巨量转移是错误方向？Micro LED量产或迎来新转机

   据报道，著*商业信息提供商IHS Markit称，全球micro-LED显示器市场将从今年微不足道的水平上升至2026年的1550万台。PMOLED面板制造商铼宝科技(RiTdisplay)日前表示，预计全球首批使用了其Micro LED显示模块制造的Micro LED智能手表将于2020年面世。

   华创证券指出，随着未来几年制造成本的下降，Micro LED的定价也将下降，这将使得该技术逐渐被智能手表、电视、增强现实系统和智能手机等应用所接受。作为新一代显示技术，Micro LED在技术寿命、对比度、能耗、反应时间与可视角等均胜过传统LCD。目前国际大厂苹果、三星、LG等大厂早已积极布局Micro LED技术。最近Mciro LED技术又取得不少新进展……

   不需巨量转移，就可实现Micro LED量产

   由台湾中央大学光电系陈升晖教授带领的萌芽新创团队Microluce近期发表Micro LED磊晶技术，透过高能物理在低温状态下即可长出高品质氮化镓薄膜，完全抛弃主流的巨量转移制程，成本仅是现有微发光二极体显示器的十分之一，具有量产潜力，相关技术已获得了台湾及美国专利。

   巨量转移是现今Micro LED显示器最重要的步骤，已发展近十年，但该团队认为巨量转移是错误方向，主要因现今的LED晶粒须覆晶制程及结构弱化等程序，蓝绿光材料是氮化镓，红光材料是砷化镓，两种材料的驱动电压不同，驱动电路将造成困难，尤其成本考量上，坏点修复问题不易克服，因此难以量产。

   该团队透过高能物理的方式，突破以往一千度以上的高温限制，在低温状态下即可长出高品质的氮化镓薄膜，温度可控制在500至700度左右；面版尺寸可从2英吋至12英吋，可随着制程设备等比例放大，并结合大数据分析，找出*佳磊晶模式。

   现今巨量转移2K画素的MicroLED面板成本高于33万台币，该团队自主开发的磊晶板，搭配奈米材料技术可达到全彩化的微发光二极体显示效果，一片面板的成本仅现有的十分之一，深具量产潜力。（来源：中时电子报）

   在低电流下也可高效发光的GaN Micro LED

   CINNO Research产业资讯，产业技术综合研究所（产总研）和东北大学于2019年7月宣布，他们开发了一种在电流密度较低情况下也能保持发光效率的GaN（氮化镓）Micro LED。他们试做的GaN Micro LED尺寸仅为6μm见方，如果把这款GaN Micro LED以较高的密度排列的话，就可以获得高效率、高分辨率的Micro LED显示屏。

   此次研究成果得益于以下成员：产总研氮化物半导体先进设备（Device）开放创新实验室(Open Innovation Laboratory ) GaN光设备小组的王学论(实验室组长)、电子光学技术研究部门的朱俊元客座研究员、纳米电子（Nano Electronics）研究部门的远藤和彦(研究小组组长)、日本东北大学流体科学研究所创新能源（Innovative Energy）研究中心负责人兼材料科学高等研究所主任研究员的寒川诚二教授（同时兼任产综研纳米电子研究部门的特定研究员(Fellow) ）。

   Micro LED作为可穿戴设备的显示设备而颇受关注。然而，如果是采用一般的电感耦合等离子体（ICP,Inductive Coupled Plasma）蚀刻技术的制造工艺，因等离子的影响，LED的侧面容易出现缺陷。特别是，LED的尺寸越小，有缺陷的侧面的比例就越高。据说电流密度区域如果在20A/cm2以下，发光效率会急剧下降。

   本次研究中，产总研致力于研究通过中性粒子光束蚀刻（Beam Etching）技术制作具有GaN纳米结构的LED；日本东北大学开发了对半导体材料几乎不会产生损伤的中性粒子光束蚀刻技术（Beam Etching）。两家单位通过合作，共同开发了GaN Micro LED。

   该研究小组此次采用了中性粒子光束蚀刻（Beam Etching）技术和传统的ICP蚀刻（Etching）技术，分别制作了4种不同尺寸（40μm见方、20μm见方、10μm见方、6μm见方）的GaN Micro LED。

