好顯有你》致力突圍巨量轉移瓶頸,K&S 為 Mini / Micro LED 市場提供技術優勢

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 14 日 9:00 | 分類 光電科技 , 尖端科技 , 螢幕、電視 Telegram share ! follow us in feedly


Micro LED 光源應用為顯示器產業眾所矚目的前瞻技術,在今年的智慧顯示展上,可以看到許多使用 Micro LED 的產品亮相,像是友達、群創、錼創等,皆紛紛展示其在 Micro LED 佈局成果;不僅反映了當前業界為突破技術瓶頸,強化上下游結盟的策略,也顯現業界積極克服 Micro LED 既有技術障礙,走向量產目標的決心。

Micro LED 被視為未來顯示器產業主流技術,不僅具有更好的視覺效果,同時還擁有比 LCD 和 OLED 更好的整合能力與效能表現,應用領域包括 AR / VR、可穿戴產品、Notebook/汽車資訊面板、移動裝置包括智慧手機、平板電腦、大尺寸顯示如顯示牆、電視等等。

▲ Micro LED 被視為顯示產業未來新寵兒,許多業者也加大發展力道。(Source:科技新報)

「對於大多數消費類應用來說,Micro LED 仍然處在一個研發和小批量試點製造階段,大部分集中在 3C 應用。等到後續技術成熟的時候,再轉移到高精度要求的應用中,如可穿戴設備、智慧手機等,這個過程將花費 2~3 年時間。」半導體和先進顯示裝置的跨國製造商 Kulicke & Soffa (庫力索法)執行副總裁張贊彬告訴《科技新報》記者,「雖然受疫情影響,整個產業鏈的研發和製造有所放緩,但是相關的投資仍十分樂觀,投資遍佈 Micro LED 的每個製造階段,投資的方向與合作也在往技術體系提升。」

Micro LED 若要量產,巨量轉移技術是一個關鍵,目前市場多用機械式取放(Pick&Place)概念的壓印(Stamp)技術。所謂的取放式壓印技術,簡單來說就是藉助於靜電、凡得瓦力、磁力等方式抓取巨量的 Micro LED 晶片後轉移至目標背板,目前市場上有幾家廠商採用此技術。

目前,機械式取放的壓印製程已經成熟到可以運用在量產。與此同時,業界也從未停止過對其他巨量轉移技術的研發,以達到更快、更有效率、更有彈性的轉移。雷射轉移技術就是其中一種。

顧名思義,雷射轉移便是使用雷射束將 Micro LED 從原始基板快速且大規模轉移到目標基板,其通常步驟由石英、藍寶石等透明基材透過某種中間材料承載元件,再透過雷射照射透明基材作用在中間材料上發生反應,並可採用光學遮罩的方式以實現元件的選擇性轉移。而在轉移過程,由於雷射波長和材料性質的不同,還可將雷射轉移分為雷射直接釋放和雷射燒蝕釋放。而目前採用雷射轉移技術的代表廠商包括 Uniqarta(已被 Kulicke & Soffa 收購)和 QMAT。

Micro LED 要量產,降低成本是關鍵

目前 Micro LED 顯示器最大的挑戰仍在如何降低成本。因為要處理如此大量的晶粒,若採用原有的技術跟設備,無論是在時間上還是成本上都不符合效益;K&S 執行副總裁張贊彬表示,成本決定 Micro LED 是否量產和商用化,舉例來說,一台採用 Micro LED 的 4K 65 吋電視,市場價格動輒十幾萬美元以上;試想有哪些消費者負擔得起這價錢,買台十幾萬美元的電視放在客廳?

