【圖文實錄】Micro-LED技術路線圖解讀

Micro-LED不僅僅是尺寸的縮小,它的意味著芯片尺寸、結構、製造工藝、轉移技術和應用的全面升級,是一個全新的產業鏈。

【分享主題】Micro-LED主題報告(三)MICRO-LED技術路線圖解讀

【分享時間】3月27日(週五)14:00-15:00

【分享嘉賓】蔣振宇 深圳第三代半導體研究院光電器件研發總監

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▌以下為整理的分享內容(略有刪減)。

《Micro-LED技術路線圖》是第三代半導體產業技術創新戰略聯盟去年組織國內的大學、科研院所,以及相關企業專家一起成立的工作組,一起編撰的技術路線圖。在這裡由我和大家一起來解讀。

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今天要和大家分享《Micro-LED技術路線圖》編撰的歷程,以及從《技術路線圖》中截取的一些內容。其中包括Micro-LED產業發展現狀及趨勢,涉及Micro-LED顯示應用、超越顯示應用。本次分享的重點還是Micro-LED技術路線分析,主要是襯底和外延技術、芯片技術、封裝技術、驅動控制技術等。最後分享產業技術路線圖總結。

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《Micro-LED技術路線圖》編撰背景主要組織單位是第三代半導體產業技術創新戰略聯盟,由聯盟發起,深圳第三代半導體研究院參與。該技術路線主要是面向未來2020年-2035年,編撰Micro-LED這一新興技術產業發展和技術路線的分析和預判,為業內提供參考。

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編撰工作由去年6月份,由聯盟發起。面向2035中長期規劃,提出對Micro-LED技術路線圖的要求。聯盟組織國內相關科研院所,企業界專家,進行分工討論。第一週時,提出提綱和分工,後期將提綱和分工分派給各個單位。由各個單位專家撰寫,蒐集素材,最後通過開會反覆不斷的修稿,最後形成技術路線圖。

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該技術路線圖由聯盟進行進度安排,跟進進度。從6月份啟動開始,7月份、8月份編寫初稿。9月份-10月份,進行討論修改。

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主要參與編撰的專家主要是北京大學的王新強教授、深圳第三代半導體研究院光電首席科學家閆春輝博士等。其中一些主要的章節,主要是由大學的教授、學者負責蒐集編撰。產業界的朋友們提供相應的素材,最後經過討論形成技術路線圖。主要的編撰的作者有劉召軍、汪萊、嚴群、劉斌、田朋飛、汪勇、何書專、陳志忠、季淵、龔政等,還有企業界的專家們,這裡我就不一一介紹了。該路線圖集合了業內頂尖的專家們共同編撰。

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該路線編撰的目錄先分享一下。第一章是產業發展現狀及趨勢。主要介紹了整個Micro-LED產業發展的背景,其中重點提及Micro-LED顯示應用,包括中小尺寸高PPI顯示,中大尺寸低PPI顯示。用這樣的方法把顯示應用分成兩個類別。此外,超越顯示應用也劃分到該部分內容。包括車載應用、可見光通訊應用、生物醫學應用、三位空間交互成像應用。

第二章內容相對來說比較多,關於技術部分。主要分為四大塊,首先是襯底和外延技術,包括襯底外延藍綠光、紅光以及新型的技術路線。第二、芯片技術中,包括產品分析、技術分析,此外,路線圖中涉及了當芯片尺寸很小時,整個工藝製程會遇到的很多問題和解決方案。第三、封裝技術。該部分是《Micro-LED技術路線圖》的重點,其中包括了色彩轉換技術、巨量轉換技術、檢測修復技術。第四、驅動控制技術。該部分包括TFT驅動發展分析、CMOS專用驅動技術分析。

第三章詳細的分析了Micro-LED應用,包括了VR/A應用、投影顯示、小尺寸可穿戴式應用、手機、平板電視的顯示應用、車載應用、超大顯示應用等。

第四章是關於Micro-LED專利分析,對於Micro-LED全球專利態勢分析,以及對國內Micro-LED業界專利佈局的指導性意見。

第五章是總體產業技術路線圖總結。

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今天的內容解讀沒有辦法對全書進行一一分享。今天主要截取了前兩節Micro-LED顯示的應用及超越顯示的應用作一些簡單的介紹,另外重點要分析Micro-LED技術。最後是產業技術路線圖的總結。在這裡只是簡單的介紹,詳細的內容,可以在路線圖發佈後瞭解。

