微轉印
橫向整合/技術改善齊發 Micro LED構建產業鏈拚量產
微發光二極體(Micro LED)具備多項技術優勢,如高亮度、省電及可做出光機微型化模組,且其自發光特性架構簡單,在大型化的顯示上更優於OLED與LCD,待Micro LED技術成熟後,將有機會成為顯示技術的新主流。因此近年來吸引大批廠商投入發展,在逐步邁入量產的階段,各家廠商除了透過結盟打群架,也持續強化Mini LED厚植技術與市場實力,產業動態好不熱鬧。
而台灣在LCD與LED產業同具雄厚實力,被看好最有條件成功發展Micro LED產業鏈,國內近年也掀起Micro LED發展熱潮;本文將從產業發展現況與巨量轉移技術發展動態,以及生產設備進展等面向,觀察國內廠商投入與發展樣貌,一窺Micro LED產業的「超前部署」。
產業結盟打群架 Mini LED試水溫讓子彈飛
近來許多廠商如三星(Samsung)、LG等皆在展會中發表Micro LED螢幕,也紛紛發布量產計畫,集邦科技研究副總儲于超(圖1)對此表示,現階段市場的大型顯示螢幕價格仍居高不下,因此尚未獲主流消費市場回響,2020年許多廠商傾向於以技術難度較低的Mini LED作為商業化重點,如高階電競螢幕。
圖1 集邦科技研究副總儲于超表示,Mini LED產品的打頭陣,將會是各方決定是否投入Micro LED量產的關鍵指標
另外,許多廠商透過結盟強化技術開發進度,儲于超認為像三星及蘋果(Apple)等品牌大廠,較傾向於獨立發展關鍵技術,建立自身的供應鏈,決定產品規格後再串連上下游供應鏈。至於近期許多廠商結盟的動態,他認為總體而言是好事,但結盟較常見於主力於代工的台廠及中國廠商,因其無法獨立掌握整條供應鏈,如三安與京東方、晶電與利亞德便為實例。
環視各國產業區位,從本質上來看,Mini LED及Micro LED皆屬於競爭替代的技術,因此韓國雖長期傾力發展OLED面板技術,相對壓縮台面板廠生存空間,但也因此在Micro LED技術發展態度上呈現搖擺,難以全力主攻Micro LED技術的研發;日本以索尼(Sony)為主要大廠,但其傾向廠內自行研發,外界較難一窺發展動態;而中國除了以政策扶植搭配大量資金挹注的策略,地方政府及相關廠商雖進一步投入技術研發,並持續進行人力挖角,同時近年內技術專利數量快速上升,但技術層面現階段與台廠仍有落差。至於台廠實力則是結合LED、面板及半導體廠,可組成堅實完整的供應鏈,加上Micro LED技術實力相對領先,很有機會搶占有利位置。
至於外界傳2022及2023年將可能實現Micro LED產品的量產,光電工業協進會(PIDA)分析師林政賢(圖2)則認為,Micro LED技術的決勝關鍵在於消費市場的導入,台廠需盡快掌握市場先機,將技術導向量產。進一步回顧近期消費性市場,由於近幾個月以來武漢肺炎疫情重創全球,除了波及供應鏈零組件供貨進度外,面板消費需求隨著疫情攀升,2020年第一季已重挫15%。因此,消費需求的轉變勢必打擊現階段各國主流面板大廠的士氣。
圖2 光電工業協進會分析師林政賢表示,由於面板需求因疫情消退,台廠應把握機會搶占先機
進一步審視台廠的產業定位,林政賢說,台灣具有紮實的LED技術及跨產業供應鏈,因此看好台廠研發前景。但他指出欲穩健發展的Micro LED技術,必要條件為品牌大廠的拋磚引玉,因其具一定程度的資金與資源,能夠承受技術前期的盈虧浮動,因此台廠的劣勢同時亦體現於代工起家的先天條件,沒有諸如索尼、三星這類大廠可以作為領頭羊。因此,為克服先天劣勢,跨領域產業的整合勢在必行,如工研院於2016年便協同多領域跨國廠商,共組巨量微組裝產業推動聯盟(CIMS),從設備、晶粒、IC、半導體製程著手,期望串聯系統與品牌廠,盼能建置完整產業鏈,為台廠帶來新契機。
轉移流派各有優勢 產品特性/價格為導向
除了需橫向、平台式整合產業鏈外,Micro LED技術障礙尚包含背板材質、PCB基板的高度/平整度、接合(Bonding)、驅動IC設計等問題,其中又以巨量轉移技術為最關鍵的環節。工研院電光系統所副組長方彥翔(圖3)說明,Micro LED的應用可依產品特性及價格需求導向作為分野,因此製程中各巨量轉移技術各具優勢。
圖3 工研院電光系統所副組長方彥翔表示,Micro LED技術所需的良率取決於產品特性及價格需求
但由於各技術流派所能達到的良率及產品所需條件不同,意即高/低解析度產品各有不同良率,如車載螢幕必須能面對潮濕環境條件以及氣候因素,將對其可靠度產生影響。以低解析度產品為例,其良率標準為99.9%,高解析度則須達99.99%,若搭配修補技術,良率將可達到100%。以下則針對巨量轉移相關技術流派延伸探討。
雷射轉移
此技術由於過程中能量較強,因此溫度亦會較高;在升溫的同時其能量亦可能造成原先排列已相當密集的LED晶粒損傷,產品應用解析度為中等。
電磁吸取
採用磁力,利用電磁效應以電力產生磁場,但若要產生磁場的電流需要以高電流通電,對於模組能否承受則是一個關鍵的問題,適合應用於高解析度產品。
流體裝配
以流體作為轉移媒介,但是由於藉由浮力控制,操作存在高難度,因此亦較適合用於低解析度產品。
靜電轉移
為蘋果使用的專利技術,使用靜電力,為巨量轉移技術中能吸取LED晶粒中大小最小的方式,良率也最高,因此適用於高解析度的產品。但若欲產生靜電力的前提,必須要以電壓差產生靜電,因此在晶粒間距非常小的前提下容易被電壓噴飛,因此需克服高電壓的問題。
滾軸轉移
採取類似滾輪的方式滾平,由於需多次反覆執行,除非精密機械加工技術良好,否則其中存在的壓力將較易使晶粒之間的間距不一,而LED需要精密排列,存在較難對準的問題,因此該轉移方式較適合用於低解析度、容忍度較高的產品。以優顯科技為例,執行長陳顯德(圖4)表示,該公司採用的技術是以選擇性雷射剝離技術搭配滾軸轉移技術,適用於大多數的製程,並可彈性決定轉移數量(如1顆或是1,000顆皆可),較不同於現行供應端大廠紛紛致力於開發特殊技術,拉開彼此競爭差距的狀況。
圖4 優顯科技執行長陳顯德表示,台灣需要整合LED廠及TFT廠的「橋樑」
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其以藍寶石為基板,在目前的巨量轉移技術中,較普遍使用凡德瓦力或是具有黏性且有凹凸結構的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,...