降低 Micro LED 大尺寸顯示器的成本在於提升良率和效率

「Micro LED 還不是完全成熟的技術,特別是在降低成本這條道路可能要走得比較長。」張贊斌表示:「Micro LED 的轉移與修理成本非常高,尤其是單顆晶粒轉移或者修理的成本非常高,Micro LED 顯示如果有一兩顆 die 的不良並修理不好,螢幕就只能報廢。要達到高精密度顯示的時候,需要將小顆 die 轉移到大螢幕,用到的方法也有不同。」

所以,不論是從生產設備的改良、檢測方式的革新以及巨量轉移的開發等,都是廠商正積極努力的方向。K&S 自 2018 年以先進技術切入 Mini LED 及 Micro LED 巨量轉移領域,推出的第一代巨量轉移設備以獨特的置件方式將轉移速度提升一個數量級。

張贊彬說明,如何降低成本,是 Micro LED 邁向量產和商用化的關鍵。這就必須從 Micro LED 製程技術著手,其中巨量轉移更是主要因素。目前各業者採用的巨量轉移技術都不相同,沒有標準的方法。而 K&S 在考量多種轉移技術之後,最後決定採用雷射的方式,因雷射在提升巨量轉移效率有更大潛力。

K&S 收購 Uniqarta,深化雷射轉移技術

為進一步發展雷射轉移技術,張贊彬透露,K&S 今年初宣佈收購美國科技公司 Uniqarta。此次收購包括 Uniqarta 的知識產權及專利組合,之前 K&S 與 Uniqarta 已進行廣泛合作,將獨有 LED 晶粒轉移技術商用化。

▲ K&S 收購 Uniqarta 強化雷射轉移技術。(Source:K&S

據悉,Uniqarta 的 Laser-Enabled Advanced Placement(LEAP)技術以高精確度、超快速的雷射轉移置晶系統突破了傳統取放貼裝的技術瓶頸。以非接觸方法大批量放置晶粒,使轉移速率變得更快,亦加速了 K&S 下一代高精度解決方案的開發,進而促進多功能、低成本顯示技術被廣泛採用。預計這種下一代 LED 轉移方法將加速 Mini LED 背光的導入,同時也將推動 Micro LED 直顯應用的發展。

K&S 副總裁兼技術長 Bob Chylak 說,Uniqarta 的收購加強和擴大了 K&S Mini LED 與 Micro LED 的整體技術組合。這項投資是團隊能力和價值主張的重要戰略補充,使團隊更完備地參與到快速發展的先進顯示市場。

Micro LED 將從大型看板、穿戴式兩大市場先行

展望 Micro LED 未來幾年發展,由於短期內降低成本的困難度仍高,因此張贊彬認為大尺寸小間距顯示器產品與穿戴式裝置,成為最有機會率先導入市場的應用類別。

由於大型看板、廣告螢幕等,對於解析度的要求沒有這麼嚴格,因此在轉移上的技術門檻較低,而穿戴式裝置則是因為尺寸較小,Micro LED 磊晶晶圓切割後的良率會有較好的良率,報廢機會較小,成本也因而較低。所以,張贊彬認為未來幾年 Micro LED 將從大型看板、穿戴式兩大市場先行發展,待技術越趨成熟後再進而轉往其他消費性產品,例如手機、電腦平板、電視等。

▲ 穿戴式裝置是 Micro LED 可先行發展的市場之一。(Source:錼創)

另外,張贊彬也透露,除了積極發展 Micro LED 技術外,K&S 同時也持續針對 LED 產品的需求做機台最佳化。像是 K&S 備有一款 LED 打線機 ConnX ELITE Opto,其特色在於當中的套裝軟體可應用於不同材質(金、銀、銅及其合金線)的打線;打線同時做電眼定位;內建料盒推料手臂,以及直光、斜光、低角度斜光並有紅藍雙色光源等,針對 LED 打線製程建立的功能。

簡而言之,此設備可針對 LED 產品的需求做最佳化,藉由硬體與製程能力的強化來達成最佳輸出,同時支援更寬更薄的釘架和基板,允許多顆相同或不同 LED 在同模組內,得以快速導入,縮短產品上市時程。

本文與Micro LEDforum 2021次世代顯示技術論壇合作

由集邦科技LEDinside主辦的Micro LEDforum 2021將於9月8日登場,在這場年度研討會中將全面探討Micro與Mini LED各供應鏈上的成本結構分析、機會與挑戰、重點應用市場趨勢,與面對OLED 來勢洶洶的競爭壓力下的未來展望。

(首圖來源:三星)