揭开“新视界”序幕:Micro LED厂商如何跨越成本、良率瓶颈?
2022-08-2509:24:03[编辑: MiaHuang]

次世代显示技术Micro LED成为今年Touch Taiwan智慧显示展中最大焦点,随着去年揭开Micro LED元年的序幕,今年各大厂展示了许多模拟情境、前瞻应用,2022年无疑是承接起后的关键一年。

在技术不断突破的状况下,Micro LED厂商已经逐渐跨越眼前的“成本”和“良率”两座大山,迎向Micro LED眼中的“新视界”。

Micro LED制程主要分为磊芯片生长、芯片制造、薄膜制程、巨量转移、检测与修复。由于移除LED的封装及基板,留下磊晶薄膜,Micro LED芯片更轻薄短小,提供各种显示器的像素尺寸。

同时,Micro LED也继承LED的优点,拥有高解析度、高亮度、高寿命、色域更宽、自发光特性、更低的功耗,以及更好的环境稳定性,适合未来智慧显示应用,例如车用、AR眼镜、穿戴式设备等。

揭开“新视界”序幕:Micro LED厂商如何跨越成本、良率瓶颈?

▲ Micro LED技术。(Source:科技新报制图)

跟传统LED制程相比,磊芯片成长、Micro LED芯片制造、薄膜制程这几个步骤,只需要改造设备,就可用于Micro LED制造,反倒巨量转移、检测与修复较困难。其中,巨量转移、检测与修复,以及红光Micro LED发光效率都是目前技术上的瓶颈,也是影响成本跟良率的关键,一旦将这些问题各个击破,降低成本,就有机会往量产迈进。

▲ Micro LED制程及瓶颈。(Source:科技新报制图)

“新视界”障碍之一:巨量转移

由于磊晶基板的厚度比芯片尺寸还大,Micro LED必须以巨量移转的方式,将芯片剥离、置于暂存基板,再将Micro LED转移至最终电路板或TFT版上。现阶段较主要的巨量转移技术,包括流体组装、激光转移、拾取放置技术(Stamp Pick&Place)等。

揭开“新视界”序幕:Micro LED厂商如何跨越成本、良率瓶颈?

▲ 巨量转移示意图。(Source:科技新报制图)

拾取放置技术利用微机电阵列技术进行芯片取放,不过传统的LED取放技术因为取放速率较慢,使成本较高;至于激光转移,通过激光束将Micro LED从原始基板快速、大规模转移Micro LED到目标基板。

TrendForce集邦咨询分析师杨富宝指出,以往传统拾取技术由于速度较慢、成本较高,业界一直难以量产,所以这一年内,技术已经从传统拾取慢慢转为高精度、速度较快的激光转移,有助于降低成本。

至于流体组装技术,则利用熔融焊料毛细管的介面,在组装时可由流体悬浮液体充当介质,对电极进行机械和电器连接,快速将Micro LED捕获及对准至焊点上,做法成本较低、也可以实现高速组装。最近华为积极布局Micro LED技术,从专利资讯来看,极可能是采流体组装技术。

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▲ 主流巨量转移比较表。(Source:科技新报制图)

“新视界”障碍之二:检测与修复

虽然巨量转移一直是量产化的关键,但后续检测与修复Micro LED芯片的重要性,其实不亚于巨量转移。

目前业界最常用两种方式,分别是光致发光测试(PL)及电致发光测试(EL)。PL特点是在不接触、不损坏LED芯片的情况下进行测试,但测试效果不如EL;相反地,EL通过通电测试LED芯片,可找出更多缺陷,但可能因接触而造成芯片损伤。

再来,Micro LED芯片过小,难以适用于传统测试设备,不管用EL、PL测试都可能出现检测效率不佳的状况,极需克服的部分。至于修复部分,Micro LED厂商则通过紫外线照射维修技术、激光融断维修技术、选择性拾取维修技术、选择性激光维修技术及备援电路设计方案。

“新视界”障碍之三:红光Micro LED芯片

最后是显示器颜色本身,以Micro LED来说,比起蓝、绿色,红色是最难显示的颜色,成本也相对较高。目前业界使用氮化物半导体,来生产蓝光、绿光Micro LED,红光Micro LED必须混合多种材料系统,或采用磷化物半导体生产。

然而,在磊晶过程中可能产生颜色均匀度问题,不同半导体材料结合会增加全彩Micro LED的生产难度和制造成本,切割芯片过程中也可能导致发光效率变差,更不用说随着尺寸缩小,磷化物Micro LED芯片的效率将显著降低,加上半导体制程中需混合设备,所以复杂、耗时、成本昂贵,良率更是难以提升。

揭开“新视界”序幕:Micro LED厂商如何跨越成本、良率瓶颈?

▲ Porotech的InGaN红光Micro LED显示器。(Source:科技新报)

因此,部分厂商从材料本身改进,像Micro LED公司Porotech发表全球第一套氮化铟镓(InGaN)基的红光Micro LED显示器,意味着三种显示器都使用InGaN做为显示材料,不受限于任何基板。另外,Micro LED大厂JBD过去致力于AlGaInP基红光Micro LED技术,最近也宣布达成50万nits超高亮度红光Micro LED量产。

虽然我们已经迎来Micro LED元年,但许多问题仍需要时间慢慢解决,目前已经看到应用的起头,相信待巨量转移、检测维修、发光效率等瓶颈一一克服后,有望实现Micro LED商用化,未来不管在车用屏幕、大型显示屏幕、AR/VR设备、高解析度穿戴产品等,都能看到Micro LED带来的应用。(来源:科技新报)

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