Узнайте о следующем поколении массовых дисплейных технологий — Micro-LED.
В современную эпоху технологии отображения информации стали ключевым способом обмена данными, охватывая смартфоны, устройства виртуальной и дополненной реальности, носимые устройства, автомобильные дисплеи, планшеты/компьютеры и лазерную проекцию.
МикросветодиодЭта технология известна как «технология отображения следующего поколения для массового рынка», ее разработка и внедрение в промышленность ускоряются, а рыночные возможности расширяются.
Структура ведущих отечественных предприятий
Компания Tianma Microelectronics инвестирует в технологию Micro-LED с 2017 года, уделяя особое внимание высокой плотности пикселей (PPI), высокой яркости и высокой светосиле. прозрачные дисплеиКомпания выпустила ряд передовых в отрасли продуктов на основе технологии Micro-LED.
В 2022 году компания Tianma инвестировала в строительство полнофункциональной линии по производству Micro-LED, от массового переноса до изготовления дисплейных модулей, используя лазерную технологию и специализированное оборудование, в отсутствие каких-либо готовых технологий в мире, для достижения полностью автоматизированного производства. Линия успешно запустила свою первую партию продукции 26 июня 2024 года, в ходе чего в сотрудничестве с компаниями-поставщиками было разработано более 30 единиц производственного оборудования и материалов.
31 января компания BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai Микросветодиод Проект по созданию испытательной базы для производства и упаковки кремниевых пластин завершен. Проект занимает площадь около 217 акров, инвестиции составляют около 2 миллиардов юаней. Первый продукт будет выпущен в сентябре 2024 года, серийное производство планируется начать в декабре этого года. В будущем планируется достичь годового объема производства в 58 800 единиц.Микросветодиодвафли.
Согласно данным, объем рынка микросветодиодных чипов в 2023 году составил около 32 миллионов долларов США, и ожидается, что к 2025 году объем мирового рынка микросветодиодов превысит 3,5 миллиарда долларов США, а к 2027 году, как ожидается, превысит отметку в 10 миллиардов долларов США.
Micro-LED — следующее поколение технологий отображения информации для массового потребителя.
Микро-светодиоды, также известные как mLED или μLED, — это устройства, состоящие из электролюминесцентных элементов микронного масштаба. Благодаря технологии массопереноса эти элементы могут быть перенесены на твердую или гибкую подложку, а затем упакованы с защитными слоями и электродами.
Принцип работы микросветодиодного дисплея
В основе технологии MicroLED лежит пиксельная структура: каждый пиксель состоит из субпикселей красного, зеленого и синего основных цветов. Каждый субпиксель может управляться независимо для точной регулировки яркости, цвета и контрастности дисплея. В системе MicroLED свет, излучаемый каждым светодиодом, обрабатывается линзой и зеркалом, в конечном итоге формируя пиксели на экране, которые затем корректируются цветовым фильтром для отображения желаемой цветопередачи. Преимуществом этой технологии является ее способность обеспечивать чрезвычайно высокую яркость, контрастность и точность цветопередачи.
Кроме того, микро ВЕЛМассив соединен с положительным и отрицательным полюсами каждого микросветодиода с помощью вертикально расположенных перекрестно положительных и отрицательных электродов сетки. Такое соединение позволяет зажигать микросветодиод путем сканирования, активируя линии электродов в определенной последовательности, тем самым обеспечивая отображение изображения.
Процесс MicroLED
Микро-светодиоды — это светодиодные структуры, созданные методом тонкопленочной обработки, миниатюризации и матрицирования, размером примерно 1–100 мкм. Эта технология включает в себя пакетную передачу микро-светодиодов на печатные платы, которые могут быть твердыми или мягкими, прозрачными или непрозрачными. Затем с помощью процесса физического осаждения наносится защитный слой и верхний электрод, и, наконец, верхняя подложка упаковывается для формирования микро-светодиодного дисплея.
Микро-светодиодные дисплеи принципиально отличаются от традиционных светодиодных дисплеев по таким параметрам, как структура кристалла, корпус, процесс интеграции, подложка и драйвер.
Основной процесс производства микросветодиодов включает в себя:
Во-первых, светодиодный кристалл представляет собой тонкопленочный материал, миниатюризированный и сформированный в виде массива с использованием технологии микроизготовления.
