Micro LED技術(shù)被炒得震天價(jià)響,，儼然是次世代的顯示技術(shù)霸主，更是2018年的顯示明星,。然而,，目前Micro LED依然存在許多的難題，不管是制程技術(shù),、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),，或者是生產(chǎn)成本，都與大量商業(yè)應(yīng)用有著很大的距離,，而其中一個(gè)最主要的挑戰(zhàn),，就是如何導(dǎo)入大量生產(chǎn)，以降低其制造成本,，而此一環(huán)節(jié)被稱為「巨量轉(zhuǎn)移」。
要理解巨量轉(zhuǎn)移,，當(dāng)然要先知道什么是Micro LED,，以及它跟傳統(tǒng)的LED有何不同之處。Micro LED的英文全名是「Micro Light Emitting Diode」,，中文也就稱作是微發(fā)光二極體,，也可以寫作「μLED」。
與一般LED最大的不同之處,，當(dāng)然是尺寸,。但是多少的尺寸才能稱作Micro LED，目前仍未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),，因此都是制造商各自表述的情況,。以臺(tái)灣晶電的定義為例，一般的LED晶粒是介于200～300微米（micrometer, μm）,，Mini LED（被稱為Micro LED前身）約50～60微米,，而Micro LED則是在15微米。
μLED完勝所有顯示技術(shù)成本與量產(chǎn)是唯一挑戰(zhàn)
由于晶粒尺寸的差異,，其各自的應(yīng)用也就有所不同,。一般的LED芯片以照明與顯示器背光模組為主；至于Mini LED則也將會(huì)運(yùn)用在背光應(yīng)用上,，但會(huì)是在高階的消費(fèi)產(chǎn)品,，或者是車用市場，如群創(chuàng)光電的AM miniLED就是運(yùn)用在車用顯示上,；至于Micro LED,，其應(yīng)用概念跟前兩者則完全不同,，將會(huì)是一種全新的顯示技術(shù)，而它的競爭對(duì)象則會(huì)是OLED,。
從技術(shù)規(guī)格與應(yīng)用概念來看,，μLED在亮度、反應(yīng)速度,、電耗與耐用度上皆完勝目前市面上的顯示技術(shù),，幾乎可以說是具備完全取代LCD和OLED顯示的潛力，但唯一的問題就是其生產(chǎn)成本與量產(chǎn)的能力,。
圖一
目前μLED最大的生產(chǎn)挑戰(zhàn)就在于如何把巨量的微米等級(jí)的LED晶粒,，透過高準(zhǔn)度的設(shè)備，將之布置在目標(biāo)基板或者電路上,，而此一程序被稱為巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer ）,。
事實(shí)上，巨量轉(zhuǎn)移是一個(gè)學(xué)術(shù)名詞,，經(jīng)常用于物質(zhì)處理流程的工程設(shè)計(jì)上,，它涉及物理系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)或粒子的擴(kuò)散和對(duì)流。
更具體的說,，巨量轉(zhuǎn)移是在描述一個(gè)化學(xué)或物理的機(jī)制,，它是一種運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象，它意指大數(shù)量的點(diǎn)（分子或粒子）從某一端移動(dòng)到另一端,。它可以是單一階段,，或者多重階段，且涉及一個(gè)液體或者氣體的階段,，有時(shí)候也可能在固體物質(zhì)中發(fā)生,。
一個(gè)經(jīng)典的巨量轉(zhuǎn)移范例，就是水的「蒸發(fā)」,，透過蒸發(fā)現(xiàn)象,，能讓大量的水分粒子移動(dòng)到另一個(gè)物質(zhì)上，同理,，擴(kuò)散也是如此,。
如何搬運(yùn)數(shù)千萬顆微米級(jí)LED晶粒的挑戰(zhàn)
而用在μLED的生產(chǎn)上，就是要把數(shù)百萬甚至數(shù)千萬顆微米級(jí)的LED晶粒正確且有效率的移動(dòng)到電路基板上,。以一個(gè)4K電視為例,，需要轉(zhuǎn)移的晶粒就高達(dá)2400萬顆（以4000 x 2000 x RGB三色計(jì)算），即使一次轉(zhuǎn)移1萬顆,，也需要重復(fù)2400次,。
臺(tái)灣的工研院目前也正在著手研發(fā)巨量轉(zhuǎn)移的相關(guān)技術(shù)，而主要負(fù)責(zé)的單位則是電子與光電系統(tǒng)研究所。電光所所長吳志毅博士就表示：「目前LED與顯示面板的制程已相對(duì)成熟,，最大的困難就在于如何將如此大量的μLED晶粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移,。」
吳志毅博士指出,，雖然生產(chǎn)微米級(jí)μLED晶粒不易,，但仍是有設(shè)備可以做到，只是良率與產(chǎn)量的問題,，例如紅光LED微縮至微米級(jí)會(huì)有矽材質(zhì)易碎的問題,，但還是有法可行，唯有巨量轉(zhuǎn)移目前仍沒有一個(gè)好的解決方案,。
就因?yàn)榫蘖哭D(zhuǎn)移的良率與效率具備很高的技術(shù)難度,，因此目前包含蘋果、三星和索尼都正積極研究突破之道,。
吳志毅博士表示,，要達(dá)成巨量轉(zhuǎn)移的原理其實(shí)很簡單，就是產(chǎn)生一個(gè)作用力將μLED晶粒精準(zhǔn)的吸附起來,，然后將之轉(zhuǎn)移到目標(biāo)背板上,，再精準(zhǔn)的釋放。而可以使用的原理有：真空,、靜電,、沾黏、UV和電子作用等,。
