Micro LED关键技术专利盘点

近几年在显示面板市场中相当热门的话题大概就是MicroLED (微发光二极管)了，许多厂商视其为可颠覆市场开创蓝海的杀手级技术，主流大厂或是新创公司均竞相抢进这块领域，在相关技术的专利申请上也在2013年开始急速激增。

如果要用一句话简易说明Micro LED的话，就是其体积约为一般LED的百分之一，尺寸及画素间距都缩小到微米等级。

在Micro LED的生产过程中，由于组件的微缩，有许多问题尚待克服或改善，而制程中转移技术则是产品能否量产且达商业产品之标准的关键。

依据显示基板尺寸不同，大致可分两种转移形式，第*种是小尺寸显示基板，使用半导体制程整合技术，将LED直接键结于基板上，技术代表厂商为台湾工研院，第二种是用于大尺寸(或无尺寸限制)的显示基板，使用pick-and-place的技术，将Micro LED数组上的画素分别转移到背板上，代表厂商为Apple (LuxVue)、X-Celeprint等，其他厂商例如Sony、eLux等亦有相关转移技术。

Micro LED相关专利介绍

台湾工业技术研究院

(A)专利名称：发光组件的转移方法以及发光组件数组

公告号：TW I521690

优先权：US 61/511,137

此篇专利系有关发光组件的转移方法，步骤为先于基板1上形成多个LED数组之排列，一个数组为一种颜色的LED，例如图1中红光、绿光、蓝光各自为一数组。转移过程需要透过多次焊接步骤，依序将基板1上的LED移转到基板2的预定位置，所以如图2所示，每次焊接前先用保护层盖住没有要移转的LED，再将要移转的LED之导电凸块与基板2的接垫接合，最后基板1的LED将全数转移到基板2上。

图1.  专利TW I521690之图3

图片来源: TIPO

图2.  专利TW I521690之图H-J

图片来源: TIPO

在这篇专利中似乎没有特别提及LED的尺寸或是与Micro LED相关的字词，但在其具有相同优先权的美国的对应案中，有提到发光组件为1至100微米，而间距(pitch)则可依实际产品之需求而调整，如图3中说明书内文以及表格所示。

图3.  专利US 14/583594

图片来源: USPTO

(B)专利名称：发光组件以及显示器的制作方法

公告号：TW I590433

这件工研院的专利也是有关Micro LED的制造技术，但其方法与上一篇截然不同。首先，在基板上形成LED数组，其中半导体磊晶结构、第*电极以及第二电极构成发光二极管芯片，而发光组件包含发光二极管芯片及球状延伸电极，完成后将发光组件从基板移除

接着透过喷嘴将发光组件喷出，藉由发光组件与喷嘴的磨擦，使球状延伸电极带有静电电荷，而接收基板的接点则透过电路结构传送电讯号使其亦带有静电电荷，在说明书的实施例中球状延伸电极带有正电荷而接点则带有负电荷。

如图4所示，透过例如摇筛的方式，使发光组件落入接收基板的开孔中，由于球状延伸电极的体积大于发光二极管芯片的体积，因此在落下的过程中，发光组件的球状延伸电极转向下落入孔中与皆点接触。

图4.  专利TW I590433之图P、S、T

图片来源: TIPO

Apple (LuxVue)

LuxVue在2014被Apple并购，其所拥有的Micro LED相关专利是众家厂商中最多的，在转移技术上其主要是采用静电吸附的巨量转移技术。

专利名称：Micro devicetransfer head array

公告号：US 9548233 B2

为了达到更好的转移效率，使用巨量转移技术的厂商不断开发出各式各样的转移头，而Apple这篇专利的特殊之处在于其转移头具有双极的结构，可以分别施予正负电压。

转移头的平台结构被介电层对半分离形成一对硅电极，当要抓取基板上的LED时，对一硅电极通正电，对另一硅电极通负电即可将目标LED拾取。

图5.  US 9548233的Figs. 1B, 34, 35

图片来源: USPTO

X-Celeprint

专利名称：Micro devicetransfer head array

公开号：US 2017-0048976 A1

X-Celeprint的巨量转移技术Micro-Transfer-Printing (µTP)是用压印头在LED上施压，利用凡得瓦力让LED附着在压印头上后，再从来源基板上将其拾取，移至目标基板上的预定位置上后，压印头连同LED压向目标基板，使LED上的连接柱插入背板接触垫后完成LED转移。

图6.  专利US2017-0048976之Figs. 5-6

图片来源: USPTO

eLux

据报导，鸿海将收购Micro LED新创公司eLux，该公司在专利上有二点值得注意。首先是其转移技术与市场主流不同，其次是其在美国申请的专利，利用CIP方式大量串接Sharp与自己的专利(如图8所示)。

专利名称：System and Methodfor the Fluidic Assembly of Emissive Displays

公开号：2017-0133558 A1

eLux的转移技术是利用刷桶在基板上滚动，液体悬浮液中含有LED，进而让LED落入基板上的对应井中。

图7.  专利US2017-0048976之Figs. 5-6

图片来源: USPTO

图8.  eLux美国专利状态

图片来源: USPTO

责编：小艳