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儘管全球廠商持續投入資源合力研發 Micro LED,但這個次世代的顯示技術仍面臨許多技術障礙與設備限制,導致生產成本始終難以降低,因此Micro LED在商業化的路上仍是走走停停。
然而為什麼 Micro LED 顯示器生產上如此窒礙難行?在生產過程中面臨哪些困難,延宕了商業化時程?跟傳統 LED 相比,Micro LED 的需求更為繁縟複雜,因為 Micro LED 晶片大小僅僅 LED 晶片的1%,小於100 微米。而這種極小零件不只開創了次世代科技,也帶來許多新挑戰。我們以下將分析 Micro LED 顯示器的生產過程,並指出不同步驟所面臨的瓶頸。
Micro LED 與 LED 同樣都以磊晶矽晶圓為基礎,然而 Micro LED 磊晶的需求遠比傳統 LED 來得嚴苛。由於 Micro LED 晶片大小不超過 100 微米,磊晶的波長一致性更是至關重要,晶圓若有不平整,便可能帶來晶片缺陷,增加後續製成開銷。不過當前現有的晶圓生產設備多為生產傳統 LED 晶圓而製,幾乎無法滿足 Micro LED 晶圓製作的要求。
再者,磊晶晶圓上的晶片製程也相當關鍵,因為它可能影響到後續的晶圓結合與轉移等製程。為了滿足不同轉移方法上的需求,晶片廠商可能必須與轉移技術廠密切合作,才能提升總體良率與效率。
若要將 LED 晶片轉為顯示器,Micro LED 晶片必須先從藍寶石基板移除,轉移在另一個暫存基板上,再由此視功能與目的需求移到不同的背板上。由於晶片極小、數量龐大,轉移過程也就倍加困難,如果使用傳統的取放過程來轉移上百萬顆 LED,勢必極為耗時又加重生產成本。為加速轉移過程,目前已有多家廠商研發各種轉移技術處。除此之外,要將Micro LED晶片放到在目標基板上並準確排列,也是一項困難的挑戰。
在生產過程中持續檢測 Micro LED 晶片功能是否正常,以確保晶片效率並提高整體良率,也是製程中的重要步驟。若檢測到晶片瑕疵,則必須採用對應的維修技術,精準對症下藥。晶片微小化則又加深了這些程序的困難度。為了解決這些問題,各家設備廠商正致力研發更有效及精準的與解決方案。
除了上述提到的挑戰之外,背板材質、全彩解決方案與驅動 IC 設計也是 Micro LED 顯示器生產上遇到的瓶頸。而為解決這些技術障礙,業界廠商正積極在供應鏈中進行垂直整合,並締結策略聯盟,以充分利用專業並採取更為全面的途徑。有惠於這些合作關係,許多技術上的突破於 2019 年相繼問世,帶 Micro LED 顯示器一步一步走向實際應用。然而,在Micro LED正式邁向商業化之前,仍有待更創新的技術發展來解決生產製程中的難題,以求降低生產成本跟加速量產速度。
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