Micro LED關鍵技術專利盤點

    近幾年在顯示面板市場中相當熱門的話題大概就是Micro LED (微發光二極體)了，許多廠商視其為可顛覆市場開創藍海的殺手級技術，主流大廠或是新創公司均競相搶進這塊領域，在相關技術的專利申請上也在2013年開始急速激增。

    如果要用一句話簡易說明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。

    在Micro LED的生產過程中，由于元件的微縮，有許多問題尚待克服或改善，而制程中轉移技術則是產品能否量產且達商業產品之標準的關鍵。

    依據顯示基板尺寸不同，大致可分二種轉移形式，第*種是小尺寸顯示基板，使用半導體制程整合技術，將LED直接鍵結于基板上，技術代表廠商為工研院，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，將Micro LED陣列上的畫素分別轉移到背板上，代表廠商為Apple (LuxVue)、X-Celeprint等，其他廠商例如Sony、eLux等亦有相關轉移技術。

Micro LED相關專利介紹

財團法人工業技術研究院

(A)專利名稱：發光元件的轉移方法以及發光元件陣列

公告號：TW I521690 優先權：US 61/511,137

    此篇專利系有關發光元件的轉移方法，步驟為先于基板1上形成多個LED陣列之排列，一個陣列為一種顏色的LED，例如圖1中紅光、綠光、藍光各自為一陣列。

    轉移過程需要透過多次焊接步驟，依序將基板1上的LED移轉到基板2的預定位置，所以如圖2所示，每次焊接前先用保護層蓋住沒有要移轉的LED，再將要移轉的LED之導電凸塊與基板2的接墊接合，最后基板1的LED將全數轉移到基板2上。

圖1.專利TW I521690之圖3

圖片來源: TIPO

圖2.專利TW I521690之圖HJ

在這篇專利中似乎沒有特別提及LED的尺寸或是與Micro LED相關的字詞，但在其具有相同優先權的美國的對應案中，有提到發光元件為1至100微米，而間距(pitch)則可依實際產品之需求而調整，如圖3中說明書內文以及表格所示。

圖3.專利US 14/583594

圖片來源: USPTO

(B) 專利名稱：發光元件以及顯示器的制作方法

：TW I590433

這件工研院的專利也是有關Micro LED的制造技術，但其方法與上一篇截然不同。首先，在基板上形成LED陣列，其中半導體磊晶結構、第*電極以及第二電極構成發光二極體晶片，而發光元件包含發光二極體晶片及球狀延伸電極，完成后將發光元件從基板移除

接著透過噴嘴將發光元件噴出，藉由發光元件與噴嘴的磨擦，使球狀延伸電極帶有靜電電荷，而接收基板的接點則透過電路結構傳送電訊號使其亦帶有靜電電荷，在說明書的實施例中球狀延伸電極帶有正電荷而接點則帶有負電荷。

如圖4所示，透過例如搖篩的方式，使發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光二極體晶片的體積，因此在落下的過程中，發光元件的球狀延伸電極轉向下落入孔中與皆點接觸。

圖4.專利TW I590433之圖P、S、T

Apple (LuxVue)

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

專利名稱：Micro device transfer head array

：US 9548233 B2

為了達到更好的轉移效率，使用巨量轉移技術的廠商不斷開發出各式各樣的轉移頭，而Apple這篇專利的特殊之處在于其轉移頭具有雙極的結構，可以分別施予正負電壓。

轉移頭的平臺結構被介電層對半分離形成一對矽電極，當要抓取基板上的LED時，對一矽電極通正電，對另一矽電極通負電即可將目標LED拾取。

圖5. US 9548233的Figs. 1B, 34, 35

X-Celeprint

公開號：US 2017-0048976 A1

X-Celeprint的巨量轉移技術Micro-Transfer-Printing (08TP)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，移至目標基板上的預定位置上后，壓印頭連同LED壓向目標基板，使LED上的連接柱插入背板接觸墊后完成LED轉移。

圖6.專利US2017-0048976之Figs. 5-6

eLux

據報導，鴻海將收購Micro LED新創公司eLux，該公司在專利上有二點值得注意。首先是其轉移技術與市場主流不同，其次是其在美國申請的專利，利用CIP方式大量串接Sharp與自己的專利(如圖8所示)。

：System and Method for the Fluidic Assembly of Emissive Displays

：2017-0133558 A1

eLux的轉移技術是利用刷桶在基板上滾動，液體懸浮液中含有LED，進而讓LED落入基板上的對應井中。

圖7.專利US2017-0048976之Figs. 5-6

圖8. eLux美國專利狀態