Micro LED 为近期显示器产业众所瞩目的前瞻技术，克服既有技术障碍，走向量产，为业界最终的目标：而在今年的智慧显示展上，也可以看到友达、群创、镎创等大厂轮番“大秀军火”，展示多样 Micro LED 前瞻应用，让人视觉感受一亮；也意味着在产业上下游的携手合作之下，Micro LED 不再是“只闻楼梯响”，而是一步步迈向商用化目标。
MicroLED 前瞻应用纷于 Touch Taiwan 2021 亮相
面板大厂友达于 Touch Taiwan 2021 智慧显示展览会上，大秀包含居家娱乐、车用等尖端 Micro LED 显示技术应用。像是与镎创携手合作研发的 1.39 吋全球最高画素密度 338PPI 正圆形 Micro LED 显示器，可搭配中控台做为电子旋钮应用；且独特的异形切割技术，能提供车厂客制化的解决方案，适合针对不同车用座舱仪表作多样化设计，提升驾驶操作的直觉和安全性。
▲ 友达开发正圆形、可用于穿戴设备的 Micro LED 显示器。（Source：友达）
另外，正圆形 Micro LED 显示器模组亦可提供行动穿戴装置使用，高达 338PPI 画素密度、超广视角及可高亮度显示的表现，大幅扩大行动穿戴装置的使用情境。无论是静态或动态的活动、艳阳天或雪地中，Micro LED 均能清晰显示资讯，大幅提升使用者的视觉体验。
此外，友达也在会中展示 12.1 吋 169PPI Micro LED 显示器。此为单片式 Micro LED 显示器，采用色转换技术，具有高耐候性与高稳定性，加上 LED 高亮度，即使在阳光下，仍能满足驾驶对于行车安全资讯的可视性，应用情境为车用仪表板或是中控台显示器。
▲ 友达也于智慧显示展中展出车用 Micro LED 显示器。（Source：科技新报）
另一方面，群创也不落人后，在今年的展会上首次发表首款 92.4 吋 P0.6mm 4K 量子点 AM-Micro LED 无缝拼接显示器，超越既有 LCD、OLED、小间距 LED 屏幕的技术限制，具备 3D 立体感受、广色域、超高对比、流畅动态影像、视网膜级高清、大型无缝拼接等特色，将抢攻 8K 剧院、电竞中心、大型安控中心、博物馆数位艺术展示、与金字塔高阶客群等大型显视器市场。
▲ 群创于智慧显示展发表量子点 AM-Micro LED 无缝拼接显示器。（Source：科技新报）
至于镎创，展出产品包括 89 吋 5K PixeLED Matrix 全球首台超宽曲面 Micro LED 显示器、PixeLED Matrix 可互动 SenMirror 智慧展示镜等。首先是 PixeLED Matrix，是由镎创独立开发，并采无缝拼接 Micro LED 显示技术。本次展出的 89 吋 5K PixeLED Matrix 全球首台超宽曲面 Micro LED 显示器，由 168 片 matrix module 无缝拼接而成的 32:9 超宽比例，搭配机构设计，呈现曲率半径 2,500mm 的曲面，亮度高达 2,000nits，可使用在多工、电竞、看板等应用情境。
▲ 89 吋 5K 超宽曲面 MicroLED 显示器。（Source：镎创）
而同样采用 PixeLED Matrix 技术的可互动 SenMirror 智慧展示镜，是借由 PixeLED Matrix 的高亮度与尺寸的自由度，结合镜子与手势感测器所展出的互动显示镜，可同时当镜子与显示器使用。
Micro LED 商用化，巨量转移仍是攻克关键
Micro LED 拥有更宽的色域、带来更高的亮度、更低的功耗、更长的使用寿命、更强的耐用性和更好的环境稳定性，得以实现更好的视觉体验，以及各种智慧应用，因而成为显示产业的当红炸子鸡。
只不过，观望目前 Micro LED 显示器发展，其中一大技术瓶颈仍为巨量转移技术。在 Micro LED 显示器的生产过程中，巨量转移可说是最耗时的一段，假设以一台分辨率为 3840×2160 的 4K 显示器为例，总共需转移二千多万颗 Micro LED。若是巨量转移速度若不够快，光是将这两千多万颗的 Micro LED 转移至背板的过程，就需要花上几天（甚至几周）的时间；而在转移速度不够快、生产量不够大的情况下，也会使 Micro LED 产品售价居高不下。
也因此，如何“精进”巨量转移技术，成为 Micro LED 日后能否量产的重要关键，而这也是近年来许多大厂投入研发，催生巨量转移技术百家争鸣的原因。现阶段的巨量转移技术包括流体组装、激光转移、滚轴转写、拾取放置技术（Stamp Pick & Place）等，可应对不同的客户需求。
拾取放置原理是利用微机电阵列技术进行芯片取放，不过传统的 LED 取放技术，瓶颈在于取放速率。以每小时约可转移 25,000 个芯片的速率来看，先不提上述的 4K 显示器（3840×2160），若一个高分辨率（1440×2560）的智能手机面板（约需 1,100 万个 Micro LED），就需转移约 19 天的时间。