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首先關於產業發展現狀及趨勢。我會分享Micro-LED的發展背景及產業現狀、顯示應用及超載顯示應用。

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首先什麼是Micro-LED?這張圖被多次引用,一個傳統的LED,尺寸從1mm-200μm作為一個發光的器件和背光的器件。Mini LED 也可以作為背光、小間距顯示屏、大尺寸顯示屏。尺寸到50μm以下,被認為是Micro-LED顯示的領域。但是Micro-LED在尺寸縮小的同時,整個器件的結構、設備工藝、工作電流以及特性等技術都發生了根本性改變,傳統LED、LED小間距屏,所用的技術及驅動的方式都不再適用Micro-LED。

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所以Micro-LED不僅僅是尺寸的縮小,它的意味的芯片尺寸、結構、製造工藝、轉移技術和應用的全面升級,是一個全新的產業鏈。與傳統LED、Mini LED作對比。傳統的LED可以做背光或照明,Mini LED可以做背光,也可以做小間距顯示,Micro-LED可以做自發光的顯示屏。通常來說,傳統LED、Mini LED都是50μm以上。但是通過圖中展示,可以看到它不僅僅是尺寸在50μm以上,它是一個三維的結構,還包括了100多微米厚的襯底。但是Micro-LED因為尺寸的進一步縮小,沒有辦法保留襯底,需要把襯底全部移除掉,只剩下非常薄的外延層的器件。因此,這個器件結構帶來了非常多的技術挑戰。比如芯片工藝的挑戰。在傳統LED、Mini LED大多數用藍寶石襯底,在class 1000的超淨室就可以完成製備,但是對於Micro-LED,這麼小的薄膜的器件, 100甚至10級以下的超淨室才能實現製備,同時製備的設備,包括steppers、ALD等這些新設備都會湧現出來,這與原來的產業是完全不一樣的,需要徹底地升級。此外,傳統LED、Mini LED的Assembly的轉移可以用機械臂做。但是對於Micro-LED需要開發新的技術方法,比如巨量轉換技術。

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關於Micro-LED產業鏈是非常漫長的,從傳統的LED Epi外延材料的生長,外延材料中用什麼樣MOCVD設備做材料生長?採用單片還是多片的腔體?用什麼樣的襯底?多大尺寸的襯底?芯片的製備工藝,是做垂直的芯片還是倒裝的芯片?使用現有的LED Fab,還是需要用LED Fab升級到IC Fab?

怎樣把自發光的像素點轉移到背板或者是驅動電路上?不管是用單片的集成,還是用Pick and Place 巨量轉移等各種各樣不同技術轉移辦法來實現?更進一步,轉移後的所有芯片,為了形成一個彩色顯示,需要實現RGB,即紅、綠、藍三種不同的發光像素單元。包括用RGB三種不同的顏色的LED,或者其他的一些辦法來實現彩色的轉換。

屏幕完成後,需要做測試,做PL?還是EL測試?以及以後出現壞點後如何做修復?並與Back Plane結合起來,形成一個真正的顯示屏的消費級產品。

Micro-LED的產業鏈可以粗略地分成六大塊,但總的來說,從開始的外延材料,到最後消費電子,每一個產業鏈環節,都不是非常成熟。並且前後的產業鏈都需要相互的配合來進行技術開發。比如像素點的轉移技術(pixel placing),必須要前端外延芯片技術的配合,也要和後面的基板技術配合起來,才能實現轉移,獲得消費級顯示屏。顯示屏的製備,當然也會與前面的外延、Pixel Placing、測試和分選的技術路線是相互關聯。這些技術是密切關聯的,需要大家互通、協同,一起來開發,最後找到一條最優的產業化路徑。這一點也是Micro-LED的難點,也是和其他技術不一樣的新產業。

