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生產良率與巨量轉移技術猶待解決
Micro LED生產與應用挑戰

【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月舉辦「2018下半年科技產業趨勢前瞻研討會」。在研討會中,將從顯示器終端產品的發展趨勢談起,回顧上半年全球顯示器產業動向、國際大廠的布局,以及對供應鏈與廠商競合帶來的影響。



圖1 : 工研院IEK展示LED自發光特性(攝影/葉奕緯)
圖1 : 工研院IEK展示LED自發光特性(攝影/葉奕緯)

此外,IEK也探討被譽為下世代最有潛力之顯示技術的Micro LED,分別從Micro LED的技術實務面與專利佈局策略面的角度切入。CTIMES也專訪台灣日亞化學總經理戴圳家,與台灣大學光電工程學研究所教授兼副所長黃建璋,談論MicroLED的生產與應用挑戰。



圖2 : 透過半導體技術,將LED進行微縮。(source: Mac Rumors)
圖2 : 透過半導體技術,將LED進行微縮。(source: Mac Rumors)

工研院產經中心產業分析師林研詩表示:「近期的電競賽事成為一股熱潮,使得更多的面板需求上升;在家用方面,OLED TV也因成本降低而開始被導入,而要達到更好的解析度如8K,還需要等待生態系更加完整,相關內容仍然短缺,另外也得等到5G落地,才能高速處理傳輸量過大問題;在手機面板上,則僅有小幅度的規格提升,眾家廠商提供的方案差異化小,僅有如全螢幕以及屏下指紋辨識等技術的實現。」


林研詩認為:「因應醫療影像ICT化的趨勢,醫用領域對顯示器也有嚴格要求,使用醫療影像擷取與傳輸系統(PACS)將X光攝影、電腦斷層攝影等影像數化化,其高規則顯示器需進行特殊認證;另外在汽車智慧化的過程中,也帶動人機介面的需求,如電子後照鏡、HUD等,車用產品將會成為中小型面板的新藍海,並將朝向多重HMI發展;另外在AR/VR上也有需求,但其解析度仍須進一步加強。」



圖3 : HUD車用顯示器(source: leiphone)
圖3 : HUD車用顯示器(source: leiphone)

林研詩表示:「OLED的關鍵材料掌握在日本以及歐美上,並且在藍色發光材料上仍需要突破,並且朝向中大尺寸、HDR、8K邁進,目前在高階TV上,仍是LCD與OLED之間的競爭,今年在美國的CES中,也看見透明顯示器、軟性顯示器如可折疊與可捲曲技術開始出現,次世代面板將會朝向高精細度、廣色域的方向邁進。」


工研院產經中心產業分析師林松耀表示:「Micro LED的技術面上有極大的挑戰需要克服,其中的關鍵便是晶片,而高端技術、成本以及良率是各廠生產的考量主因,Micro LED的製造將會朝向集團化發展,也就是產業的垂直整合。」


林松耀繼續說道:「為此Mini LED很可能會率先推出,而主要的廠商如SONY及三星都將目標市場放在大尺寸顯示器上,而三星打算在2018年第三季開始銷售Micro LED,並展示4K電視牆,同時SONY也在今年推出8K畫質的TV。目前在Micro LED的全彩化方案上,有利用RGB三種LED晶片混成產生全彩化的效果,也有利用藍光(或UV)搭配波長轉換材料,產生紅、藍、綠三原色,以達成RGB全彩化,相關技術仍需持續精進。」


LEDinside研究協理儲于超指出,目前Micro LED 仍面臨層層技術瓶頸,包括磊晶與晶片、轉移、全彩化、電源驅動、背板及檢測與修復技術六大面向。過去普遍認為最大瓶頸是轉移技術,但隨著各種轉移方案陸續問世,如Pick & Place轉移、流體組裝、雷射轉印,以及滾輪轉印等,可預期未來還會有更具成本競爭力的技術方案出現,將有機會加速Micro LED的開發進程。


