一、概述

　　1.歷史沿革

　　Micro LED最早由堪薩斯州立大學(xué) 洪興教授和德州理工大學(xué)Jingyu Lin教授在2000年首先發(fā)明的。

　　發(fā)展如下：

　　2.對比

　　3.Micro LED +量子點(diǎn)顯示

　　巨量轉(zhuǎn)移的難點(diǎn)在于，如何提升轉(zhuǎn)移良率到99.9999%(俗稱的「六個(gè)九」)，且每顆芯片的精準(zhǔn)度必須控制在正負(fù)0.5 μm以內(nèi)。

　　傳統(tǒng)的LED在封裝環(huán)節(jié)，主要采用真空吸取的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移。但由于真空管在物理極限下只能做到大約80μm，而MicroLED的尺寸基本小于50μm，所以真空吸附的方式在MicroLED時(shí)代不再適用。

　　二、技術(shù)流派

　　業(yè)界誕生出至少三種精準(zhǔn)抓取(Fine Pick/Place)的技術(shù)：「靜電力」、「凡德瓦力」和「磁力」、選擇性釋放(Selective Release)、自組裝(Self-Assembly)及轉(zhuǎn)印(Roll Printing)。

　　1.靜電力

　　靜電力采用具有雙級結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移頭，在轉(zhuǎn)移過程中，分別施于正負(fù)電壓，當(dāng)從襯底上抓取LED時(shí)，對一硅電極通正電，LED就會吸附在轉(zhuǎn)移頭上，當(dāng)需要把LED放到既定位置時(shí)，對另外一個(gè)硅電極通負(fù)電，即可完成轉(zhuǎn)移。

　　但是在靜電轉(zhuǎn)移過程中，靜電轉(zhuǎn)移頭陣列平面需跟MicroLED陣列平面對準(zhǔn)，再進(jìn)行拾取及轉(zhuǎn)移，因此，在制造上，每一MicroLED的位置以及高度必須精確控制，任一MicroLED位置的偏移、高度的差異或是污染，都有可能導(dǎo)致整個(gè)MicroLED陣列轉(zhuǎn)移的失敗，造成良率的降低以及成本的增加。因此，研發(fā)具有穩(wěn)健性(robust)的發(fā)明，使得靜電轉(zhuǎn)移具備強(qiáng)健的免疫力以抵御制程的變異，是靜電轉(zhuǎn)移技術(shù)最大之困難與挑戰(zhàn)。

　　陣營代表：蘋果并購的 LuxVue/ Mikro Mesa

　　2.凡德瓦力

　　轉(zhuǎn)移方式：使用彈性印模，結(jié)合高精度運(yùn)動控制打印頭，利用凡德瓦力，通過改變打印頭的速度，讓LED粘附在轉(zhuǎn)移頭上，或打印到目標(biāo)襯底片的預(yù)定位置上。

　　3. 磁力

　　在切割之前，在Micro LED上混入諸如鐵鈷鎳等磁性材料，利用電磁吸附和釋放。

　　4.選擇性釋放派

　　選擇性釋放，直接從原有的襯底上將LED進(jìn)行轉(zhuǎn)移，目前實(shí)現(xiàn)方式最多的是圖案化激光剝離(p-LLO)，即使用準(zhǔn)分子激光，照射在生長界面上的氮化鎵薄片上稀疏分離的模具大小區(qū)域，再通過紫外線曝光產(chǎn)生鎵元素和氮?dú)猓龅狡叫修D(zhuǎn)移至襯底，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的光學(xué)陣列。

　　5.自組裝派

　　利用刷桶在襯底上滾動，使得LED置于液體懸浮液中，通過流體力，讓LED落入襯底上的對應(yīng)井中。

　　6.轉(zhuǎn)印派

　　下圖分析整理三大主流的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，歸納了主要技術(shù)特征并列于表1中，以便于快速掌握各種巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)與比較其中差異性。

　　三、當(dāng)前進(jìn)展

　　Sony早在CES 2012展中便已推出Crystal LED Display技術(shù)，采用622萬顆微型LED顆粒導(dǎo)入55英寸(1920×1080×3)電視，但造價(jià)相當(dāng)昂貴，加上巨量轉(zhuǎn)移相關(guān)技術(shù)尚未成熟，以致生產(chǎn)良率低且耗時(shí)費(fèi)工，無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　2016年Sony改變策略重新推出拼接型顯示屏幕，并將該項(xiàng)技術(shù)命名為CLEDIS，確立借由Micro LED專攻大尺寸顯示器市場的策略。

