未來技術 Micro LED 顯示器，以及支援其應用的粒子陣列 ACF ArrayFIX

Micro LED 顯示器：創新顯示技術

自2024年起，全球電子製造商都將目光聚焦於一項名為Micro LED的新技術，將其視為下一代顯示技術。這項技術已經歷了多年的研究，最終在各種用途上實現實際應用，並有望迅速普及。

自1996年開發出白光LED以來，LED (發光二極體)，也被稱為“發光二極體”，作為蠟燭，白熾燈泡和熒光燈之後的“第四代光”迅速傳播到世界各地。LED照明具有高發光效率，低功耗和長壽命的優異特性，因此它已被廣泛用於取代傳統的燈泡和熒光燈。

Micro LED 是一種 LED，其單一 LED 晶片的尺寸極小，邊長不到十分之一毫米。普通 LED 晶片的邊長為 1 毫米或更大，而名為 miniLED 的較小版本則約為 100 至 200 微米。 Micro LED 更小，邊長不到 100 微米。

本文重點介紹Micro LED顯示器，該顯示器由尺寸小於100微米的Micro LED陣列在平板上構成。其高亮度和高畫質使其在標誌、電視等大型顯示器以及可穿戴設備中的應用備受期待。許多大型電子製造商已投入開發，一些先驅公司已將戶外顯示器商業化。 Micro LED顯示器已在北美PC製造商的直銷店等場所投入使用。

要使用 Micro LED 呈現彩色影像，需要使用 LED 晶片產生紅色、綠色、藍色三原色，並將其組合形成一個像素。 Micro LED 顯示器可透過精確控制單一 LED 的亮度來顯示準確的色彩，並透過控制整個顯示器上的每個像素來產生影像。其原理與運動員在體育場館大螢幕上的比賽畫面相同。但 Micro LED 顯示器的每個光源都比體育場館螢幕上的光源小得多，因此觀眾可以近距離欣賞到更清晰的影像。

Micro LED 相較於 LCD 和 OLED 的優勢

LED元件的特點是自身發光的“自發光元件”。因此，它比傳統的液晶顯示器更亮，可以提高亮度，並且可以輸出具有高對比度的圖像。在液晶顯示器的情況下，從電力到圖像的轉換效率存在基本限制，因為從液晶的背面照射背光 (白光) 並用彩色濾光片著色以表示像素。另外，雖然通過使用液晶分子的特性來調節透射光的量，但是由於不能完全阻擋背光的光，因此屏幕上不可避免地發生光泄漏 (難以使其變黑)，難以增加對比度。此外，液晶分子的運動需要時間來響應控制信號的變化，並且存在難以跟蹤具有劇烈運動的圖像和運動圖像的圖像的問題。為了解決這一問題，在液晶顯示器中開發了“雙速驅動技術”，將圖像引擎生成的圖像夾在幀 (一幀圖像) 的前後並顯示它，但殘像問題是必不可少的沒有解決。

另一方面，由於LED顯示器可以立即打開/關閉每個像素，因此響應優於液晶顯示器，此外，由於可以以像素為單位使明暗清晰，因此結構上不會發生光泄漏等問題。它還具有高能效，因為它沒有背光。它有望用於可穿戴設備，AR智能玻璃等，因為它功耗低，電池運行時間長，亮度高，即使在陽光明媚的戶外也能實現高清顯示。此外，由於不需要諸如背光，偏光板和擴散板之類的部件，因此與液晶相比，可以使顯示器更薄。

參考：https://www.ite.or.jp/contents/keywords/1909keyword.pdf

還有另一種顯示技術，稱為有機 LED 或 OLED，但 Micro LED 顯示器也比 OLED 更具優勢。 OLED 顯示器使用有機化合物發光，因此容易因氧氣和光線的作用而隨著時間的推移而降解。因此，它們存在長期耐用性問題。而 Micro LED 顯示器中的 LED 晶片則由無機材質製成。這使得它們具有更高的耐用性，並避免了 OLED 顯示器中常見的影像老化和畫質下降問題。

為了解決燒屏和畫質下降的問題，OLED 會降低影像亮度。而 Micro LED 則不會出現這些問題，因此能夠提供比 OLED 更好的畫質。

Micro LED顯示器實際應用面臨的挑戰

Micro LED 顯示器在結構和工作方式上擁有許多優勢，使其成為理想的顯示技術。然而，各種挑戰阻礙了其廣泛應用，截至 2024 年，其在全球市場上的份額仍然很小。要實現廣泛應用，必須克服成本挑戰。而造成成本高昂的原因在於結構問題。