В настоящее время процесс миниатюризации полупроводников и микросхем приближается к своему пределу, но у технологии Micro-LED еще есть большой потенциал для роста. Используются три основных метода: сварка на уровне чипа, сварка на уровне эпитаксиального слоя и перенос пленки.
Соединение микросхем (соединение на уровне микросхемы)
Технология пайки на уровне чипа включает в себя разделение светодиода на микрочипы MicroLED и их припаивание к плате дисплея с использованием технологий поверхностного монтажа (SMT) или COB. Этот метод позволяет регулировать расстояние между элементами, но не подходит для пакетной передачи.
Технология поверхностного монтажа (SMT) широко используется в области электронной сборки, при этом компоненты микросхем устанавливаются на печатные платы или другие подложки с использованием методов пайки оплавлением или погружной пайки, таких как сварка и сборка. Этапы включают проверку материала, нанесение пасты, установку заплаток, сушку, пайку оплавлением, очистку, монтаж, волновую пайку, повторную очистку, проверку и ремонт.
COB — это технология отображения с малым шагом пикселей, при которой светодиодные пластины непосредственно инкапсулируются на печатной плате и объединяются в ячейки. По сравнению с технологией SMD, технология COB обладает своими уникальными преимуществами.
Склеивание пластин (эпитаксиальная сварка)
Эпитаксиальная сварка — это метод прямого формирования тонкопленочной эпитаксиальной структуры микросветодиодов микрометрового уровня на тонкопленочном эпитаксиальном слое светодиода с помощью технологии ионного травления с индуктивно связанной плазмой (ICP). Фиксированное расстояние между элементами этой структуры соответствует требуемому расстоянию между пикселями дисплея.
Затем светодиодная пластина, содержащая эпитаксиальный слой и подложку, напрямую соединяется с платой управления, а подложка удаляется с помощью физического или химического механизма, оставляя только эпитаксиальную пленочную структуру микросветодиода толщиной 4–5 мкм для формирования пикселя дисплея на плате управления. Преимуществом этого метода является возможность пакетной передачи, но недостатком является невозможность регулировки интервала передачи.
Перенос тонкой пленки Перенос тонкой пленки
Подложка светодиода удаляется физическим или химическим способом с использованием временной подложки для удержания слоя микросветодиодной пленки. Затем микроструктура формируется методом индуктивно связанной плазменной травки. Другой метод заключается в предварительном травлении и последующем отслаивании подложки светодиода. В соответствии с требованиями к расстоянию между точками отображения схемы управления, микросветодиодная пленка перемещается на плату драйвера партиями с помощью инструмента селективной передачи для завершения сборки точек отображения. Этот процесс является недорогим, не ограничен размером платы дисплея и может быть осуществлен в больших масштабах.
Во-вторых, пакетная передача на печатную плату — технология массовой передачи.
Ключ к технологии Micro-LED заключается в плотной интеграции очень маленьких светильников на чипе, что требует специального процесса — технологии крупномасштабного микропереноса (также называемой технологией крупномасштабного переноса).
Данная технология предполагает точную пайку сотен или тысяч основных светодиодных зерен на небольшой печатной плате TFT, что требует чрезвычайно высокой частоты отказов. Хотя существуют различные технологии, стремящиеся достичь этой цели, технология массового переноса по-прежнему остается технологией, предназначенной для массового производства.
Методы массопереноса делятся на четыре категории: точный захват, самосборка, селективное высвобождение и перенос.
В условиях растущего рыночного спроса на экраны с высокой цветопередачей и высоким разрешением, технология Micro-LED для цветопередачи стала одним из приоритетных направлений исследований. В настоящее время основные методы реализации включают в себя:Метод трехцветных RGB-светодиодов, метод излучения ультрафиолетового/синего света с помощью светодиодов и метод синтеза оптических линз.
По мере роста рынка дополненной и виртуальной реальности (AR/VR) растет и спрос на высокопроизводительные панели, которые традиционные ЖК- и OLED-дисплеи уже не могут обеспечить. Рынок остро нуждается в новых технологиях отображения, которые позволят повысить производительность и соответствовать будущим стандартам развития. Технология Micro-LED, как перспективное решение, благодаря своим характеристикам является серьезным претендентом на удовлетворение этих потребностей.
