Läs om nästa generations mainstream-displayteknik – Micro-LED

I dagens läge har displayteknik blivit ett viktigt sätt att utbyta information, vilket omfattar smartphones, VR/AR-enheter, bärbara produkter, skärmar i bilar, surfplattor/datorer och laserprojektion.

 

Mikro-LEDTekniken är känd som "nästa generations mainstream-displayteknik", dess utveckling och industrialisering accelererar och marknadsmöjligheterna ökar.

Layout av inhemska ledande företag

 

Tianma Microelectronics har investerat i Micro-LED-teknik sedan 2017, med fokus på hög PPI, hög ljusstyrka och hög transparensdisplayerFöretaget har lanserat ett antal branschledande Micro-LED-produkter.

 

År 2022 investerade Tianma i byggandet av en fullprocessproduktionslinje för Micro-LED, från den massiva överföringen till displaymodulen, med hjälp av laserprocessen och specialanpassad utrustning, i det fall det inte finns någon färdig teknik i världen, för att uppnå helautomatisk produktion. Linjen startade sin första produktion den 26 juni 2024, under vilken mer än 30 produktionsutrustningar och material utvecklades i samarbete med företag i leveranskedjan.

Den 31 januari, BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai Mikro-LED Testbasprojektet för wafertillverkning och förpackning har begränsats, projektet täcker ett område på cirka 217 hektar, en investering på cirka 2 miljarder yuan, kommer att tända den första produkten i september 2024, planerad att massproduceras i december i år, kommer framtiden att uppnå en årlig produktion på 58 800Mikro-LEDwafers.

Enligt data är marknadsstorleken för Micro LED-chips år 2023 cirka 32 miljoner USD, och det förväntas att den globala Micro LED-marknaden år 2025 kommer att överstiga 3,5 miljarder USD år 2025, och den förväntas ytterligare bryta 10-miljardsgränsen år 2027.

 

Micro-LED – nästa generations mainstream-displayteknik

 

Mikro-LED, även känd som mLED eller μLED, är en anordning som består av elektroluminescensenheter i mikronskala. Genom massöverföringsteknik kan dessa enheter överföras till ett hårt eller flexibelt substrat och sedan förpackas med skyddande lager och elektroder.

Principen för mikro-LED-display

 

Kärnan i MicroLED-tekniken ligger i dess pixelstruktur, där varje pixel består av röda, gröna och blå primärfärgsunderpixlar. Varje underpixel kan styras oberoende för att exakt justera skärmens ljusstyrka, färg och kontrast. I MicroLED-displaysystemet bearbetas ljuset som avges av varje LED av en lins och en spegel, och bildar slutligen pixlar på skärmen, som justeras av ett färgfilter för att visa önskad färgprestanda. Fördelen med denna teknik är dess förmåga att ge extremt hög ljusstyrka, kontrast och färgnoggrannhet.

 

Vidare, Micro LED-lampaArrayen är ansluten till de positiva och negativa polerna på varje Micro LED med vertikalt korsarrangerade positiva och negativa gitterelektroder. Denna anslutning gör att Micro LED kan tändas genom skanning genom att aktivera elektrodlinjerna i en specifik sekvens, vilket uppnår bildvisning.

Micro-LED-process

 

Mikro-LED är en LED-struktur som bearbetas med tunnfilm, miniatyrisering och array, och dess storlek är cirka 1–100 μm. Denna teknik innebär att mikro-LED:er överförs i omgångar till kretskort, som kan vara hårda eller mjuka, transparenta eller ogenomskinliga. Därefter används en fysisk deponeringsprocess för att lägga till ett skyddande lager och en övre elektrod, och slutligen förpackas det övre substratet för att bilda en mikro-LED-display.

Mikro-LED-skärmar skiljer sig fundamentalt från traditionella LED-skärmar när det gäller kornighet, kapsling, integrationsprocess, bakplan och drivning.

 

Tillverkningsprocessen för mikro-LED omfattar huvudsakligen:

 

För det första är LED-kristallen tunnfilmsbaserad, miniatyriserad och matrisbaserad genom mikrofabrikationsprocessteknik.