产总研和东北大学合作制作的GaN Micro LED模式图 （图片来源：产总研、东北大学）

   关于此次试做的Micro LED，调查了作为表示发光效率的指标之一的外部量子效率和电流密度的依存关系。结果，通过ICP蚀刻技术制作的Micro LED的尺寸在20μm以下的情况下，且电流密度区域为20A/cm2以下时，发光效率急剧下降。然而，利用中性粒子光束蚀刻技术制作的Micro LED的尺寸即使减小到6μm，发光效率也几乎没有下降。

分别采用ICP蚀刻技术（左）、中性粒子光束蚀刻技术（右）试做的Micro LED的外部量子效率和电流的依存关系 （图片来源：产总研、东北大学）

   此外，关于6μm的Micro LED，当电流密度为5A/cm2时，比较了采用两种技术后的发光效率。结果，利用中性粒子光束蚀刻技术试做的产品的发光效率几乎是ICP蚀刻技术的5倍。

利用新技术和传统技术试做的GaN Micro LED 的发光效率的比较（图片来源：产总研、东北大学）

   若使用6μm的Micro LED，显示屏的分辨率就会超过2000像素（Pixel）/英寸，那么就可以应用于虚拟现实（AR）、扩展现实（XR）的头戴式显示屏（Head Mount Display）等用途。

   与传统的液晶屏、有机EL显示屏相比，Micro LED显示屏的功耗不及它们的1/10，辉度是它们1万多倍，分辨率是它们的10倍左右。此次开发的Micro LED的发光色为蓝色。今后，计划制作绿色、红色的Micro LED，并实现全彩色（Full Color）的Micro LED显示屏。(来源：CINNO Research）

   四方合力研发Micro LED，实现RGB全彩

   中国台湾工业技术研究院（以下简称为“台工研院”）携手LED驱动IC厂聚积科技、PCB厂欣兴电子与半导体厂錼创科技，四方合力研发的次世代显示技术微发光二极管（Micro LED）又有新进展。继去年展出全球第*个直接转移至PCB基板的Micro LED显示模块后，时隔一年再公开的合作结晶成功实现了「RGB」全彩，但小小一块板子背后所要解决的技术问题尽是挑战。

   1、红光良率不比蓝绿，弱化结构更是难题

   Micro LED技术谈了好多年，众所周知这是一门需要颠覆传统制程、牵涉产业领域甚广的破坏式创新技术，各个技术环节对领域专家而言都有不易突破的瓶颈。去年台工研院与三厂合作开发的被动矩阵式驱动超小间距Micro LED显示模块，成功将Micro LED阵列芯片直接转移到PCB基板，只是RGB全彩独缺红光。经过一番努力，今年总算是让红光「亮」了相。

   有别于先前6cm x 6cm的Micro LED显示模块，间距（Pitch）小于800μm、分辨率80 x 80pixel，新版模块尺寸为6cm x 10cm，间距约在700μm 以下、分辨率96 x 160pixel，LED芯片尺寸则同样在100μm内。从前端制程到后端转移，台工研院电光所智能应用微系统组副组长方彦翔博士提到两大技术难题，一是红光芯片利用率与良率不足，二是「弱化结构」。

2018年所展出的超小间距Micro LED显示模块独缺红光，间距小于800μm、分辨率80 x 80pixel

2019年新版Micro LED显示模块成功达成RGB，间距约700μm以下、分辨率96 x 160pixel

   「以芯片利用率和良率来看，红光还是问题，」方彦翔以4英寸LED晶圆为例指出，晶圆扣除2mm外径后，可用区域的良率在单一标准值下或许可达99％，也就是单看波长（Dominant Wavelength，Wd）、驱动电压（Forward Voltage，Vf）或反向漏电（流）（Reverse Leakage (Current)，Ir）；但若三项数值标准都要兼备，整体良率很可能不到60％，尤其红光受限于材料与特性，或许连50％良率都未必能达到。

   光看可用区域的良率并不够，方彦翔表示，Micro LED制程下需要针对转移的面积去定义良率。简单来说，假设巨量转移模块的转移面积是6cm x 3cm，就表示在该矩形区域（block）里的Micro LED阵列芯片都必须符合前述三项良率标准，不能有坏点才能进行转移，也就是说整片晶圆里可能只有某个特定区块符合所有标准，良率不够稳定导致能转移的区域少、整片利用率也大幅下降。以目前产业最顶尖的技术来说，晶圆芯片要做到超高均匀度都还有很大努力空间。

