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Micro LED關鍵技術專利盤點

2017-08-16 15:04北美智權報

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【蘇之勤╱北美智權專利工程研究組】

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,由於元件的微縮,有許多問題尚待克服或改善,而製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,第一種是小尺寸顯示基板,使用半導體製程整合技術,將LED直接鍵結於基板上,技術代表廠商為工研院,第二種是用於大尺寸(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

圖1. 專利TW I521690之圖3 (圖片來源: TIPO)
圖1. 專利TW I521690之圖3 (圖片來源: TIPO)
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圖2. 專利TW I521690之圖H-J (圖片來源: TIPO)
圖2. 專利TW I521690之圖H-J (圖片來源: TIPO)
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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)
圖3. 專利US 14/583594 (圖片來源: USPTO)
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(B)專利名稱:發光元件以及顯示器的製作方法

公告號:TW I590433

這件工研院的專利也是有關Micro LED的製造技術,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、第一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,完成後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,由於球狀延伸電極的體積大於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 (圖片來源: TIPO)
圖4. 專利TW I590433之圖P、S、T (圖片來源: TIPO)
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Apple (LuxVue)

LuxVue在2014被Apple併購,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採用靜電吸附的巨量轉移技術。

專利名稱:Micro device transfer head array

公告號: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於其轉移頭具有雙極的結構,可以分別施予正負電壓。

轉移頭的平台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 (圖片來源: ...
圖5. US 9548233的Figs. 1B, 34, 35 (圖片來源: USPTO)
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