För närvarande närmar sig processminiatyriseringen av halvledare och chips sin gräns, men Micro-LED-processen har fortfarande mycket utrymme för tillväxt. Det finns tre huvudmetoder som används: chipnivåsvetsning, epitaxialnivåsvetsning och filmöverföring.

 

Spånbindning (spånnivåbindning)

 

Chipsvetsning innebär att lysdioden delas upp i mikronstora Micro LED-chips och fästs på bildskärmskortet med hjälp av SMT- eller COB-teknik. Denna metod kan justera överföringsavståndet, men kan inte överföras i omgångar.

 

SMT används ofta inom elektronikmontering, genom att montera chipkomponenter på kretskort eller andra substratytor, med hjälp av reflow-svetsning eller doppsvetsningsmetoder som svetsmontering. Stegen inkluderar materialinspektion, screenpaste, patchning, torkning, reflowlödning, rengöring, plug-in, våglödning, omrengöring, inspektion och reparation.

 

COB är en teknologi för små skärmar som direkt inkapslar LED-skivor på kretskortet och kombinerar dem till CELL-enheter. Jämfört med SMD-teknik har COB-kapslingstekniken sina unika fördelar.

Waferbindning (epitaxial svetsning)

 

Epitaxiell nivåsvetsning är en metod för att direkt forma en epitaxial tunnfilmsstruktur av mikro-LED på mikrometernivå på ett epitaxialt tunnfilmslager av LED med hjälp av induktivt kopplad plasmajonetsningsteknik (ICP). Det fasta avståndet mellan denna struktur är det erforderliga avståndet mellan bildpunktarna på skärmen.

 

Sedan ansluts LED-skivan som innehåller det epitaxiella lagret och substratet direkt till drivkretskortet, och substratet skalas av med hjälp av en fysikalisk eller kemisk mekanism, vilket lämnar endast en 4 till 5 μm tjock epitaxialfilmstruktur av mikro-LED för att bilda en displaypixel på drivkretskortet. Fördelen med denna metod är att batchöverföring kan genomföras, men nackdelen är att överföringsintervallet inte kan justeras.

Tunnfilmsöverföring Tunnfilmsöverföring

 

LED-substratet avlägsnas med fysiska eller kemiska metoder med hjälp av ett tillfälligt substrat för att hålla Micro-LED-filmlagret. Sedan bildas mikronstrukturen genom induktivt kopplad plasmaetsning. En annan metod är att först etsa och sedan skala bort LED-substratet. Beroende på kraven på displaypunktsavståndet på drivkretsen flyttas Micro-LED-filmen till drivkortet i omgångar med det selektiva överföringsverktyget för att slutföra displaypunktsmonteringen. Denna process är billig, begränsas inte av displaykortets storlek och kan överföras i stor skala.

 

För det andra, batchöverföring till kretskort - massiv överföringsteknik

 

Nyckeln till Micro-LED-tekniken är den täta integrationen av mycket små armaturer på chipet, vilket kräver en speciell process – stor mikroöverföringsteknik (även kallad stor överföringsteknik).

Tekniken innebär att man löder hundratals till tusentals primära LED-korn på ett litet TFT-kretskort med precision, vilket kräver en extremt hög felfrekvens. Även om det finns olika tekniker som försöker uppnå detta mål, är massöverföring fortfarande en teknik som ska massproduceras.

Massöverföringstekniker delas in i fyra kategorier: precisionsgrepp, självmontering, selektiv frisättning och överföring.

 

Mot bakgrund av den ökande marknadens efterfrågan på skärmar med hög färg och hög upplösning har färgsättning med mikro-LED blivit ett forskningsfokus. För närvarande inkluderar de viktigaste implementeringsmetodernaRGB-trefärgs-LED-metod, UV/blå LED-ljusemitterande mediummetod och optisk linssyntesmetod.

I takt med att AR/VR-marknaden fortsätter att växa finns det en växande efterfrågan på högpresterande paneler som traditionella LCD- och OLED-skärmar inte längre kan möta. Marknaden har ett akut behov av nya skärmtekniker för att förbättra prestandan och möta framtida utvecklingsstandarder. Mikro-LED-tekniken är en framväxande lösning och dess egenskaper gör den till en stark kandidat för att möta dessa behov.