　　美國新創(chuàng)公司Uniqarta在會中提及，相較于傳統(tǒng)的pick and place轉(zhuǎn)移技術(shù)，Uniqarta的巨量轉(zhuǎn)移方案速度與效率將大幅度提升。現(xiàn)行的pick and place每小時(shí)只能轉(zhuǎn)移1萬到2.5萬顆，制作一臺顯示器約需2到15周。但Uniqarta所研發(fā)的雷射轉(zhuǎn)移技術(shù)，可以透過單激光束，或者是多重激光束的方式做移轉(zhuǎn)。Uniqarta執(zhí)行長Ronn Kliger在演講過程透過影片呈現(xiàn)轉(zhuǎn)移速度，一顆大小為130x160微米的LED。每小時(shí)可轉(zhuǎn)移約1400萬顆。

　　另一家做雷射轉(zhuǎn)移的代表廠商是QMAT，QMAT轉(zhuǎn)移技術(shù)是利用BAR(Beam-Addressed Release)，使用激光束將Micro LED從原始基板快速且大規(guī)模轉(zhuǎn)移Micro LED到目標(biāo)基板。特別的是，為了確保巨量轉(zhuǎn)移制程的零ppm缺陷及高產(chǎn)量目標(biāo)，QMAT也提出了PL/EL的檢測方案，在轉(zhuǎn)移之前先行檢測及確認(rèn)，確保轉(zhuǎn)移的Micro LED是良品，這樣的方式將可以減少后續(xù)維修的時(shí)間及加工成本。

　　除了雷射轉(zhuǎn)移方案外，美國另一家新創(chuàng)公司SelfArray也展示了以定向自組裝的方式，透過反磁漂浮的辦法處理轉(zhuǎn)移。方法是先將LED外觀包覆一層熱解石墨薄膜，放在振動磁性平臺，在磁場引導(dǎo)下LED將快速排列到定位。

　　SelfArray執(zhí)行長Clinton Ballinger在會中也透過影片，以350x350微米大小的覆晶技術(shù)LED示范該項(xiàng)技術(shù)，并表示公司正在設(shè)計(jì)體積小于150微米的LED，未來將會進(jìn)行測試。如果該技術(shù)成熟后，未來只需要幾分鐘便可制作出一臺4K電視。

　　滾軸轉(zhuǎn)寫制程技術(shù)為南韓機(jī)械研究院(KIMM)獨(dú)創(chuàng)的專利技術(shù)。利用滾軸對滾軸方式，將TFT元件與LED元件「轉(zhuǎn)寫」至基板上，最后形成可伸縮主動矩陣Micro LED(AMLED)面板，透過滾軸轉(zhuǎn)寫技術(shù)的巨量轉(zhuǎn)移效率相較傳統(tǒng)打件制程的速度平均快上1萬倍左右

　　eLux在巨量轉(zhuǎn)移中主要是聚焦流體裝配與定位技術(shù)。eLux專利提出流體裝配之方法是利用熔融焊料毛細(xì)管的界面，以便在組裝期間藉由流體懸浮液體當(dāng)介質(zhì)對電極進(jìn)行機(jī)械和電器連接，可快速的將Micro LED捕獲及對準(zhǔn)至焊點(diǎn)上，是一種低成本且高速度的組裝方法。

　　eLux具備可在巨量轉(zhuǎn)移大量微小Micro LED到承載用的基板、背版時(shí)，透過紫外線UV與光學(xué)檢測，判斷出有哪些小點(diǎn)是壞掉的Micro LED。然后透過機(jī)械手臂，透過流體組裝技術(shù)，把「相變化」材質(zhì)涂在壞掉的Micro LED上，等液體材料變成固態(tài)時(shí)，透過靜電吸取的方式，把這些壞掉的Micro LED吸上來，并且把周圍可能有臟掉的區(qū)域也清除。最后，再使用機(jī)器手臂把好的Micro LED放回版子上。

　　依據(jù)顯示基板尺寸不同，大致可分二種轉(zhuǎn)移形式，第一種是小尺寸顯示基板，使用半導(dǎo)體制程整合技術(shù)，將LED直接鍵結(jié)于基板上，技術(shù)代表廠商為臺工研院，第二種是用于大尺寸(或無尺寸限制)的顯示基板，使用pick-and-place的技術(shù)，將Micro LED陣列上的畫素分別轉(zhuǎn)移到背板上，代表廠商為Apple (LuxVue)、X-Celeprint等，其他廠商例如Sony、eLux等亦有相關(guān)轉(zhuǎn)移技術(shù)。