红光受限于材料与特性，良率比蓝光、绿光相对更低

   不仅Micro LED红光良率有待改善，具有弱化结构的Micro LED更是难求。

   弱化结构是巨量转移成功与否的一大关键。方彦翔说明，Micro LED芯片在制程阶段得先跟硅或玻璃等材质的暂时基板接合，再透过雷射剥离（laser lift-off）去除蓝宝石基板，接着以覆晶形式将原本的LED结构翻转、正面朝下，并使P型与N型电极制作于同一侧，对于微缩到微米等级的Micro LED来说又更具难度。

   为了让Micro LED在巨量转移的吸取过程中，能够顺利脱离暂时基板又不至破片，因此得在LED下方制作中空型的弱化结构，也就是以小于1μm的微米级柱子支撑。当转移模块向上吸取LED时，只要断开柱子便能将Micro LED脱离暂时基板，再转移下压至TFT或PCB板上，但这一步骤也考验LED本身够不够强固、承受压力时是否仍能保持完好，而红光比起蓝光和绿光相对更脆弱易破，加上PCB板粗糙度（roughness）较大、上下高低差大于200μm，稍微施压不当就可能降低红光转移成功率。

   至于玻璃基板则因为粗糙度没有PCB板来得大，Micro LED转移难度也相对较低。去年台工研院便展出过一款6cm x 6cm、间距约750μm、分辨率80 x 80pixel的Micro LED透明显示模块，所采用的就是超薄玻璃基板，技术上成功实现了RGB三色；而今年所制作的新版Micro LED透明显示模块，尺寸为4.8cm x 4.8cm，间距约375μm、分辨率120 x 120pixel，明显比前一款的显示效果更为细致。

2018年版Micro LED透明显示模块，间距约750μm、分辨率80 x 80pixel

2019年版Micro LED透明显示模块，间距约375μm、分辨率120 x 120pixel

   2、聚焦三大应用：电竞屏幕、AR、透明显示器

   Micro LED具备高亮度、高效率低功耗、超高分辨率与色彩饱和度、使用寿命较长等特性，在电竞屏幕（Gaming Monitor）、扩增实境（AR）、透明显示器等应用领域，要比OLED、LCD更能发挥优势，而这三大应用也是台工研院最为看好也正积极发展的方向。

   以电竞屏幕应用来看，方彦翔提到目前市场上虽然已有次毫米发光二极管（Mini LED）技术切入，但始终是做为显示器背光，Micro LED则可直接做为pixel显示不需背光源。相较于Mini LED或同样为自发光显示技术的OLED，Micro LED对比度更高更纯净、显色表现也更佳，在最关键的刷新率表现上也优于OLED，而且无烙印或衰退问题，未来在高端消费市场的发展潜力相当可期。

台工研院Mini LED显示模块采用PCB基板，模块尺寸6cm x 6cm、间距小于800μm、分辨率80 x 80pixel

   提到Micro LED应用于AR的发展机会，方彦翔已不只一次表达过正面看法。他认为Micro LED有机会在AR领域发展为显示光源主流技术，但就技术而言还有很多难题有待克服，除了Micro LED RGB三色良率和效率问题需要重新调整外，若以单色Micro LED结合量子点（QD）色转换材料的方式，也还有其他问题存在。

   而且，AR成像目前遇到的问题为系统光波导（Optical Waveguide）吸收率极高，因此若要在系统要求的低功耗前提下，Micro LED所需要的亮度将高达100万nits，别说Micro LED现在还很难做到，连技术成熟的OLED和LCD都无法达到，更何况AR画素密度约2,000ppi以上，间距在12.8μm左右，单一子画素（Sub-pixel）必须微缩到4μm以下，Micro LED若以传统制程进行制作，效率将大幅下降，在一定功耗要求下，光要达到10万nits就已经非常困难。

   「所以LED小于10μm以后，亮度就是另一个世界，」方彦翔说，「要提升LED在AR上的效率，就必须从半导体的结构和制程去改变，要有突破才有办法达到」。尽管AR应用可能还需要五年才有机会实现，但他认为这确实是台湾地区可以发展的Micro LED利基市场。