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這是Yole的Micro-LED產業鏈地圖,把其中更細分了一些。總體來說,不管在產業鏈的哪一個環節,現在看起來,都非常擁擠。目前國內外已經有一百五六十家企業宣稱進入這一領域。國內基本也有六十家企業和研究機構進入Micro-LED領域,在產業鏈各個環節發力。所以,Micro-LED在整個國際上關注度非常高。在現在這個階段吸引了眾多高校、研究所,以及企業的關注,進行投資,希望能在某個產業環節上開發出獨特的、有優勢的技術。

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在應用市場上,Yole做了這樣的預測。該圖中,最開始在AR、Smartwatch等電子產品中,還有超大屏的顯示,將在2021年慢慢進入市場。再往後,超大屏的顯示應用也會慢慢地進入市場,最終2025年,或者甚至產業鏈成熟到一定階段以後,手機屏、電腦屏、電視屏等中小尺寸的屏也可以應用Micro-LED。到這個階段時,Micro-LED終能夠取代LCD或是OLED,成為下一代革命性顯示技術。當然其中還需要多年的技術、產業整合、資源投入等關鍵要素。

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在應用市場上,Yole做了這樣的預測。該圖中,最開始在AR、Smartwatch等電子產品中,還有超大屏的顯示,將在2021年慢慢進入市場。再往後,超大屏的顯示應用也會慢慢地進入市場,最終2025年,或者甚至產業鏈成熟到一定階段以後,手機屏、電腦屏、電視屏等中小尺寸的屏也可以應用Micro-LED。到這個階段時,Micro-LED終能夠取代LCD或是OLED,成為下一代革命性顯示技術。當然其中還需要多年的技術、產業整合、資源投入等關鍵要素。

小尺寸高PPI顯示,PPI為每英寸下的像素數目。對於AR/VR應用來說,通常需要高像素密度、高刷新率、高填充率和低成本。作為該應用比較流行的技術是LCoS、OLEDoS、LEDoS,其中LEDoS技術指的是Micro-LED技術。相對來說,LCoS、OLEDoS是現在市場的主流。希望在明後年開始,AR/VR會有些Micro-LED屏滲透。像素密度大於2000PPI,每個英寸是2.54cm,基本上每個像素的尺寸要小於10μm。如果是彩色屏,10μm裡面要包含3個像素點,如果是單色屏,10μm裡面包含1個像素點。關於工藝路線,比如Wafer Bonding,每個像素與每個像素點對準以後做鍵合。Thin Film Transfer整個外延層轉移到基底上後做半導體工藝獲得像素點。預計2021年開始,AR/VR開始進入市場,期待到2025年,五年以後,能夠達到一千萬數量級的出貨量。

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大尺寸的低PPI顯示。超大顯示牆,三星的The Wall這樣的特別大的高端顯示牆應用。現在傳統的Mini LED、小間距技術也可以做出來,但是成本相對比較高。特別土豪的消費者會採用。

大尺寸的電視機。成本技術繼續往前走,走到高端的電視機先可以進入到一些中產以上的消費群體,預測在2023年左右慢慢進入。

對於平板電腦和智能手機來說,實際上現在OLED、LCD技術已經非常成熟,而且Micro-LED在成本方面,很難與其他兩種技術競爭,所以可能需要更長的時間,等整個產業鏈的成熟起來,和成本下降以後,才有可能進入這兩個領域。

但對於超大顯示牆、大尺寸電視機,Micro-LED還是有優勢,與LCD相比,它可以採用無縫拼接的技術,成本和技術都有優勢。

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對於超越顯示應用,即顯示以外的應用,現在比較有潛力的主要有四個方面。

車載應用,在車上面會有Micro-LED屏,大屏化、高清化、交互化智能應用。由於車載應用安全門檻比較高,預期2020年會有一些市場,2024年、2025年以後,會有原型樣機或者類似的滲透到消費市場裡。

可見光通訊,有Micro-LED發光器件同時做光通訊應用。光通訊是當前研究界非常大的熱點。LIFI技術未來取代WIFI技術,還需要更長的時間。期待它在2025年以後,會有一個10億以上市場的規模。

生物醫學應用。目前韓國、日本的一些研究組發現用Micro-LED光源植入到生物體內,可以治療某些腫瘤等類似的疾病。光治療,尤其是使用柔性襯底的Micro-LED光治療,目前是研究界剛剛興起的熱點。

