微機(jī)電（MEMS）在顯示應(yīng)用最成功的領(lǐng)域首推投影機(jī)，而在背光模塊方面則主要應(yīng)用于導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)與光學(xué)擴(kuò)散膜。整體而言，MEMS是用來(lái)解決表面微結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜之問(wèn)題，而目前技術(shù)關(guān)卡包括僅限于小尺寸顯示屏制作、無(wú)法使用連續(xù)滾壓的Roll to Roll方式量產(chǎn)、制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)可能出現(xiàn)累積誤差的現(xiàn)象等等，而這些問(wèn)題也成為未來(lái)要強(qiáng)化MEMS在顯示應(yīng)用上的發(fā)展時(shí)，所必須克服的挑戰(zhàn)。
  
投影機(jī)為MEMS顯示應(yīng)用典范
     
由于奈米技術(shù)的躍升，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS；Micro Electro Mechanical System）近來(lái)獲得更多發(fā)揮空間，應(yīng)用觸角也延伸得更廣，除了原先較為人熟知的打印機(jī)噴墨頭外，包括在顯示、傳感器、無(wú)線射頻（RF）、麥克風(fēng)等領(lǐng)域也都已獲致不錯(cuò)的成果，促使MEMS市場(chǎng)規(guī)模不斷成長(zhǎng)；根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Yole Development的數(shù)據(jù)顯示，2006年MEMS全球產(chǎn)值約達(dá)54億美元，預(yù)計(jì)2007年將進(jìn)一步成長(zhǎng)至70億美元之多。
     
MEMS在顯示領(lǐng)域的發(fā)展是除了打印機(jī)噴墨頭之外，堪稱最為成功的應(yīng)用實(shí)例。***工研院機(jī)械所先進(jìn)制造核心技術(shù)組微奈米光學(xué)膜片技術(shù)部經(jīng)理姚柏宏指出，以系統(tǒng)而言，目前MEMS技術(shù)在顯示器產(chǎn)品中最成功的應(yīng)用領(lǐng)域在于投影機(jī)，其中最著名的就屬TI的DLP（Digital Light Processing）。
     
DLP應(yīng)用MEMS技術(shù)的關(guān)鍵元素稱為數(shù)字微型反射鏡組件（DMD；Digital Micro-mirror Device），這種高速的反射性數(shù)字光開(kāi)關(guān)是由TI在1987年發(fā)明，是一種整合的微機(jī)電上層結(jié)構(gòu)電路單元（MEMS Super-structure Cell），系利用CMOS SRAM記憶晶胞所制成，用以構(gòu)成顯示內(nèi)容的每一像素；透過(guò)DMD，單芯片上可覆蓋數(shù)量龐大的超小型數(shù)字光開(kāi)關(guān)，這些面積小于14微米、由鋁金屬制成的四方形絞接式反射鏡，可以接受電子訊號(hào)代表的數(shù)據(jù)字符，進(jìn)而產(chǎn)生光學(xué)字符輸出；拜DMD所賜，單芯片的DLP投影系統(tǒng)可以產(chǎn)生1670萬(wàn)種以上的顏色，劇院等級(jí)的三芯片系統(tǒng)可產(chǎn)生的顏色更可達(dá)35兆種以上。
     
姚柏宏表示，在投影機(jī)系統(tǒng)部份，目前國(guó)內(nèi)廠商僅有能力開(kāi)發(fā)光機(jī)引擎與投影鏡頭，因此目前如DLP這類基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域仍為國(guó)外大廠的天下。
MEMS往大尺寸顯示發(fā)展需突破制程和成本限制
     
除了投影機(jī)系統(tǒng)，MEMS技術(shù)其實(shí)也可應(yīng)用于平面顯示器（FPD，如TFT-LCD）面板的背光模塊上，例如導(dǎo)光板或光學(xué)擴(kuò)散膜的微影蝕刻程序之用。姚柏宏表示，利用微影蝕刻可制作微透鏡數(shù)組組件或模仁，應(yīng)用于各種形狀之導(dǎo)光板上的蝕刻網(wǎng)點(diǎn)制作，此外，亦可運(yùn)用曝光顯影后的Reflow制程制作表面光滑之微透鏡數(shù)組，并應(yīng)用于導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)與光學(xué)擴(kuò)散膜。
     
傳統(tǒng)導(dǎo)光板制作系以印刷方式，在壓克力平板上用網(wǎng)板印上圓形或方形的擴(kuò)散點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快且開(kāi)發(fā)成本較低，但印刷使用的油墨或多或少會(huì)吸收光線，使其輝度受到影響。至于利用到MEMS技術(shù)的導(dǎo)光板制作則必須借助精密模具，采用射出成型方式在表面形成微結(jié)構(gòu)以作為網(wǎng)點(diǎn)之用，開(kāi)發(fā)難度和成本相對(duì)印刷都較高，生產(chǎn)速度也較印刷慢，不過(guò)卻可提供較佳的輝度。姚柏宏表示，采用MEMS技術(shù)的導(dǎo)光板相較傳統(tǒng)網(wǎng)印方式，大概可提升20％～30％的光效益，一般多采兩穴射出或四穴射出的生產(chǎn)制程，但是對(duì)于機(jī)臺(tái)和模具的要求較高則是實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的主要考慮點(diǎn)。
     
