化、电源驱动、背板及检测与修复技术六大面向。过去普遍认为最大瓶颈是转移技术,但随着各种转移方案陆续问世,如Pick & Place转移、流体组装、雷射转印,以及滚轮转印等,可预期未来还会有更具成本竞争力的技术方案出现,将有机会加速Micro LED的开发进程。


日亚化学:Micro LED商用仍遥远 Mini LED背光将先行

以Micro LED目前的声势来看,中小型业者与新创公司似??是发展的主轴,但Micro LED若要全面性的普及,LED大厂的动作才会是决定性的关键,尤其是Micro LED的生产成本仍偏高,从经济的合理性来看,也唯有大厂才能够真正的影响市场。


不过全球LED市场的龙头日亚化学(Nichia),却对Micro LED的商用时程持着保守的看法。他们肯定这项技术将会带来颠覆性的影响,也认为Micro LED有可能成为终极显示技术的潜力,但唯独要发展至能够大量生产,则仍有许多环节待突破。


「要能量产才有意义!」台湾日亚化学总经理戴圳家直言。


他表示,虽然目前市场上有许多Micro LED的消息,但实际上仍没有人可以进入量产阶段。而日亚是采务实的做法,若还没有达到可以量产商用的阶段,是不会特意发布消息。


他强调,对於Micro LED技术日亚一直持续在研发中,目前也已有初步的成果,但距离达到可以量产的阶段,则仍要数年的时间。


日亚化学技术长?本考史同样也表示,日亚的Micro LED技术仍持续在开发中,但仍有许多的挑战待克服,包含巨量转移、验证标转和维修测试等,都还需要一段时间才能有更具体的成果。


然而,相较於Micro LED仍处於研发阶段,日亚的Mini LED则是进入了量产准备阶段,未来将会以高阶显示产品的背光应用为主。戴圳家表示,采用Mini LED背光技术能带来绝隹的显示品质,对产品的体积和电耗都有明显的改善,将进一步拉近LCD与OLED之间的性能差距。


Micro LED仍需改善成本及良率

虽然Micro LED显示技术目前市场声势高涨,但长期关注此一技术的台湾大学光电工程学研究所教授兼??所长黄建璋则持较保守的态度,认为其距离商业化量产仍有一段路要走。


他表示:「Micro LED是近来相当热门的显示技术议题,但要做成什麽样的规格,在量价等指标上,能符合市场的需求,是最大的重点。过去的LCD显示器技术耗电量大,使用背光板的话,几??有九成的能量是被浪费掉的,且颜色对比度等均有改进空间,因此Micro LED自发光的特性广受业界瞩目。」


黄建璋认为,最早是从LuxVue与苹果的合作开始,让大家意识到MicroLED有可能成为下世代显示技术,然而在实作上有一定困难,除了亮度等显示均匀性外,晶粒之巨量转移是最大的挑战,是良率的瓶颈,即使良率高达99%,消费者仍难以接受缺陷造成的亮暗点,即使对缺陷做部分修复,也会耗费成本及时间。因此还需整合跨领域的技术才能解决巨量转移的问题。


目前的解决方案包括Chip Bonding、Wafer Bonding、Thin Film,所使用的物理原理各厂商不一,如静电吸附晶粒,UV光照射等物理方式进行转移。



图4 : 穿戴式装置也是显示技术应用的一环(source: techcrunch)
图4 : 穿戴式装置也是显示技术应用的一环(source: techcrunch)

「Micro LED还需要一段时间才可能放量,然LCD背光源采用Mini LED应该会先行使用,应用领域如车用仪表板等高利润产品。而手机面板或平板由於对成本较敏感,短期内Mini LED较难渗透。」黄建璋接着说。


但中长期来说,黄建璋仍看好Micro LED显示器的发展。


他强调,若未来Micro LED显示器放量,对目前的LED和LCD产业将产生洗牌效应。过去面板的供应链虽然能赚到钱,但都是微利居多,赚最多的都是品牌商,再来才是组装、代工业者。Micro LED对於LED业者,LCD业者,以及制作背光源、对处理玻璃模以及塑胶模有经验的厂商,有机会带来更高利润,因为应用到半导体技术,因此现有的生产工艺将发生改变。


**刊头图来源(摄影/叶奕纬)


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