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微型LED


我們平常使用的顯示器背面是有用到LED,這種LED是用來作為光源的,大小並不是一個重要的問題。可是我們現在要有另外一個想法,那就是LED是顯示器的畫素,比方說,我們的手機或者是智慧型手錶。

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ㄧ般大小的智慧型手錶需要12萬個畫素,假如我們用LED,這個智慧型手錶的背面就至少要有12萬顆LED。可想而知的是,這種LED一定很小。一般說來,微型的LED大小是現在LED的一百分之一倍,可以說是非常之小

要做出非常小的LED,當然要用比較精密的儀器。可是我們還要擔心一件事,那就是12萬顆微型LED如何準確地和基板上12萬個接合點連結,這是一大學問。請各位看圖一。

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圖一

 

我們的任務是要將12萬顆微型LED放到基板上,而且每一顆LED都必須落在指定的位置上。我們當然不可能用人工來做這件事,所以我們台灣的工程師就利用真空吸管的原理來做這件事,我們先想像做了一萬根管子,這一萬根管子很整齊地放好,如圖二。

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圖二

 

請看圖三。

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圖三

 

這一萬顆微型LED是整齊排列的,我們移動整個由真空所吸住的一萬顆LED,把它們放到目標基板上面,去除真空之後LED就掉落到接合點上。因為我們將要12萬顆微型LED掉落在一個固定的面積上,所以我們要做12次這種動作。

這個機器的難度在哪裡呢?

  1. 銲接就是一個最大的問題,我們要保持非常純的真空,這就不容易。
  2. 我們要將LED和接合點完全配合,不能有任何的差錯。我們工程師其實是利用三點共線的做法。我們當然不可能問一萬個LED和一萬個接合點是否瞄準,但是只要有三點上下互相瞄準就對了。
  3. 每次吸一萬顆,丟一萬顆,其實機器每次都移動了一個位置,移動的距離是5mm,誤差必須小於 ± 3 μm (1μm是一百萬分之一米)。
  4. 這個真空吸管必須要用一種非常特別的材料,因為吸管要耐攝氏400度的高溫。
  5. 每根吸管的直徑是10μm。

所幸我們的工程師克服了這些困難,當然他們花了很長的時間才做出可用的機器。將LED作為顯示器的畫素是一個創意,可是光有創意是不夠的,我們必須要有足夠的經驗才能實現這個創意。我們應該注意所有的技術細節,只要有一個技術環節沒有成功,創意就泡湯。希望大家能夠了解這一點,也希望大家能夠知道基本技術的重要性,更希望我們的政府能夠瞭解這一點。

 

 

(本文經李家同教授同意授權轉載「微型LED」)

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關於作者


李家同
研究領域為符號邏輯、演算法設計分析、平行計算方法、生物資訊等相關研究,並在這些領域發表超過一百篇以上之國際論文。近年則從事時事評論和英文學習書籍寫作。

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