Découvrez la nouvelle génération de technologie d'affichage grand public : les micro-LED
À l'heure actuelle, la technologie d'affichage est devenue un moyen essentiel d'échange d'informations, englobant les smartphones, les appareils de réalité virtuelle/augmentée, les produits portables, les écrans embarqués, les tablettes/ordinateurs et la projection laser.
Micro LEDCette technologie est connue comme la « technologie d'affichage grand public de nouvelle génération », son développement et son industrialisation s'accélèrent et les opportunités de marché augmentent.
Présentation des principales entreprises nationales
Tianma Microelectronics investit dans la technologie Micro-LED depuis 2017, en se concentrant sur une densité de pixels élevée, une luminosité élevée et une haute résolution. affichages de transparenceL'entreprise a lancé plusieurs produits Micro-LED à la pointe de l'industrie.
En 2022, Tianma a investi dans la construction d'une ligne de production Micro-LED complète, depuis le transfert massif jusqu'au module d'affichage, grâce à un procédé laser et des équipements sur mesure. Cette technologie, inédite sur le marché mondial, a permis une production entièrement automatisée. La ligne a démarré sa production avec succès le 26 juin 2024, après le développement de plus de 30 équipements et matériaux de production en partenariat avec des entreprises de la chaîne d'approvisionnement.
Le 31 janvier, BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai Micro LED Le projet de base d'essai de fabrication et d'encapsulation de plaquettes est achevé. Ce projet, qui couvre une superficie d'environ 217 acres et représente un investissement d'environ 2 milliards de yuans, devrait produire ses premiers produits en septembre 2024. La production en série est prévue pour décembre de cette année, pour atteindre une production annuelle de 58 800 unités.Micro LEDplaquettes.
Selon les données disponibles, le marché des puces Micro LED représentait environ 32 millions de dollars américains en 2023. On prévoit que le marché mondial des Micro LED dépassera les 3,5 milliards de dollars américains d'ici 2025 et franchira la barre des 10 milliards de dollars américains en 2027.
Micro-LED : la prochaine génération de technologies d’affichage grand public
La micro-LED, également appelée mLED ou μLED, est un dispositif composé d'unités électroluminescentes de taille micrométrique. Grâce à la technologie de transfert de masse, ces unités peuvent être déposées sur un substrat rigide ou flexible, puis encapsulées avec des couches protectrices et des électrodes.
Principe d'affichage Micro-LED
Le cœur de la technologie MicroLED réside dans la structure de ses pixels : chaque pixel est composé de sous-pixels de couleurs primaires rouge, vert et bleu. Chaque sous-pixel peut être contrôlé indépendamment pour ajuster avec précision la luminosité, la couleur et le contraste de l’écran. Dans un système d’affichage MicroLED, la lumière émise par chaque LED est traitée par une lentille et un miroir, puis transformée en pixels sur l’écran. Un filtre coloré ajuste ensuite la couleur pour obtenir le rendu souhaité. L’avantage de cette technologie est sa capacité à offrir une luminosité, un contraste et une fidélité des couleurs extrêmement élevés.
De plus, le micro DIRIGÉChaque micro-LED est reliée à sa matrice par des électrodes disposées verticalement en croix. Cette connexion permet d'allumer la micro-LED par balayage, en activant les lignes d'électrodes selon une séquence spécifique, et ainsi d'afficher une image.
Procédé Micro-LED
La micro-LED est une structure LED fabriquée par dépôt en couches minces, miniaturisation et assemblage en réseau. Sa taille est d'environ 1 à 100 µm. Cette technique consiste à transférer les micro-LED par lots sur des circuits imprimés, rigides ou souples, transparents ou opaques. Un procédé de dépôt physique permet ensuite d'ajouter une couche protectrice et une électrode supérieure. Enfin, le substrat supérieur est encapsulé pour former un écran micro-LED.
Les écrans Micro-LED sont fondamentalement différents des écrans LED traditionnels en termes de finesse de grain, de boîtier, de processus d'intégration, de substrat et de pilotage.
Le processus de fabrication des micro-LED comprend principalement :
Tout d'abord, le cristal LED est constitué d'une couche mince, miniaturisée et mise en réseau grâce à la technologie de microfabrication.