智能顯示。該應用包括髮光,光通訊、光信號探測同時進行的智能應用。該方面也是一個比較前沿的研究。希望以後慢慢地打開它的消費市場。

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接下來分享Micro-LED的技術問題。我會著重講一下襯底技術、外延技術、芯片技術以及封裝技術。

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圖中展示了從藍寶石和硅襯底尺寸的演進。關於襯底尺寸的大小,大家都在追求更大的尺寸。這是整個半導體IC工藝不斷進步的趨勢。大尺寸襯底,會帶來良率的上升,帶來整個成本的降低。尤其對於LED產業來說,藍寶石襯底主流還是4英寸。基本上4英寸藍寶石工藝,遠遠落後於硅襯底發展了五六十年的IC產業成熟的工藝。如果想要升級類IC工藝,襯底的尺寸至少要到6寸、8寸以上,才能夠升級到與類IC工藝兼容。目前,對於藍寶石來說,還相對比較困難。對於硅襯底來說,半導體工藝是兼容的,但還有一些材料生長的技術問題。

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在襯底上面要生長LED發光層的材料,與現有LED外延技術相比,Micro-LED外延又有非常不一樣的要求。Micro-LED作為顯示應用,有更嚴格的要求。人的眼睛非常敏感,2nm波長差異,人的眼睛可以非常清晰的捕捉到,因此對於整個生產過程中,對外延的均勻性提出了更高的要求。普遍業界認為,外延的均勻性要做到2nm以內無分選,並且滿足後續巨量轉移的要求。此外,對襯底的翹曲率也要嚴格的卡控,這是為後續的芯片工藝所考慮,當Bow超過50μm時,後續的光刻工藝偏差會造成線寬卡控的困難,尤其是Micro-LED尺寸做到越小時,該部分操作越關鍵,所以Bow翹曲的控制,也是為了芯片工藝的良率和線寬的卡控。另外,整個Wafer表面的Particles和Defects需要嚴格控制,業界普遍認為要小於0.2cm2。對於4寸片來說,不能超過15個Defects或者Particles。這也對MOCVD設備和工藝環境都提出了新的技術要求。該圖展示的是Vecco和Allos合作製作出的大尺寸效果,其中Std小於1nm。

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Micro-LED產業的侷限性。Yole總結了關於LED廠商、顯示領域的廠商,以及做轉移封裝領域的廠商。這三塊產業實際上非常分立。LED廠商一般來說侷限於6英寸以下,主要為4英寸的顯示及照明的技術應用。LED產業界人士對於顯示屏的產業瞭解並不多。同時,做顯示屏的廠商現在大部分用OLED、LCD成熟的技術,他們對於LED產業的Ⅲ-Ⅴ族的半導體材料外延、器件的製備、半導體工藝等沒有經驗。封裝 Mass transfer、Pick and Place等技術目前是完全是空白的狀態。所以這幾個重大的領域之間是分裂的。怎麼樣想辦法把LED和顯示領域,新興的transfer整合起來,是Micro-LED未來的關鍵。我們認為,硅襯底的Micro-LED外延技術是可以把兩個產業鏈融合起來,硅襯底還可以把IC工藝一起整合起來。所以,硅襯底的Micro-LED技術可能是未來Micro-LED顯示未來發展的一個關鍵。

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為什麼硅襯底目前還不是LED界的主流呢?主要是因為硅上面生長GaN材料比在藍寶石上面生長GaN材料要困難得多。原因有以下幾點。第一,GaN生長在Si上面,是一種異質外延。晶格常數適配達17%,是非常大的。第二,生長的條件在一千多度,生長後回到室溫下會有一千度的溫差,材料的熱膨脹係數不同又會造成巨大的應力,GaN和Si有超過56%熱膨脹係數的差異,所以材料生長困難。第三,GaN中的Ga原子本身與Si會發生刻蝕反應。如果把GaN直接長到Si上面,就會被刻蝕反應掉。所以現在國際上比較流行的是在Si上面生長AIN,作為緩衝層,在緩衝層上再生長GaN材料。這需要非常精細地控制AIN材料和界面,以及在緩衝層材料上生長高質量的GaN材料,這些都是當前技術方面的挑戰。國際上也有一些嘗試,比如剛才展示Allos、Vecco以及國內的廠商也在做這方面的工作和努力。我們研究院也有一些自己獨特的技術。