姚柏宏進(jìn)一步表示，以國(guó)內(nèi)情況而言，目前19吋到17吋的面板背光模塊多仍以網(wǎng)板印刷方式為主，17吋到15吋以下才可見(jiàn)到MEMS技術(shù)的導(dǎo)入，而尺寸越小導(dǎo)入MEMS的比例就越高，例如手機(jī)面板幾乎百分之百都已導(dǎo)入MEMS技術(shù)，個(gè)中原因在于MEMS技術(shù)較適合結(jié)構(gòu)小、面積小的制程，若導(dǎo)入大面積尺寸產(chǎn)品，機(jī)臺(tái)設(shè)備和制作精度都會(huì)同時(shí)提高很多，生產(chǎn)時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，致使成本拉高，而這也反映出必須突破制程大面積化的限制，才有可能讓MEMS技術(shù)朝更大型顯示器產(chǎn)品發(fā)展。
     
雖然目前19吋似乎是國(guó)內(nèi)MEMS技術(shù)導(dǎo)入面板的尺寸上限，但是姚柏宏表示，韓國(guó)的MN Tech目前已利用類似上述的MEMS技術(shù)，開(kāi)發(fā)出尺寸達(dá)32吋的增亮型光學(xué)擴(kuò)散膜UTEI與UTEII，可用于取代透光性較低的傳統(tǒng)式擴(kuò)散膜，以作為成本較高的棱鏡片之替代方案，不過(guò)實(shí)際效果還是未能達(dá)到棱鏡片一般水平。
     
除了制作面積受限外，整體看來(lái)，姚柏宏認(rèn)為MEMS技術(shù)導(dǎo)入顯示產(chǎn)品仍有些許技術(shù)關(guān)卡等待突破，例如目前導(dǎo)入MEMS技術(shù)的顯示產(chǎn)品除了少數(shù)（例如SiPix的電子紙）之外，大部分僅能使用平面基板，故不適于實(shí)行連續(xù)滾壓式（Roll to Roll，R2R）的量產(chǎn)應(yīng)用，僅適于單片成型的應(yīng)用，而且當(dāng)制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，程序必須嚴(yán)格控制，否則很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的累積誤差；另外，目前除了DLP，MEMS可制作之微結(jié)構(gòu)類型尚未找到一個(gè)較佳定位點(diǎn)也是問(wèn)題之一。
缺乏量產(chǎn)應(yīng)用制程難以標(biāo)準(zhǔn)化
     
MEMS由于包含許多尺度微細(xì)且功能精密的控制電路及微型組件，必須透過(guò)妥善的封裝保護(hù)避免損壞或誤動(dòng)作的發(fā)生，但又必須同時(shí)兼顧與外界環(huán)境的接觸需求，使其難度較一般IC封裝更高，工研院在SEMICON Taiwan 2005論壇中便點(diǎn)出，MEMS產(chǎn)品大約就有六成的成本來(lái)自于封裝。
     
***工研院機(jī)械所微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)組周敏杰博士表示，一般IC主要透過(guò)制程的演進(jìn)和大規(guī)模量產(chǎn)來(lái)降低整體包括封裝在內(nèi)的成本，但是MEMS由于一直都未出現(xiàn)真正的量產(chǎn)型應(yīng)用，即使是需求量較高的加速度傳感器、壓力傳感器或打印機(jī)噴墨頭，也都無(wú)法與對(duì)與一般使用于消費(fèi)性產(chǎn)品的IC需求量相比擬，致使成本無(wú)法有效下降。
     
此外，由于MEMS屬于一種Enabling的技術(shù)，系以應(yīng)用為導(dǎo)向，居于幕后提升系統(tǒng)整體效能，雖然各種應(yīng)用都可能用到看似應(yīng)用范疇很廣，但也代表產(chǎn)能無(wú)法聚焦，由于沒(méi)有夠大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模支撐，連帶也造成制程很難標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)而降低設(shè)計(jì)到制造的成本。
     
周敏杰認(rèn)為，由于MEMS的制程跟終端產(chǎn)品有很高的相關(guān)性，所以應(yīng)先從高單價(jià)、高利潤(rùn)的高階產(chǎn)品，例如生化醫(yī)療的內(nèi)視鏡，亦或用于LCD和IC測(cè)試的探針卡著手做起，然后逐步提升可靠度和良率并累積經(jīng)驗(yàn)，方能一步一步建立起標(biāo)準(zhǔn)化的制程。
工研院持續(xù)拓展MEMS應(yīng)用
     
***工研院機(jī)械所先進(jìn)制造核心技術(shù)組組長(zhǎng)蔡禛輝則指出，工研院未來(lái)幾年的發(fā)展重點(diǎn)放在軟性電子和太陽(yáng)能光電等領(lǐng)域，而這些領(lǐng)域都有MEMS得以發(fā)揮之處，所以在MEMS技術(shù)上持續(xù)有所投資，例如機(jī)械所目前與MEMS技術(shù)相關(guān)的專利已有60余案100余件，其中關(guān)于背光模塊部份則有5案10件，日后也將繼續(xù)投入研發(fā)。
     
另外，在量產(chǎn)型應(yīng)用上，2005年工研院電子所與美律、亞太優(yōu)勢(shì)、探微、菱生、硅品、天瀚等國(guó)內(nèi)廠商共組“微電聲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，共同投入基于MEMS技術(shù)的微小型麥克風(fēng)市場(chǎng)，應(yīng)用目標(biāo)包括可攜式音樂(lè)播放器及手機(jī)等年出貨量以千萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品，希望借此讓MEMS技術(shù)有機(jī)會(huì)打入量產(chǎn)型消費(fèi)性電子應(yīng)用。  

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