   至于台工研院所开发的透明显示器采被动式无TFT，主要以3到4英寸模块拼接形式，聚焦车载和被动式应用。提到透明显示器车载应用，方彦翔指出，OLED透明度虽然可达60％到70％，但分辨率难做高；Micro LED透明度可达70％以上，显示也相对更清晰。目前台工研院正与厂商进行产品试做，也会持续发展有关应用。

   方彦翔直言，Micro LED就技术开发来说还需要一段时间，若朝OLED和LCD现有市场发展替代应用已经太晚，也不一定会有竞争优势，加上良率有限、成本难降，要跟技术成熟的LCD和OLED竞争并不容易。但他相信，OLED或LCD达不到的技术就是Micro LED的机会，尤其电竞屏幕、AR和透明显示器等高技术门槛的利基应用，或许可为台湾地区发展Micro LED的路上亮起希望。（来源：科技新报）

   聚积打造自有Mini LED/Micro LED模块生产线

   LED驱动IC厂聚积看好未来Mini LED／Micro LED市场发展，将全面打造自有Mini LED／Micro LED模块生产线，已经在桃园平镇打造自有厂房，且第三季将会有机台设备进驻，预计第四季可望完成良率提升，有机会力拼年底开始量产出货。

   Mini LED／Micro LED俨然成为新一代显示技术，随着各大厂已经先后导入相关技术开发产品，未来市场一旦成熟，市场产值将会迅速扩大。集邦咨询LED研究中心（LEDinside）预计，到2023年Micro LED市场产值将高达42亿美元。

   聚积看好未来Mini LED／Micro LED市场发展，现在已经设立自有厂房，未来将可望全面自行量产Mini LED／Micro LED模块。供应链厂商表示，聚积已经在桃园平镇打造自有厂房，并将于第三季开始进行进驻机台设备，同时将开始提升生产良率，预计第四季可望完成良率调整，届时最快年底可望开始接单出货。

   据了解，由于Mini LED／Micro LED模块需要将大量芯片布满在PCB上，光是一台手机屏幕大小的Mini LED模块就需要至少一万颗晶粒，随着屏幕尺寸增加、使用数量更可能达到百万颗晶粒等级，因此才需要巨量移转技术，同时将大量晶粒移转到PCB，借此达到商用等级。

   法人表示，聚积目前在Mini LED模块的巨量移转技术上，良率已经达到俗称的「四个九」，也就代表良率已经达99.99％，剩下极少数移转失败的芯片将再透过检测技术挑出，重新将正常芯片移转到PCB中。

   供应链厂商表示，聚积当前打造的生产线，现在除了正力拼Mini LED模块量产之外，随着Micro LED巨量移转技术成熟，未来也可望在同个厂区进行量产，成为聚积Mini LED／Micro LED的生产重镇。

   此外，随着传统旺季到来，目前虽然中国大陆厂商受到美中贸易战影响，对聚积的拉货量略为降低，不过法人指出，聚积受惠于韩系厂商扩大拉货带动，将有机会填补减少的拉货量，因此聚积第三季业绩成长依旧可期。

   聚积6月合并营收达2.73亿元（新台币，下同），第二季合并营收季增17.46％至8.14亿元，累计上半年合并营收为15.07亿元、年减1.21％，约略与2018年同期持平。（来源：Yahoo奇摩）

   雷曼光电正在研究巨量转移技术

   7月15日，雷曼光电接受机构调研，就Micro LED显示技术特点及Micro LED显示市场前景进行了交流。

   谈到最近在行业内引起较多关注的8K超高清Micro LED显示屏，雷曼光电技术总监屠孟龙表示，雷曼光电Micro LED显示屏采用的是公司自主研发的新一代COB技术。COB（chip-on-board）是一种在基板上对多芯片封装的技术。雷曼自主研发新一代COB小间距显示技术，很好地解决了SMD分立器件LED小间距显示技术的痛点，是融合了LED封装与LED显示的创新技术，这种多LED芯片集成封装技术，与SMD封装工艺最大的不同是省去了支架，同时也节省了显示制作过程中灯珠过回流焊的工艺。基于COB技术的高清显示产品具有高密度、高防护、高信赖性、高适应性、高画质与使用成本低的技术优势。相较于SMD小间距产品失效率大大降低，延长了产品使用寿命、降低了使用成本。

