省電、高亮度、超高解析度的 Micro LED,一致為國際大廠看好成為次世代顯示技術的霸主。工研院 10 年前即投入相關研究,近年也攜手產業組成國家隊,突破重重技術關卡,成功將 Micro LED 晶粒直接轉移至 PCB 基板,創下全球首例。不僅展現臺灣的技術實力,也讓臺灣在 Micro LED 技術競爭上,取得領先優勢。
今年 1 月,在全球科技指標「消費性電子展」(CES)上,一塊來自臺灣 30×30 公分的面板,成為全場目光焦點。這是全球第一款將 Micro LED 晶粒直接轉移到 PCB 基板的顯示看板,也是工研院與 LED 驅動 IC 廠聚積科技、PCB 廠欣興電子、Micro LED 技術廠錼創科技四方合作,在經濟部技術處 A + 淬湅計畫支持下,歷時 2 年半的研發成果。
當世界都在關注未來顯示技術時, Micro LED 是最被看好的技術之一。簡單來說,Micro LED 是將 LED 微縮化和矩陣化的技術,將數百萬乃至數千萬顆小於 100 微米,比一根頭髮還細的 LED RGB 晶粒,排列整齊放置在基板上。與現階段 OLED 技術相比,Micro LED 同樣是自主發光,卻因使用的材料不同,可解決 OLED 最致命的「烙印」問題,同時還有低功耗、高對比、廣色域、高亮度、體積小、輕薄、節能等優點。
因此,全球各大廠均爭相投入 Micro LED 的研發。今年 CES 展上,中國大陸的華星光電和韓國的 LG、三星等面板廠,都展出了將 Micro LED 轉移至玻璃基板上的產品,但此次工研院和臺灣廠商合作,最大特色就是首創將 Micro LED 直接巨量轉移到 PCB 基板上,展現領先全球的技術實力。
挑戰 PCB 翹曲 克服巨量轉移和檢測難關
工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅指出,巨量移轉至 PCB 基板的技術突破,在於比起平整的玻璃基板,PCB 的翹曲度非常高,將極小的 Micro LED 安裝上去時,「可能基板的彎曲程度都比 Micro LED 晶粒本身還大,而且根據不同解析度,需要巨量轉移數十萬至數百萬顆 Micro LED,困難度自然遠比玻璃來得高。」
另一個挑戰則是每當談到 Micro LED 時,一定會提到關鍵技術──「巨量轉移」。吳志毅舉例,以一塊 4K 解析度的 LED 螢幕來說,需要安裝 2,400 萬顆 LED,過去 LED 大型顯示看板採單顆單顆裝設的方式,效率慢、成本高,因此大型看板動輒幾百萬元。未來要生產超高解析度或超大型面板時,最好的做法即是一次就能抓取大量 LED 晶粒,這就是所謂的巨量轉移。
巨量轉移之所以困難,一是在於數量,「即使一次轉移 1 萬顆,都還要做 2,400 次。」二是在於良率,「不只是大量抓好放上去,還要電流可以通過成功發亮,只要不小心稍微高一點、低一點,那一顆就異常了,」吳志毅說。也因此,在巨量轉移之後,如何更有效率的做巨量檢測又是另一個關卡。
吳志毅坦言,「Micro LED 要變成下一代主流,需先克服巨量轉移跟檢測這兩大關卡,不管是改善效率或良率,最終就是反應在價格,有沒有辦法跟現有產品競爭。」