日亞化學:Micro LED商用仍遙遠 Mini LED背光將先行

以Micro LED目前的聲勢來看,中小型業者與新創公司似乎是發展的主軸,但Micro LED若要全面性的普及,LED大廠的動作才會是決定性的關鍵,尤其是Micro LED的生產成本仍偏高,從經濟的合理性來看,也唯有大廠才能夠真正的影響市場。


不過全球LED市場的龍頭日亞化學(Nichia),卻對Micro LED的商用時程持著保守的看法。他們肯定這項技術將會帶來顛覆性的影響,也認為Micro LED有可能成為終極顯示技術的潛力,但唯獨要發展至能夠大量生產,則仍有許多環節待突破。


「要能量產才有意義!」台灣日亞化學總經理戴圳家直言。


他表示,雖然目前市場上有許多Micro LED的消息,但實際上仍沒有人可以進入量產階段。而日亞是採務實的做法,若還沒有達到可以量產商用的階段,是不會特意發布消息。


他強調,對於Micro LED技術日亞一直持續在研發中,目前也已有初步的成果,但距離達到可以量產的階段,則仍要數年的時間。


日亞化學技術長?本考史同樣也表示,日亞的Micro LED技術仍持續在開發中,但仍有許多的挑戰待克服,包含巨量轉移、驗證標轉和維修測試等,都還需要一段時間才能有更具體的成果。


然而,相較於Micro LED仍處於研發階段,日亞的Mini LED則是進入了量產準備階段,未來將會以高階顯示產品的背光應用為主。戴圳家表示,採用Mini LED背光技術能帶來絕佳的顯示品質,對產品的體積和電耗都有明顯的改善,將進一步拉近LCD與OLED之間的性能差距。


Micro LED仍需改善成本及良率

雖然Micro LED顯示技術目前市場聲勢高漲,但長期關注此一技術的台灣大學光電工程學研究所教授兼副所長黃建璋則持較保守的態度,認為其距離商業化量產仍有一段路要走。


他表示:「Micro LED是近來相當熱門的顯示技術議題,但要做成什麼樣的規格,在量價等指標上,能符合市場的需求,是最大的重點。過去的LCD顯示器技術耗電量大,使用背光板的話,幾乎有九成的能量是被浪費掉的,且顏色對比度等均有改進空間,因此Micro LED自發光的特性廣受業界矚目。」


黃建璋認為,最早是從LuxVue與蘋果的合作開始,讓大家意識到MicroLED有可能成為下世代顯示技術,然而在實作上有一定困難,除了亮度等顯示均勻性外,晶粒之巨量轉移是最大的挑戰,是良率的瓶頸,即使良率高達99%,消費者仍難以接受缺陷造成的亮暗點,即使對缺陷做部分修復,也會耗費成本及時間。因此還需整合跨領域的技術才能解決巨量轉移的問題。


目前的解決方案包括Chip Bonding、Wafer Bonding、Thin Film,所使用的物理原理各廠商不一,如靜電吸附晶粒,UV光照射等物理方式進行轉移。



圖4 : 穿戴式裝置也是顯示技術應用的一環(source: techcrunch)
圖4 : 穿戴式裝置也是顯示技術應用的一環(source: techcrunch)

「Micro LED還需要一段時間才可能放量,然LCD背光源採用Mini LED應該會先行使用,應用領域如車用儀表板等高利潤產品。而手機面板或平板由於對成本較敏感,短期內Mini LED較難滲透。」黃建璋接著說。


但中長期來說,黃建璋仍看好Micro LED顯示器的發展。


他強調,若未來Micro LED顯示器放量,對目前的LED和LCD產業將產生洗牌效應。過去面板的供應鏈雖然能賺到錢,但都是微利居多,賺最多的都是品牌商,再來才是組裝、代工業者。Micro LED對於LED業者,LCD業者,以及製作背光源、對處理玻璃模以及塑膠模有經驗的廠商,有機會帶來更高利潤,因為應用到半導體技術,因此現有的生產工藝將發生改變。


**刊頭圖來源(攝影/葉奕緯)


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