Lesen Sie mehr über die nächste Generation der Displaytechnologie für den Massenmarkt – Micro-LED.

In der heutigen Zeit hat sich die Displaytechnologie zu einem zentralen Medium des Informationsaustauschs entwickelt und umfasst Smartphones, VR/AR-Geräte, Wearables, Displays in Fahrzeugen, Tablets/Computer und Laserprojektion.

 

Mikro-LEDDie Technologie wird als „Mainstream-Displaytechnologie der nächsten Generation“ bezeichnet, ihre Entwicklung und Industrialisierung beschleunigen sich, und die Marktchancen nehmen zu.

Aufbau der führenden inländischen Unternehmen

 

Tianma Microelectronics investiert seit 2017 in die Micro-LED-Technologie und konzentriert sich dabei auf hohe Pixeldichte (PPI), hohe Helligkeit und hohe Leistung. TransparenzanzeigenDas Unternehmen hat eine Reihe branchenführender Micro-LED-Produkte auf den Markt gebracht.

 

2022 investierte Tianma in den Aufbau einer kompletten Micro-LED-Produktionslinie – vom Massentransfer bis zum Displaymodul. Da es weltweit keine Standardtechnologie gab, wurde mithilfe von Lasertechnologie und kundenspezifischen Anlagen eine vollautomatische Produktion realisiert. Die Linie nahm am 26. Juni 2024 erfolgreich ihren Betrieb auf. Zuvor wurden in Zusammenarbeit mit Zulieferern über 30 Produktionsanlagen und -materialien entwickelt.

Am 31. Januar wurde BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai gegründet. Mikro-LEDs Das Projekt für die Testanlage zur Waferherstellung und -verpackung ist abgeschlossen. Es erstreckt sich über eine Fläche von rund 217 Acres und hat ein Investitionsvolumen von rund 2 Milliarden Yuan. Die Inbetriebnahme des ersten Produkts ist für September 2024 geplant, die Massenproduktion soll im Dezember dieses Jahres beginnen. Zukünftig wird eine Jahresproduktion von 58.800 Wafern angestrebt.Mikro-LEDWafer.

Laut den vorliegenden Daten beträgt das Marktvolumen für Micro-LED-Chips im Jahr 2023 etwa 32 Millionen US-Dollar. Es wird erwartet, dass das globale Marktvolumen für Micro-LEDs im Jahr 2025 3,5 Milliarden US-Dollar übersteigen und im Jahr 2027 die Marke von 10 Milliarden US-Dollar überschreiten wird.

 

Micro-LED – die nächste Generation der Mainstream-Displaytechnologie

 

Mikro-LEDs, auch mLEDs oder μLEDs genannt, sind Bauelemente, die aus Elektrolumineszenzeinheiten im Mikrometerbereich bestehen. Mithilfe von Massentransfertechnologie lassen sich diese Einheiten auf ein hartes oder flexibles Substrat übertragen und anschließend mit Schutzschichten und Elektroden versehen.

Micro-LED-Anzeigeprinzip

 

Das Herzstück der MicroLED-Technologie ist ihre Pixelstruktur. Jedes Pixel besteht aus roten, grünen und blauen Subpixeln. Jedes Subpixel lässt sich unabhängig ansteuern, um Helligkeit, Farbe und Kontrast des Displays präzise einzustellen. Im MicroLED-Displaysystem wird das von jeder LED emittierte Licht durch eine Linse und einen Spiegel gebündelt und bildet schließlich Pixel auf dem Bildschirm. Ein Farbfilter sorgt für die gewünschte Farbwiedergabe. Der Vorteil dieser Technologie liegt in ihrer Fähigkeit, extrem hohe Helligkeit, hohen Kontrast und präzise Farben zu liefern.

 

Des Weiteren das Mikro LEDDie Anordnung ist über vertikal gekreuzte positive und negative Gitterelektroden mit den Plus- und Minuspolen jeder Mikro-LED verbunden. Durch diese Verbindung kann die Mikro-LED durch Ansteuerung der Elektroden in einer bestimmten Reihenfolge beleuchtet und somit ein Bild dargestellt werden.

Mikro-LED-Prozess

 

Mikro-LEDs sind LED-Strukturen, die durch Dünnschichttechnik, Miniaturisierung und Array-Anordnung hergestellt werden und eine Größe von etwa 1–100 µm aufweisen. Bei diesem Verfahren werden Mikro-LEDs in Chargen auf Leiterplatten übertragen, die hart oder weich, transparent oder opak sein können. Anschließend werden mittels physikalischer Abscheidung eine Schutzschicht und eine obere Elektrode aufgebracht. Abschließend wird das obere Substrat verkapselt, um ein Mikro-LED-Display zu bilden.

Micro-LED-Displays unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen LED-Displays hinsichtlich Granularität, Gehäuse, Integrationsprozess, Backplane und Ansteuerung.

 

Der Herstellungsprozess von Micro-LEDs umfasst im Wesentlichen Folgendes:

 

Erstens handelt es sich bei dem LED-Kristall um eine Dünnschicht, die durch Mikrofertigungsprozesse miniaturisiert und in Arrays angeordnet wird.

