五年前|苹果iphonex开始搭载oled市场( 三 )


要取得小尺寸的Micro-LED , 就要使用微缩制程技术 , 将LED芯片微缩后到满足应用要求的尺寸 。 微缩制程技术包括芯片焊接、晶圆焊接、薄膜转移三种路径 , 技术实施得越好 , 像素密度就会越高 。
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微缩制程技术实现的三种路径 , 制表丨果壳硬科技参考资料丨《Micro-LED技术路线图(2020版)》[6] , 有删改
Micro-LED还有个不得不面对的致命问题:在微缩过程中 , 时常会产生侧壁缺陷 。 比如 , 同样是2μm的误差缺陷 , 在250μm×250μm尺寸的LED上 , 剩余可使用率为97% , 但在5μm×5μm的Micro-LED上 , 剩余可使用率仅为4% 。 [14]
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误差缺陷导致芯片使用率大幅度降低[14]
不仅如此 , Micro-LED芯片尺寸越小 , 电感耦合等离子体(ICP)刻蚀区域(侧壁)与有源区体积的比率就会越大 , 刻蚀损伤所形成的缺陷占比越高[15] 。 导致非辐射复合比例逐渐上升 , 发光效率和使用寿命下降 。 如尺寸从400μm减小至20μm , 电流密度光效下降比例可达50%[7] 。 这还会导致有源区内肖克利?雷德?霍尔(SRH)非辐射复合几率增加、辐射复合几率和发光效率降低、引入新的漏电通道加重器件反向漏电 。 这些问题 , 在尺寸小于10μm的Micro-LED上尤为显著 。 [16]
芯片尺寸问题还会让提高驱动器与Micro-LED阵列集成的效率和稳定性成为难题 。 简言之 , 量产LED或是Mini-LED的工艺流程 , 对Micro-LED来说可能不再适用 。 巨量转移的困境
LED显示器的每个像素点都由点阵组合而成 , 一个个小LED芯片组成的阵列的间距基本一致 。 Micro-LED也是同理 。 制造出芯片后 , 也要将大批量的Micro-LED芯片定点巨量地转移到电路基板上 , 这个过程就是“巨量转移” 。
与传统的LED不同 , Micro-LED的巨量转移不仅对转移精度、转移速率、色彩均匀度的控制有更高要求 , 转移数量也更大 , 4K的Micro-LED显示器需完成两千多万颗的Micro-LED芯片倒装 , 而8K则达到了上亿颗 。 [17]
目前巨量转移技术有多种技术方案 , 包括精准拾取技术、激光释放技术、流体自组装技术及滚轮转印技术等 , 不同技术拥有不同特性 , 但都存在一定弊端 。
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Micro-LED芯片巨量转移方式[2]
具体来说 , 精准拾取技术对转移设备精准度及稳定度要求极高;激光释放技术在实施过程中可能会对芯片表面造成损伤 , 降低良率 , 此外激光设备价格昂贵;流体组装技术需经历3次才能完成转移 , 效率较低;滚轮转印技术可在柔性基底上实现转移 , 但同样需要3次转移才能完成巨量转移 。 [17]
部分方法在实验室可达99.99%的良率 , 但比起至少要达到99.9999%良率的产业化要求 , 相差距离较大 。 业界正在探寻一种易实现、良率高又较为便宜的技术方案 。 [18]缤纷色彩背后的挑战
为什么显示器能够呈现得如此丰富多彩?因为显示界普遍采用了RGB(红绿蓝)颜色系统 , 通过RGB三原色叠加合成 , 能够实现肉眼可见的大部分色彩 。 想要Micro-LED能够正确描绘出画面 , 就要做好色彩方案 , 即全彩化 。
Micro-LED彩色化主要有两种解决方案:一种是蓝色源转色方案 , 但色转换材料存在涂布均匀性和信赖性等问题 , 应用较少;另一种是直接使用LED的RGB三色方案 , 但对Micro-LED来说 , 这种方案并不是拿来就能用 , 需要对LED大小进行相应调整 , 此外由于各色波长均一性差异 , 还会面临光效率和良率不足的问题 。 [14]