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波長的均勻性。用藍寶石和硅兩種不同的襯底時,生長時所有的襯底放在一個石墨盤上。通過加熱石墨盤把溫度熱力傳輸到GaN和硅片上。在外延生長時,整個的波長對溫度非常敏感,基本上兩個表面溫度差1℃,波長會有差異,比如藍光會有2nm差異。如果整個Wafer內的均勻性達到小於2nm,意味著樣品表面的溫度不能超過1℃,這是非常有挑戰的工作。對於現有的MOCVD設備來說,用Pyrometer用980nm激光測量表面的溫度。對於硅來說,硅是一個不透明的物體,這束光可以直接打到硅上面,實時讀取到硅片上表面的溫度,進行實時控制。對於藍寶石襯底來說就比較困難。藍寶石是透明的材料,激光打過去,測到的是石墨盤的溫度。通過間接的石墨盤溫度的控制來控制藍寶石表面的溫度。所以在控溫的直接性和有效性方面,硅比藍寶石更好一些,對於提升波長的均勻性是有幫助的。

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同時外延材料方面,大部分廠商硅基GaN材料,缺陷密度都超過3×108 cm2 ,相對於藍寶石來說,缺陷密度比較大。對於未來Micro-LED需求需要把缺陷密度降到1×108 cm2 以下,才會和藍寶石方面有競爭。對於降低缺陷密度來說,提升AIN材料質量非常關鍵。用現有的生產LED的MOCVD設備來說,有一些先天的侷限性。比如反應器硬件的設計、Chamber設計都會需要一些新的設計提升。從外延材料生長工藝來說,也是有同樣的問題,需要提升外延的質量。

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總的來說,從襯底尺寸、晶體質量、襯底成本進一步分析藍寶石與硅襯底。藍寶石襯底最大做到6寸,硅襯底可以做到8寸,甚至12寸,這方面硅襯底有優勢。晶體的質量方面,藍寶石更好一些,硅襯底需要持續的優化,才能達到效果。波長均勻性,硅襯底控制更好一些。芯片工藝方面,硅襯底的芯片工藝不需要進行激光剝離,可以進行研磨去除,做到無損傷。藍寶石襯底需要進行激光剝離損傷大。關於轉移襯底,硅和硅同質轉移襯底,有更好的性能。所以芯片性能總的來說,兩者差不多,其中藍寶石可以做倒裝也可以做垂直,硅襯底只能做垂直。芯片可靠性方面,硅襯底無損傷的情況下,也有一些優勢。所以從這個角度來說,未來要做到更大尺寸和後續工藝的結合,硅襯底是一個不錯的選擇。

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Micro-LED芯片和LED芯片有一些不同的特徵。LED芯片都是在大電流下照明區間,主要的工作希望減少大電流下的Droop效應。Micro-LED芯片在2A/cm2 以下工作區間裡,主要是減少非輻射覆合提升材料的質量。它與照明用的LED芯片是不一樣的。同時,芯片工藝尺寸越來越小的情況下,效率峰值向大電流密度方向移動,即向右偏。而我們希望它能往左偏,所以這也是一個需要克服和解決的問題。

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目前來說,倒裝芯片結構和垂直芯片結構是主要的兩種不同的Micro-LED芯片結構,對於分辨率高的來說,需要垂直結構,分辨率低的可以用倒裝結構。因倒裝結構電極在同一面,所以它的尺寸不能做到太小。倒裝結構可以直接運用巨量轉移工藝,垂直結構巨量轉移後還需要額外的激光剝離工藝和電極工藝,工藝相對複雜。對於芯片成本來說,各有優缺點。

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目前來說,市面上比較常見的Micro-LED芯片結構有三種。