也因此，许多厂商进而发展新的转移机制，像是苹果收购的 LuxVue，便采用静电转移方式。静电转移是指利用静电力将 Micro LED 自载体基板（或称为中间基板）拾取并且释放至目的基板，复数个静电转移头形成静电转移头阵列，可同时完成大量的 Micro LED 阵列转移，以满足高分辨率显示器的需求。当然，除了 LuxVue 之外，还有其他的拾取转移技术，像是凡得瓦力转印、电磁力转移等。
而激光转移，顾名思义便是使用激光束将 Micro LED 从原始基板快速且大规模转移 Micro LED 到目标基板；同样地，激光转移也衍生数种不同的流派。像是美国新创公司 Uniqarta 所研发的激光转移技术（LEAP），可以透过单激光光束，或者是多重激光光束的方式做移转；以高精度、超快速的激光转移置晶系统突破了传统取放贴装的技术瓶颈，同时透过以非接触方法大批量放置晶粒，使转移速率变得更快。
▲ Uniqarta 的激光转移技术打破传统转移瓶颈。（Source：K&S）
QMAT 则是采用激光定址释放法（Beam Addressed Release, BAR），原理也是使用激光光束将 Micro LED 从原始基板快速且大规模转移 Micro LED 到目标基板。特别的是，为了确保巨量转移制程的零 ppm 缺陷及高产量目标，QMAT 提出转移、检测并行的概念，发展 PL/EL 检测方案，在转移之前先行检测及确认，确保转移的 Micro LED 是良品，以减少后续维修时间和加工成本。
至于流体组装技术则是以 eLux 为主。eLux 利用熔融焊料毛细管的界面，以便在组装期间借由流体悬浮液体当介质对电极进行机械和电器连接，可快速的将 Micro LED 捕获及对准至焊点上，成本较低同时也可实现高速组装。滚轴转写制程技术则为韩国机械研究院（KIMM）独创的专利技术，系利用滚轴对滚轴方式，将 TFT 元件与 LED 元件“转写”至基板上，最后形成可伸缩主动矩阵 Micro LED（AMLED）面板。
▲ eLux 流体组装设备。（Source：eLux）
高效率巨量检测技术同样不可或缺
除了巨量转移之外，为了提升并确保 Micro LED 显示器的良率，检测技术也是另一个重点。由于 Micro LED 产品使用的芯片数量众多，要能“正确且快速”的检测并修复巨量而细小的 Micro LED 芯片，依然是一项艰钜挑战。
针对 Micro LED 测试，目前业界常用的方式有两种，分别是光致发光测试（Photoluminescence, PL）及电致发光测试（Electroluminescence, EL），然而这两种方式都未尽完美。PL 特点在于，可在不接触 LED 芯片的情况下进行测试，如此一来较不易损坏芯片，但测试效果不如 EL；至于 EL 则刚好相反，可透过通电 LED 芯片来进行测试，能找出更多缺陷，却可能因接触而造成芯片损伤。
为了提升 Micro LED 检测效率，不少技术开发人员与设备制造商持续精进巨量检测技术。新创公司 Tesoro Scientific 便开发了非接触式的 EL 检测方法，使用载体基板的结构和整合层来导入电流，并测试 LED 元件；根据测试结果，可以模拟已知良好芯片的良率，显示功能正常的 Micro LED，进而提高 Micro LED 巨量转移良率。
当然， 除了 PL、EL 检测之外，也有专家另辟蹊径，研发新的检测技术。像是中国厦门大学与国立交通大学的研究团队合力研发了一种摄影机型显微成像系统供 Micro LED 测试使用，该系统结合了电脑、电流、数位摄影机、电流供应棒与显微镜搭配支援软件，能够捕捉并分析显微镜影像，测量 Micro LED 芯片的亮度。
▲ 采用摄影机型显微成像系统的 Micro LED 测试方式。（Source：IEEE Access）
总而言之，Micro LED 显示器在商用化的路上仍有许多技术问题待克服，但这些挑战都不是无法克服的，而是需要时间逐步解决；而今年显示展上亮相的 众多 Micro LED 前瞻应用，也代表着产业链合作的成果，反应当前业界为突破技术瓶颈，强化上下游结盟的策略。随着投入的资源、研发时间愈来愈多，相信巨量转移、检测维修等关键技术瓶颈突破指日可望，加上产业链愈加成熟之后，未来 Micro LED 将无处不在。
本文与Micro LEDforum 2021次世代显示技术论坛合作
由集邦科技LEDinside主办的Micro LEDforum 2021将于9月8日登场，在这场年度研讨会中将全面探讨Micro与Mini LED各供应链上的成本结构分析、机会与挑战、重点应用市场趋势，与面对OLED 来势汹汹的竞争压力下的未来展望。
（首图来源：镎创）