• 成本
  2022年，一家韓國大型電子製造商開始銷售搭載Micro LED顯示器的電視，當時這些電視價格極為昂貴，89吋型號售價約為8萬美元，110吋型號售價約為15萬美元。即使到了2024年9月，Micro LED電視的價格仍然居高不下，遠遠超出了一般消費者的承受範圍。以下製造挑戰是造成這些高昂價格的主要原因。

• 製造挑戰
  若要製造 Micro LED 顯示器，必須將構成像素的 Micro LED 元件以密集陣列的方式無縫排列在電路板上。要製造一塊已經普及的 4K 顯示器，需要超過 8 兆像素。為了在每個像素上排列紅、綠、藍三色 LED，需要精確排列並連接 2,400 萬個 Micro LED。對於 8K 顯示器，則需要大約 1 億個 Micro LED。
  
  自2024年起，「拾取與放置」製程已成為在顯示器上排列Micro LED的主要方式。每個LED晶片被拾取、移動到電路板上的位置並連接起來。問題在於，由於晶片數量眾多，這一過程耗時極長。大約10年前，Micro LED顯示器剛開始研發時，據說製造一塊顯示器可能需要幾個月的時間。 LED晶片的成本是另一個問題。如果每個LED晶片的成本為1日元，那麼製造4K電視顯示器所需的Micro LED將耗資2,400萬日圓。

為了應對這些挑戰，各製造商正在努力開發諸如在晶圓上形成多個LED以及LED晶片的巨量轉移等技術。但即使採用巨量轉移技術，製造一台4K顯示器似乎也需要大約5天的時間。除了在極小的空間內排列Micro LED外，還需要建立穩定且低缺陷率的製造流程。

儘管面臨諸多挑戰，Micro LED 顯示器成為下一代顯示器的前景依然充滿希望，新技術研發的競爭也必將持續下去。受對新產品的殷切期望推動，企業收購和商業合作以獲取技術的活動也十分活躍。例如，有傳言指出一家北美大型 IT 公司正在收購一家擁有多項相關技術的新創公司。毫無疑問，Micro LED 顯示器將有更多機會在大型電子產品零售店和大型戶外螢幕上展現出絢麗的畫面。

ArrayFIX 支援 Micro LED 顯示器生產的潛力

隨著技術的持續快速發展，迪睿合有望為創新的 Micro LED 顯示器提供一系列解決方案。一個主要的例子是光學薄膜，例如使用我們自己的濺射技術製造的增透膜。它們已廣泛應用於傳統的 LCD 和 OLED 顯示器中。另一個例子是光學彈性樹脂 （SVR），一種光學透明樹脂。此外，我們的許多各向異性導電膜 （ACF） 型號用於 LCD 和 OLED 顯示器，用於顯示器的 FPC 與電路板之間的電氣連接。我們預計我們的 ACF 將成為 Micro LED 顯示器不可或缺的一部分。

除了 FPC 連接之外，我們的粒子陣列 ACF ArrayFIX 在電路板上安裝 Micro LED 晶片方面也有重大貢獻。如上所述，要製作 Micro LED 顯示器，必須使用微小的 LED 晶片。但是LED芯片越小，LED芯片的連接端子面積就越小，連接就越困難。Dexerials 的 ArrayFIX 不斷發展，以適應連接面積的縮小。目前，我們正致力於進一步縮小導電粒子直徑，並開發粒子陣列更密集的產品。

正因如此，我們期待ArrayFIX應用於Micro LED顯示器。陣列狀的粒子能夠提供穩定數量的導電粒子，即使在小面積下也能實現低電阻連接。此外，由於粒子連接後不會移動，即使電極間距較小也能保持絕緣，從而防止短路。

另一個主要優點是，使用ArrayFIX貼裝Micro LED晶片時，無需在焊錫接合前對電極端子進行金/錫凸塊形成預處理。焊錫接合需要在回流焊爐中加熱至240°C左右，而ArrayFIX可在約140°C的低溫下進行貼裝。這也有助於減少LED晶片的熱損傷。

2023年1月，迪睿合與信越化學工業株式會社合作，基於ArrayFIX技術，開發了用於Micro LED顯示器的創新工藝技術。此製程技術利用雷射將ArrayFIX轉移到Micro LED晶片的安裝位置，從而實現LED晶片的精確安裝。這可以減少Micro LED顯示器製造過程中的連接缺陷，並顯著提高產量。

今後，Deccelerials將繼續為實現下一代顯示器的最尖端技術革新做出贡獻，為客戶提供更方便、更豐富的影像體驗。