1、Chip on Wafer,就是在整個Wafer出貨,單片集成的方式會比較多一些。

2、弱化結構。該結構做巨量轉移配合彈性膜或滾軸轉移技術等。

3、完全放置在臨時基板上的的Freestanding Chip on Carrier,該結構可以配合激光轉移、彈性膜、滾軸轉移技術。

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芯片做好後要與驅動基板鍵合。目前討論最多的兩種鍵合方式是:巨量轉移技術和單片集成技術。巨量轉移技術將30微米以下尺寸的薄膜芯片從Wafer上轉移到基板上,實現大面積應用。單片集成技術要麼是精準的焊接到顯示基板上,要麼是整面的Wafer轉移到基板上,然後再做半導體工藝,一個一個地分開,和基板上的驅動電路結合起來。這樣的做完全受Wafer的限制,一般來說只適合做小面積高PPI顯示,如AR/VR的應用

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巨量轉移技是目前非常熱門的技術。目前已有很多報道,但是報道只是集中於專利,樣機還是非常少見。因為各大公司的保密、技術方面的要求,所以工藝、精度、良率、轉移速率、成本等綜合性能指標,以及詳細的設備資料鮮有公開。主要的六種方法,靜電力、電磁力、範德華力印刷、滾筒式、激光以及自組裝。哪種技術可以勝出,現在還是問號。現在只是Demo樣品出來,但是其良率、成本還需要時間的檢驗。

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關於電磁力吸附、靜電吸附技術方案,因為很多的公司未公開,所以設備的開發情況還不瞭解。流體裝配,有一些實驗機,但是也不是特別的公開。現在大家聽到比較多的是彈性印模轉移。激光轉移也有一些廠商宣稱正在開發,市面上沒有。所以這些都是未知數。

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單片集成技術最開始Texas Tech University做的一顆芯片的對位鍵合技術,後續Strathclyde University、以及港科大/南科大都做了這樣一些工作。還有一些整片Wafer的集成,比如國內北大青鳥、法國CEA-Leti、英國的Plessey。單片集成一般來說還處在單色光的階段,還沒有彩色的樣品。

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要做彩色的產品必須要進行混色技術。現在比較常用的有兩種方式。一種是RGB,即藍、綠、紅三種不同的芯片通過三次巨量轉移,轉移到驅動電路上,實現混色。理論上會得到一個效果非常好的顯示屏,但是因為三次巨量轉移,三次不同的修復,三種不同材料體系的芯片工藝也會增加它的成本,這也是一個需要考慮的問題。

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量子點混色技術是採用單色光顯示屏,比如藍光或紫光,然後用量子點進行混色。優點是隻做一次巨量轉移,成本低,易操作。但是量子點本身材料的穩定性,顏色的穩定性,還有能量的損失,這些都需要進一步開發。

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量子點混色技術也是當前一個熱門的技術。有四種不同的技術方案,包括噴墨打印技術,直接用量子點黑水噴進去,用布進電動機來控制每個滴墨位置,一個一個滴到想要的位置上。氣霧噴流打印,是將量子點油墨霧化,然後噴到指定的位置。光刻技術,一種是網格式的,把量子點塗上去,然後再刮掉,得到自己想要的量子點模。另一種如圖所示,光刻就像半導體的光刻工藝一樣,通過黃光工藝,曝光牽引,最後得到想要的量子點的圖案。彈性印章轉印,類似於巨量轉移,把量子點Pick up 提起來放置到想要的位置上,從而完成量子點的轉移。

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量子點未來線寬能夠做到5微米以下,同時壽命也是一個考驗,希望四五年以後,可以達到10000小時。量子效率提升到95%以上。這樣的要求下,希望有新的材料不斷湧現推動量子點技術的發展。

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檢測技術也是一個巨大的挑戰。通常LED用探針檢測,Micro-LED如何檢測?如圖所示。顯微高光譜成像系統檢測、非接觸式PL檢測、接觸式光電檢測、非接觸式EL檢測。

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修復技術也是非常重要,任何一個顯示屏最後的顯示都希望良率超過六西格瑪,即一萬個像素中不能超過3個壞點。出現多餘的壞點需要進行修復。因為現在沒有任何一個半導體工藝,任何一個轉移工藝,可以達到六西格瑪良率。所以修復是一個必然的環節。在這個環節中,如何提升修復的效率、降低成本是關鍵的問題。目前主要提出兩種不同的修復技術。一種是冗餘電路修復,即做兩個或多個冗餘的電路,假設有一個不好的電路,則把它斷掉,再重新轉移一次。當檢測出現問題以後,進行替換。另外一種選擇性激光修復。當發現一個壞點,用激光打掉,再重新放置進行修復。

