Hãy cùng tìm hiểu về công nghệ màn hình thế hệ tiếp theo – Micro-LED.

Trong thời đại hiện nay, công nghệ hiển thị đã trở thành một phương thức trao đổi thông tin quan trọng, bao gồm điện thoại thông minh, thiết bị VR/AR, sản phẩm đeo được, màn hình trong xe hơi, máy tính bảng/máy tính và máy chiếu laser.

 

Đèn LED siêu nhỏCông nghệ này được biết đến như là "công nghệ màn hình chủ đạo thế hệ tiếp theo", quá trình phát triển và công nghiệp hóa đang tăng tốc, và cơ hội thị trường cũng ngày càng tăng.

Bố cục của các doanh nghiệp hàng đầu trong nước

 

Tianma Microelectronics đã đầu tư vào công nghệ Micro-LED từ năm 2017, tập trung vào PPI cao, độ sáng cao và chất lượng cao. màn hình trong suốtCông ty đã cho ra mắt một số sản phẩm Micro-LED hàng đầu trong ngành.

 

Năm 2022, Tianma đã đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất Micro-LED khép kín từ khâu chuyển giao linh kiện hàng loạt đến mô-đun hiển thị, sử dụng quy trình laser và thiết bị chuyên dụng, trong trường hợp không có công nghệ sẵn có trên thế giới, để đạt được sản xuất hoàn toàn tự động. Dây chuyền đã vận hành thành công ca sản xuất đầu tiên vào ngày 26 tháng 6 năm 2024, trong đó hơn 30 thiết bị và vật liệu sản xuất đã được phát triển với sự hợp tác của các công ty trong chuỗi cung ứng.

Vào ngày 31 tháng 1, BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai Đèn LED siêu nhỏ Dự án cơ sở thử nghiệm sản xuất và đóng gói wafer đã hoàn thành. Dự án có diện tích khoảng 217 mẫu Anh, với tổng vốn đầu tư khoảng 2 tỷ nhân dân tệ, dự kiến ​​sản phẩm đầu tiên sẽ được cho ra mắt vào tháng 9 năm 2024, và sẽ được sản xuất hàng loạt vào tháng 12 năm nay. Trong tương lai, dự kiến ​​sản lượng hàng năm sẽ đạt 58.800 chiếc.Đèn LED siêu nhỏbánh wafer.

Theo số liệu, quy mô thị trường chip Micro LED năm 2023 đạt khoảng 32 triệu đô la Mỹ, và dự kiến ​​quy mô thị trường Micro LED toàn cầu năm 2025 sẽ vượt quá 3,5 tỷ đô la Mỹ, và dự kiến ​​sẽ tiếp tục vượt mốc 10 tỷ đô la Mỹ vào năm 2027.

 

Micro-LED - thế hệ tiếp theo của công nghệ màn hình phổ thông.

 

Micro-LED, còn được gọi là mLED hoặc μLED, là một thiết bị được cấu tạo từ các đơn vị phát quang điện tử có kích thước micromet. Thông qua công nghệ chuyển giao khối lượng, các đơn vị này có thể được chuyển lên chất nền cứng hoặc mềm và sau đó được đóng gói với các lớp bảo vệ và điện cực.

Nguyên lý màn hình Micro-LED

 

Cốt lõi của công nghệ MicroLED nằm ở cấu trúc điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được cấu tạo từ các điểm ảnh phụ màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Mỗi điểm ảnh phụ có thể được điều khiển độc lập để điều chỉnh chính xác độ sáng, màu sắc và độ tương phản của màn hình. Trong hệ thống màn hình MicroLED, ánh sáng phát ra từ mỗi đèn LED được xử lý bởi thấu kính và gương, cuối cùng tạo thành các điểm ảnh trên màn hình và được điều chỉnh bởi bộ lọc màu để hiển thị hiệu suất màu sắc mong muốn. Ưu điểm của công nghệ này là khả năng cung cấp độ sáng, độ tương phản và độ chính xác màu sắc cực cao.

 

Hơn nữa, Micro DẪN ĐẾNMảng được kết nối với cực dương và cực âm của mỗi Micro LED bằng các điện cực lưới dương và âm được bố trí chéo theo chiều dọc. Kết nối này cho phép Micro LED được thắp sáng bằng cách quét thông qua việc kích hoạt các đường điện cực theo một trình tự cụ thể, từ đó tạo ra hình ảnh hiển thị.

Quy trình Micro-LED

 

Micro-LED là cấu trúc LED được chế tạo bằng phương pháp màng mỏng, thu nhỏ và ghép mảng, với kích thước khoảng 1-100μm. Kỹ thuật này bao gồm việc chuyển các micro-LED theo lô lên bảng mạch, có thể là bảng mạch cứng hoặc mềm, trong suốt hoặc mờ đục. Tiếp theo, một quy trình lắng đọng vật lý được sử dụng để thêm lớp bảo vệ và điện cực trên, và cuối cùng, lớp nền trên được đóng gói để tạo thành màn hình Micro-LED.

Màn hình Micro-LED khác biệt về cơ bản so với màn hình LED truyền thống về độ phân giải, kiểu đóng gói, quy trình tích hợp, tấm nền và mạch điều khiển.