Die Miniaturisierung von Halbleitern und Chips stößt derzeit an ihre Grenzen, doch die Herstellung von Micro-LEDs bietet noch erhebliches Entwicklungspotenzial. Drei Hauptverfahren kommen zum Einsatz: Chip-Level-Schweißen, Epitaxie-Level-Schweißen und Filmtransfer.

 

Chipbonding (Chip-Level-Bonding)

 

Beim Chip-Level-Schweißen wird die LED in mikrometergroße Micro-LED-Chips zerlegt und diese mittels SMT- oder COB-Technologie mit der Anzeigeplatine verbunden. Mit diesem Verfahren lässt sich der Übertragungsabstand anpassen, es ist jedoch nicht für die Serienübertragung geeignet.

 

Die SMT-Technik findet breite Anwendung in der Elektronikmontage. Dabei werden Chipbauteile mittels Reflow- oder Tauchlötverfahren auf Leiterplatten oder anderen Substratoberflächen montiert. Die einzelnen Schritte umfassen Materialprüfung, Siebdruckpaste, Kontaktierung, Trocknung, Reflow-Löten, Reinigung, Bestückung, Wellenlöten, Nachreinigung, Prüfung und Reparatur.

 

COB ist eine Displaytechnologie mit kleinem Rastermaß, bei der LED-Wafer direkt auf der Leiterplatte verkapselt und zu Zellen zusammengefasst werden. Im Vergleich zur SMD-Technologie bietet die COB-Gehäusetechnologie einzigartige Vorteile.

Waferbonden (Epitaxieschweißen)

 

Epitaxiales Schweißen ist ein Verfahren zur direkten Herstellung von Mikro-LED-Epitaxieschichten im Mikrometerbereich auf LED-Epitaxieschichten mittels induktiv gekoppelter Plasma-Ionenätzung (ICP). Der feste Abstand dieser Struktur entspricht dem erforderlichen Pixelabstand des Displays.

 

Anschließend wird der LED-Wafer mit der Epitaxieschicht und dem Substrat direkt mit der Ansteuerplatine verbunden. Das Substrat wird mittels eines physikalischen oder chemischen Verfahrens entfernt, sodass nur eine 4 bis 5 µm dicke Mikro-LED-Epitaxieschicht zurückbleibt, die ein Anzeigepixel auf der Ansteuerplatine bildet. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Möglichkeit der Serienfertigung, der Nachteil jedoch in der fehlenden Einstellbarkeit des Übertragungsintervalls.

Dünnschichtübertragung Dünnschichtübertragung

 

Das LED-Substrat wird physikalisch oder chemisch entfernt, wobei ein temporäres Substrat die Mikro-LED-Folie hält. Anschließend wird die Mikrostruktur durch induktiv gekoppeltes Plasmaätzen erzeugt. Alternativ kann das LED-Substrat auch zuerst geätzt und dann abgezogen werden. Entsprechend dem Anzeigepunktabstand der Ansteuerschaltung wird die Mikro-LED-Folie mithilfe eines selektiven Transferwerkzeugs chargenweise auf die Ansteuerplatine übertragen, um die Anzeigepunkte zu montieren. Dieses Verfahren ist kostengünstig, unabhängig von der Größe der Ansteuerplatine und ermöglicht die Übertragung in großem Maßstab.

 

Zweitens, Stapelübertragung auf Leiterplatte – Massenübertragungstechnologie

 

Der Schlüssel zur Micro-LED-Technologie liegt in der dichten Integration sehr kleiner Leuchtdioden auf dem Chip, wofür ein spezielles Verfahren erforderlich ist – die Large-Micro-Transfer-Technologie (auch Large-Transfer-Technologie genannt).

Das Verfahren beinhaltet das präzise Auflöten von Hunderten bis Tausenden von Primär-LEDs auf eine kleine TFT-Leiterplatte, was eine extrem hohe Fehlerrate mit sich bringt. Obwohl verschiedene Technologien versuchen, dieses Ziel zu erreichen, ist der Massentransfer nach wie vor eine Technologie, die noch nicht in Serie produziert werden kann.

Die Techniken des Stofftransports lassen sich in vier Kategorien einteilen: Präzisionsgreifen, Selbstorganisation, selektive Freisetzung und Transfer.

 

Angesichts der steigenden Marktnachfrage nach hochauflösenden Bildschirmen mit hoher Farbtiefe hat sich die Micro-LED-Farbgebung zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. Zu den wichtigsten Implementierungsmethoden gehören derzeit:RGB-Dreifarben-LED-Methode, UV/blaue LED-Lichtemissionsmedium-Methode und optische Linsensynthese-MethodeDie

Da der AR/VR-Markt weiter wächst, steigt auch die Nachfrage nach Hochleistungspanels, die herkömmliche LCD- und OLED-Displays nicht mehr erfüllen können. Der Markt benötigt dringend neue Displaytechnologien, um die Leistung zu verbessern und zukünftige Entwicklungsstandards zu erreichen. Die Micro-LED-Technologie ist eine vielversprechende Lösung und ihre Eigenschaften machen sie zu einem aussichtsreichen Kandidaten, um diese Anforderungen zu erfüllen.