近幾年在顯示面板市場(chǎng)中相當(dāng)熱門的話題大概就是Micro LED （微發(fā)光二極管）了，許多廠商視其為可顛覆市場(chǎng)開創(chuàng)藍(lán)海的殺手級(jí)技術(shù)，主流大廠或是新創(chuàng)公司均競(jìng)相搶進(jìn)這一領(lǐng)域，在相關(guān)技術(shù)的專利申請(qǐng)上也在2013年開始急速激增。

如果要用一句話簡(jiǎn)易說明Micro LED的話，就是其體積約為一般LED的百分之一，尺寸及畫素間距都縮小到微米等級(jí)。

在Micro LED的生產(chǎn)過程中，由于元件的微縮，有許多問題尚待克服或改善，而制程中轉(zhuǎn)移技術(shù)則是產(chǎn)品能否量產(chǎn)且達(dá)商業(yè)產(chǎn)品之標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。

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(tái)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)。

Micro LED相關(guān)專利介紹

?? 臺(tái)工業(yè)技術(shù)研究院

(A) 專利名稱：發(fā)光元件的轉(zhuǎn)移方法以及發(fā)光元件陣列
? ?? 公告號(hào)：TW I521690
? ?? 優(yōu)先權(quán)：US 61/511,137

此篇專利系有關(guān)發(fā)光元件的轉(zhuǎn)移方法，步驟為先于基板1上形成多個(gè)LED陣列之排列，一個(gè)陣列為一種顏色的LED，例如圖1中紅光、綠光、藍(lán)光各自為一陣列。

轉(zhuǎn)移過程需要透過多次焊接步驟，依序?qū)⒒?上的LED移轉(zhuǎn)到基板2的預(yù)定位置，所以如圖2所示，每次焊接前先用保護(hù)層蓋住沒有要移轉(zhuǎn)的LED，再將要移轉(zhuǎn)的LED之導(dǎo)電凸塊與基板2的接墊接合，最后基板1的LED將全數(shù)轉(zhuǎn)移到基板2上。

圖1.? 專利TW I521690之圖3（圖片來源：TIPO）

圖2.? 專利TW I521690之圖H-J（圖片來源：TIPO）

在這篇專利中似乎沒有特別提及LED的尺寸或是與Micro LED相關(guān)的字詞，但在其具有相同優(yōu)先權(quán)的美國(guó)的對(duì)應(yīng)案中，有提到發(fā)光元件為1至100微米，而間距(pitch)則可依實(shí)際產(chǎn)品之需求而調(diào)整，如圖3中說明書內(nèi)文以及表格所示。

圖3.? 專利US 14/583594（圖片來源： USPTO）

(B) 專利名稱：發(fā)光元件以及顯示器的制作方法
????? 公告號(hào)：TW I590433

這件臺(tái)工研院的專利也是有關(guān)Micro LED的制造技術(shù)，但其方法與上一篇截然不同。首先，在基板上形成LED陣列，其中半導(dǎo)體磊晶結(jié)構(gòu)、第一電極以及第二電極構(gòu)成發(fā)光二極管芯片，而發(fā)光元件包含發(fā)光二極管芯片及球狀延伸電極，完成后將發(fā)光元件從基板移除

接著透過噴嘴將發(fā)光元件噴出，借由發(fā)光元件與噴嘴的磨擦，使球狀延伸電極帶有靜電電荷，而接收基板的接點(diǎn)則透過電路結(jié)構(gòu)傳送電訊號(hào)使其亦帶有靜電電荷，在說明書的實(shí)施例中球狀延伸電極帶有正電荷而接點(diǎn)則帶有負(fù)電荷。

如圖4所示，透過例如搖篩的方式，使發(fā)光元件落入接收基板的開孔中，由于球狀延伸電極的體積大于發(fā)光二極管芯片的體積，因此在落下的過程中，發(fā)光元件的球狀延伸電極轉(zhuǎn)向下落入孔中與皆點(diǎn)接觸。

圖4.? 專利TW I590433之圖P、S、T（圖片來源：TIPO）

?? Apple (LuxVue)

LuxVue在2014被Apple并購，其所擁有的Micro LED相關(guān)專利是眾家廠商中最多的，在轉(zhuǎn)移技術(shù)上其主要是采用靜電吸附的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。

專利名稱：Micro device transfer head array
公告號(hào)：US 9548233 B2

為了達(dá)到更好的轉(zhuǎn)移效率，使用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的廠商不斷開發(fā)出各式各樣的轉(zhuǎn)移頭，而Apple這篇專利的特殊之處在于其轉(zhuǎn)移頭具有雙極的結(jié)構(gòu)，可以分別施予正負(fù)電壓。

轉(zhuǎn)移頭的平臺(tái)結(jié)構(gòu)被介電層對(duì)半分離形成一對(duì)硅電極，當(dāng)要抓取基板上的LED時(shí)，對(duì)一硅電極通正電，對(duì)另一硅電極通負(fù)電即可將目標(biāo)LED拾取。

圖5.? US 9548233的Figs. 1B, 34, 35（圖片來源：USPTO）

?? X-Celeprint

專利名稱：Micro device transfer head array
公開號(hào)：US 2017-0048976 A1

X-Celeprint的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)Micro-Transfer-Printing (μTP)是用壓印頭在LED上施壓，利用凡得瓦力讓LED附著在壓印頭上后，再從來源基板上將其拾取，移至目標(biāo)基板上的預(yù)定位置上后，壓印頭連同LED壓向目標(biāo)基板，使LED上的連接柱插入背板接觸墊后完成LED轉(zhuǎn)移。

圖6.? 專利US2017-0048976之Figs. 5-6（圖片來源：USPTO）

? eLux

據(jù)報(bào)導(dǎo)，鴻海將收購Micro LED新創(chuàng)公司eLux，該公司在專利上有二點(diǎn)值得注意。首先是其轉(zhuǎn)移技術(shù)與市場(chǎng)主流不同，其次是其在美國(guó)申請(qǐng)的專利，利用CIP方式大量串接Sharp與自己的專利(如圖8所示)。

專利名稱：System and Method for the Fluidic Assembly of Emissive Displays
公開號(hào)：2017-0133558 A1

eLux的轉(zhuǎn)移技術(shù)是利用刷桶在基板上滾動(dòng)，液體懸浮液中含有LED，進(jìn)而讓LED落入基板上的對(duì)應(yīng)井中。

圖7.? 專利US2017-0048976之Figs. 5-6（圖片來源：USPTO）

圖8.? eLux美國(guó)專利狀態(tài)（圖片來源：USPTO）

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作者：蘇之勤

來源：北美智權(quán)報(bào)