Actuellement, la miniaturisation des semi-conducteurs et des puces atteint ses limites, mais le procédé Micro-LED dispose encore d'un important potentiel de développement. Trois méthodes principales sont utilisées : le soudage au niveau de la puce, le soudage au niveau épitaxial et le transfert de couches minces.
Collage de puces (Collage au niveau de la puce)
Le soudage au niveau de la puce consiste à diviser la LED en puces Micro LED de taille micrométrique et à les fixer sur la carte d'affichage à l'aide des technologies SMT ou COB. Cette méthode permet d'ajuster l'espacement de transfert, mais ne permet pas le transfert par lots.
La technologie SMT est largement utilisée dans le domaine de l'assemblage électronique. Elle consiste à monter des composants sur des circuits imprimés ou d'autres substrats, par soudage par refusion ou par immersion. Les étapes comprennent le contrôle des matériaux, l'application de la pâte de sérigraphie, le dépôt de composants, le séchage, le brasage par refusion, le nettoyage, l'enfichage, le brasage à la vague, un nouveau nettoyage, le contrôle et la réparation.
La technologie COB (Copy-on-Binding) est une technologie d'affichage à petit pas qui encapsule directement les puces LED sur le circuit imprimé et les assemble en cellules. Comparée à la technologie SMD (composants montés en surface), la technologie d'encapsulation COB présente des avantages uniques.
Collage de plaquettes (soudage épitaxial)
Le soudage épitaxial est une méthode permettant de former directement une structure de couche mince épitaxiale de micro-LED de taille micrométrique sur une couche mince épitaxiale de LED grâce à la technologie de gravure ionique par plasma à couplage inductif (ICP). L'espacement fixe de cette structure correspond à l'espacement requis des pixels d'affichage.
Ensuite, la plaquette LED contenant la couche épitaxiale et le substrat est directement connectée à la carte de circuit imprimé de commande. Le substrat est ensuite retiré par un procédé physique ou chimique, ne laissant apparaître qu'une structure de film épitaxial de micro-LED de 4 à 5 µm, formant ainsi un pixel d'affichage sur la carte de circuit imprimé de commande. L'avantage de cette méthode réside dans la possibilité de réaliser des transferts par lots, mais son inconvénient est l'impossibilité de régler l'intervalle de transfert.
Transfert de couches minces Transfert de couches minces
Le substrat LED est retiré par voie physique ou chimique, à l'aide d'un substrat temporaire servant de support à la couche de film micro-LED. La structure micrométrique est ensuite formée par gravure plasma à couplage inductif. Une autre méthode consiste à graver puis à détacher le substrat LED. En fonction de l'espacement requis pour les points d'affichage du circuit de commande, le film micro-LED est transféré par lots sur la carte de commande à l'aide d'un outil de transfert sélectif afin de réaliser l'assemblage des points d'affichage. Ce procédé est économique, n'est pas limité par la taille de la carte d'affichage et peut être appliqué à grande échelle.
Deuxièmement, le transfert par lots sur carte de circuit imprimé – une technologie de transfert massif
La clé de la technologie Micro-LED réside dans l'intégration dense de très petits luminaires sur la puce, ce qui nécessite un procédé spécial : la technologie de micro-transfert à grande échelle (également appelée technologie de transfert à grande échelle).
Cette technique consiste à souder avec précision des centaines, voire des milliers, de puces LED primaires sur un petit circuit imprimé TFT, ce qui engendre un taux d'échec extrêmement élevé. Bien que différentes technologies tentent d'atteindre cet objectif, le transfert de masse reste une technologie à industrialiser.
Les techniques de transfert de masse se répartissent en quatre catégories : la préhension de précision, l'auto-assemblage, la libération sélective et le transfert.
Face à la demande croissante du marché pour des écrans haute résolution et haute couleur, la colorisation Micro-LED est devenue un axe de recherche majeur. Actuellement, les principales méthodes de mise en œuvre comprennent :Méthode des LED tricolores RGB, méthode du milieu électroluminescent LED UV/bleu et méthode de synthèse de lentilles optiques.
Avec la croissance continue du marché de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle, la demande en écrans haute performance s'accroît, dépassant les capacités des écrans LCD et OLED traditionnels. Le marché a un besoin urgent de nouvelles technologies d'affichage pour améliorer les performances et répondre aux normes de développement futures. La technologie Micro-LED, solution émergente, présente des caractéristiques qui en font une candidate sérieuse pour répondre à ces besoins.