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由於時間的關係,對於後續的一些驅動電路未有過多的提及。現在的驅動電路中,不管用TFT還是用CMOS,在原來LCD、OLED的顯示中還需要進行重新調整,以適用於Micro-LED顯示的需求,有相當多的工作需要去做。

關於Micro-LED技術挑戰,Yole做了一個小的總結,對Wafer的過程均勻性,Wafer Size,還有不同電流的應用都是新挑戰。對於我們關注的巨量轉移的Yield,cost還有轉移的效率也是業界非常關注的熱點。顯示屏的缺陷管理,修復技術是非常重要的。混色技術通過什麼樣的技術可以實現最好的顯示效果?Pixel Driving,大家可以參考《技術路線圖》進一步解讀。

總的來說,《技術路線圖》裡面彙總了整個Micro-LED發展到現在提出的大部分技術、路線還有一些要點,以及對它的未來的趨勢的預判。關於專利和應用的部分,由於時間的關係,本次分享未涉及,如果有興趣,大家可以到《技術路線圖》中找到答案。該領域的技術在飛速發展中,不斷有新的內容加入,有興趣的朋友也可以關注一下國內外論壇以更新這方面的知識。

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《Micro-LED產業技術路線圖》對Micro-LED襯底、外延、器件、驅動、封裝、應用等方面涉及到的問題,進行了總結。

對於襯底來說,要解決基礎材料與器件科學問題的需求;解決材料與器件產業化的需求,提供不同產業融合所需要之平臺。

對於外延來說,外延技術主要的發展趨勢是提高晶圓尺寸,未來Micro-LED至少要做到6寸、8寸以上,才能夠真正地實現高效能、低成本產業化。同時降低晶體缺陷和表面顆粒缺陷,提高波長均勻性、改善小電流密度下Droop效應峰值效率,Micro-LED提出新的應用空間,對材料科學研究提出了新的需求。

對於器件方面,一般來說高PPI推薦用垂直結構芯片,低PPI採用倒裝結構芯片。通過不同像素密度和應用,可以進行芯片市場的分流。晶圓尺寸向6英寸以上推進,整個工藝線需要進行全方面的產業升級。以器件作為核心點,外延、芯片、封裝、應用上中下流相互配合、協同發展。

驅動方面,不管是做硅基CMOS,還是TFT,微小電流的致性,尤其是針對Micro-LED不需要太大電流密度下,怎麼做一個驅動?以及高刷新率將是未來需要解決的核心問題。

對於封裝來說,高PPI應用以單片集成的方式實現,可以做一個小屏,比如AR/VR、投影屏。但是要解決其全綵化和鍵合良率問題。低PPI應用以巨量轉移技術為主,可以做大尺寸,做到8K以上,轉移良率要做到非常高,才可以達到合理的修復成本。這也是大尺寸顯示屏封裝的難點。

應用方面,高PPI顯示,從穿戴顯示、AR/VR應用,明年以後會慢慢進入市場。低PPI顯示,從明年開始,豪華的大屏幕進入市場。三年以後,高端電視、手機平板顯示慢慢進入市場。超越顯示應用,比如車載、光通訊在四五年後進入市場。

經過不斷地發展,希望Micro-LED技術作為新一代顯示技術能夠像現有的LCD、OLED一樣,成為一個萬億級產業。同時,Micro-LED新的特徵和性能,也會帶來新的應用。關於技術和產業的問題,有待於大家共同努力。

這就是我今天的分享,沒有涉及到內容,比如說專利部分、更細緻應用的預測、技術上細節討論,大家可以從《Micro-LED產業技術路線圖》中找到答案。

最後感謝產業界的同仁一起編撰了對中國的Micro-LED技術發展有指導性意見的路線圖。感謝聯盟組織大家一起花了6-7個月的時間,參與的專家們都是義務勞動,為了產業做出了這份努力。最後,對所有參與編撰的產業界專家、高校及科研院所學者、同仁表示感謝。今天分享到這裡,再見!


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