   据他介绍，雷曼光电COB封装目前阶段采用的是PCB基板，PCB基板的品质，是对高密度COB封装的关键影响因素之一，进入COB封装工序的PCB必须接近零缺陷。芯片采用的是正装或倒装的100-200微米的LED芯片，并采用“单颗”“多颗”芯片转移技术，因为可以在技术成熟度、效率、良率、成本等各方面取得*佳平衡，是现阶段成本最优的COB技术路线，同时也是技术难度最大的技术路线，雷曼基于该方案的显示产品已经实现批量出货，是未来两年内最具性价比的技术路线。其他关于芯片巨量转移技术公司正在研究，随着点间距持续下行，巨量转移技术成熟后能够有效提高生产效率。

   公司COB小间距显示技术通过围绕COB进行全产业链技术集成创新，对LED芯片、PCB基板、驱动IC提出更高可靠性封装与长期应用要求，并围绕COB高显示品质进行技术创新，包括LED芯片波长、亮度选择、封胶技术、在线维修技术、墨色一致性技术、制程良率控制技术、高可靠性技术等方面进行创新，确保黑屏、亮屏颜色一致性；要求基板、固晶、焊线、封胶等每个环节，几乎接近零缺陷，确保生产高良率；要求COB在客户端使用失效率，低于传统SMD小间距LED一个数量级，即小于10PPM。

   雷曼光电目前的COB技术产品生产良率能达到95%，后续随着技术的持续创新改进，良率还将持续提升。

   基于COB显示技术的LED显示面板具有更高的防护性能，更高的可靠性，更高的对比度，更加出色的画质，更加灵活快捷的拼接方式以及更高的坏境适应性的优点，是100吋以上大尺寸高清显示的专业选择，是目前P2mm至P0.5mmLED小间距的*佳技术和商业方案，公司基于COB技术的Micro LED显示产品，是目前能够实现100英寸以上的超大屏幕技术中，已经具备实现8K超高清显示特性的唯*技术。

   此前，雷曼光电在北京正式发布推出超大尺寸的Micro LED显示屏，可以实现8K的显示分辨率，屏幕尺寸可以灵活拼接。8K超大屏幕拥有非常宽广的应用，可以用于政府、军队、交通、电力等部门的指挥监控应用，包括指挥中心、调度中心、控制中心、监控中心等。在广电传媒领域，可以应用于视频演播等。在视频会议系统领域，可以用于企业、政府、军队等部门的会议室、报告厅。在商业显示领域，可以应用于零售、酒店、商务会议等商用显示、智能终端一体机等。在家用显示领域，可以为家庭提供100英寸以上超高清电视。

   那么，Micro LED显示屏或者说LED小间距显示市场前景如何？ 雷曼光电副总裁、董事会秘书罗竝表示，基于COB技术的小间距LED显示屏技术是新一代高清LED显示技术，融合了LED封装与LED显示的创新技术，具有非常明显的技术优势。随着“微显示”时代的到来，Micro LED显示技术正逐渐占领高清微显示的制高点。当前，8K在技术层面已具备落地能力，5G网络全面应用的时代亦即将到来。5G为8K视频实时传输提供了高速通路，8K为5G超高速带宽提供了巨量数据流量，基于COB技术的Micro LED微显示作为8K超大屏幕显示可以说是正当其时。这两年小间距LED显示的发展速度不断提升，未来COB显示技术将成为LED小间距高清显示的主流，并快速渗透至商业显示和民用显示，市场空间可观。

   对于与业内竞争对手的竞争，雷曼光电很有自信，罗竝指出，公司基于COB封装技术的Micro LED显示产品在去年便率先量产，并且具有更佳的性价比解决方案。公司作为老牌LED上市公司，具有十五年LED封装研发及制造经验；十四年LED显示屏研发及制造经验；五年以上COB小间距显示研发经验，COB显示技术具有较高的技术门槛，深度融合了封装技术和显示技术，故纯LED封装企业和纯LED显示屏企业想做COB显示产品技术难度会很大，而且目前SMD仍是市场主流，转型COB也会影响传统技术企业的利益。所以，雷曼作为拥有完整封装和显示综合产业链企业推出COB新技术具备天生优势，能够脱颖而出。无论是从时间上还是技术上，公司的研发与生产都具有领先于同行业。

   另外公司作为上市公司，资产负债率较低，资金状况良好，能够支撑COB显示产能持续扩大，不断进行技术创新，提升新一代Micro LED显示产品的市场占有率，为客户提供性价比更高的优质显示产品。