關(guān)鍵的問題就在于良率可以達(dá)到多少，以及產(chǎn)能是否合乎成本,。
如果不考慮產(chǎn)能的話,，透過目前的轉(zhuǎn)移設(shè)備，如Pick-and-Place的方式,，也是可以制作出μLED顯示面板,，但其成本將會(huì)非常昂貴，除非對(duì)于價(jià)格很不敏感的客戶和應(yīng)用,，否則很難有商業(yè)發(fā)展的空間,。
目前已有幾家業(yè)者宣布其在小尺寸面板上取得初步的成功，包含臺(tái)灣的錼創(chuàng)科技（PlayNitride）,、晶電,、蘋果收購的LuxVue、日本的索尼,，以及韓國的三星,，但這些業(yè)者皆沒有透露其轉(zhuǎn)移的形式與技術(shù)，當(dāng)然產(chǎn)量與產(chǎn)能也沒有公布,。
而在今年CES 2018展上,，三星展示的146吋Micro LED電視「The Wall」,，其是使用模組化拼接的方式，達(dá)成了大尺寸面板效果,。
相較于μLED急需巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)來解決其量產(chǎn)的問題,，晶粒尺寸在50～60微米間的Mini LED則完全可使用既有的生產(chǎn)設(shè)備來進(jìn)行量產(chǎn)，因此目前的LED制造商皆先選擇投入此一過渡的產(chǎn)品,，甚至三星和索尼先前發(fā)表的Micro LED產(chǎn)品,，可能都是屬于Mini LED等級(jí)并透過現(xiàn)有設(shè)備來生產(chǎn)的產(chǎn)品。
這些國際大廠頻頻的動(dòng)作當(dāng)然引來市場的關(guān)注,，但在μLED技術(shù)的研發(fā)上臺(tái)灣其實(shí)并沒有落后,，甚至還可能有超前的機(jī)會(huì)。工研院早在2009年就開始投入μLED技術(shù)的研發(fā),，只是一開始沒有要往主流顯示應(yīng)用發(fā)展,，但隨著市場與技術(shù)的演進(jìn)，也逐漸意識(shí)到其市場的潛力,。
「當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為OLED可以,，LED也一定可以?！箙侵疽悴┦空f道,。
他指出，理論上,，LED能夠取代目前所有的OLED顯示產(chǎn)品,，唯一的問題就是制造成本和所謂的C/P值，如果做出的產(chǎn)品售價(jià)居高不下而乏人問津,，那就沒有發(fā)展的價(jià)值,。幾年前的OLED電視幾乎就是這樣的情形。
而對(duì)于巨量轉(zhuǎn)移技術(shù),，吳志毅博士則透漏,，目前工研院也已有相關(guān)的解決方案，但他仍無法透漏相關(guān)的資訊,，僅回應(yīng)今年將會(huì)有相關(guān)的技術(shù)發(fā)表,，請(qǐng)大家拭目以待。
但他認(rèn)為,，目前巨量轉(zhuǎn)移最可行的制程還是在6吋到8吋晶圓上,，并以小尺寸的顯示應(yīng)用為主，大尺寸的顯示應(yīng)用只能透過拼貼的方式來進(jìn)行,，才能解決生產(chǎn)成本的問題,；至于使用的技術(shù)形式，則是會(huì)是以吸附轉(zhuǎn)移的方式，也就是利用靜電,、凡得瓦力或其他的作用力來轉(zhuǎn)移,。
μLED應(yīng)用市場將呈現(xiàn)M型化發(fā)展
也由于轉(zhuǎn)移的技術(shù)不易，且產(chǎn)量和良率受限的緣故,，因此μLED的應(yīng)用市場將會(huì)呈現(xiàn)M型化來發(fā)展,，也就是先從極大和極小的兩個(gè)尺寸開始，最后才會(huì)逐漸往數(shù)量最大的消費(fèi)性電子和電視的尺寸來發(fā)展,。但能不能發(fā)展至主流消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場,，甚至取代目前的OLED電視或LCD電視，則需視屆時(shí)的生產(chǎn)成本,。
圖二
吳志毅博士表示,，由于LED的特性就是發(fā)光面積小于元件面積，因此非常適合以拼接的方式來生產(chǎn)超大尺寸的顯示面板,，尤其是戶外或者是公共空間的大尺寸顯示幕,，再加上這些應(yīng)用對(duì)于價(jià)格的敏感度不高，因此將會(huì)是μLED顯示的第一個(gè)商用市場,。
而接在超大尺寸之后,，就會(huì)是超小型的顯示應(yīng)用，例如穿戴式和AR/VR裝置,，尤其是AR和VR,。吳志毅博士表示，μLED的高亮度,、低功耗和高反應(yīng)速度特性,，非常適用于這些應(yīng)用，不僅能克服日光下顯示的問題,，也能改善電耗,，同時(shí)也能滿足游戲的高速顯示需求。
只不過吳志毅博士并不認(rèn)為μLED會(huì)大量進(jìn)入消費(fèi)性電子市場,，尤其是一般的家用電視市場。他認(rèn)為,，目前μLED的生產(chǎn)成本仍十分昂貴,，就算制程成熟，也是會(huì)高于LCD面板甚多,，就算顯示性能極佳,，也不易說服消費(fèi)者購買，因此仍需一段時(shí)間來觀察,。
但至少現(xiàn)在可以清楚的知道一件事,，就是在巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)成熟之前，μLED的產(chǎn)品和應(yīng)用都距離實(shí)際商用市場十分遙遠(yuǎn)，最快也要等到今年下半年之后,，才會(huì)有更具體的技術(shù)細(xì)節(jié)被揭露,。而在那之前，所有關(guān)于μLED的一切,，恐怕都只是個(gè)愿景和話題而已,。