 

Quy trình sản xuất Micro-LED chủ yếu bao gồm:

 

Thứ nhất, tinh thể LED là dạng màng mỏng, được thu nhỏ và sắp xếp thành mảng thông qua công nghệ chế tạo vi mô.

Hiện nay, quá trình thu nhỏ chất bán dẫn và chip đang tiến gần đến giới hạn, nhưng công nghệ Micro-LED vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Có ba phương pháp chính được sử dụng: hàn ở cấp độ chip, hàn ở cấp độ epitaxy và chuyển màng.

 

Liên kết chip (Liên kết cấp độ chip)

 

Hàn chip ở cấp độ vi mạch bao gồm việc chia LED thành các chip Micro LED kích thước micromet và liên kết chúng với bảng mạch hiển thị bằng công nghệ SMT hoặc COB. Phương pháp này có thể điều chỉnh khoảng cách chuyển mạch, nhưng không thể chuyển mạch theo lô.

 

Công nghệ SMT được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực lắp ráp điện tử, bằng cách gắn các linh kiện chip lên PCB hoặc các bề mặt chất nền khác, sử dụng các phương pháp hàn chảy hoặc hàn nhúng như lắp ráp hàn. Các bước bao gồm kiểm tra vật liệu, dán lớp keo, dán miếng dán, sấy khô, hàn chảy, làm sạch, cắm linh kiện, hàn sóng, làm sạch lại, kiểm tra và sửa chữa.

 

COB là công nghệ màn hình có khoảng cách điểm ảnh nhỏ, trực tiếp đóng gói các tấm LED lên PCB và kết hợp chúng thành các đơn vị CELL. So với công nghệ SMD, công nghệ đóng gói COB có những ưu điểm độc đáo riêng.

Liên kết tấm bán dẫn (hàn epitaxy)

 

Hàn lớp màng mỏng epitaxy là một phương pháp tạo trực tiếp cấu trúc màng mỏng epitaxy Micro-LED ở cấp độ micromet trên lớp màng mỏng epitaxy LED bằng công nghệ khắc ion plasma ghép nối cảm ứng (ICP). Khoảng cách cố định của cấu trúc này chính là khoảng cách cần thiết của các điểm ảnh hiển thị.

 

Sau đó, tấm wafer LED chứa lớp màng mỏng và chất nền được kết nối trực tiếp với bo mạch điều khiển, và chất nền được loại bỏ bằng cơ chế vật lý hoặc hóa học, chỉ còn lại cấu trúc màng mỏng Micro-LED dày 4 đến 5μm để tạo thành điểm ảnh hiển thị trên bo mạch điều khiển. Ưu điểm của phương pháp này là có thể thực hiện chuyển giao hàng loạt, nhưng nhược điểm là không thể điều chỉnh khoảng thời gian chuyển giao.

Chuyển màng mỏng Chuyển màng mỏng

 

Lớp nền LED được loại bỏ bằng phương pháp vật lý hoặc hóa học, sử dụng một lớp nền tạm thời để giữ lớp màng Micro-LED. Sau đó, cấu trúc vi mô được tạo hình bằng phương pháp khắc plasma ghép nối cảm ứng. Một phương pháp khác là khắc trước rồi mới bóc lớp nền LED. Theo yêu cầu về khoảng cách điểm hiển thị của mạch điều khiển, màng Micro-LED được di chuyển đến bo mạch điều khiển theo từng lô bằng công cụ chuyển chọn lọc để hoàn thành việc lắp ráp điểm hiển thị. Quy trình này có chi phí thấp, không bị giới hạn bởi kích thước của bo mạch hiển thị và có thể được thực hiện trên quy mô lớn.

 

Thứ hai, chuyển giao hàng loạt sang bảng mạch - công nghệ chuyển giao quy mô lớn

 

Điểm mấu chốt của công nghệ Micro-LED là sự tích hợp dày đặc các đèn LED siêu nhỏ trên chip, điều này đòi hỏi một quy trình đặc biệt - công nghệ truyền tải vi mô lớn (còn gọi là công nghệ truyền tải lớn).

Kỹ thuật này bao gồm việc hàn chính xác hàng trăm đến hàng nghìn hạt LED cơ bản lên một bảng mạch TFT nhỏ, điều này đòi hỏi tỷ lệ lỗi cực kỳ cao. Mặc dù có nhiều công nghệ khác nhau đang cố gắng đạt được mục tiêu này, nhưng công nghệ chuyển giao khối lượng vẫn là một công nghệ hướng đến sản xuất hàng loạt.

Các kỹ thuật truyền tải khối lượng được chia thành bốn loại: nắm bắt chính xác, tự lắp ráp, giải phóng chọn lọc và truyền tải.

 

Trước nhu cầu ngày càng tăng của thị trường về màn hình có độ phân giải và màu sắc cao, công nghệ tạo màu bằng Micro-LED đã trở thành trọng tâm nghiên cứu. Hiện nay, các phương pháp thực hiện chính bao gồm:Phương pháp LED ba màu RGB, phương pháp môi trường phát sáng LED UV/xanh lam và phương pháp tổng hợp thấu kính quang học.

Khi thị trường AR/VR tiếp tục phát triển, nhu cầu về các tấm nền hiệu năng cao mà màn hình LCD và OLED truyền thống không còn đáp ứng được ngày càng tăng. Thị trường đang rất cần các công nghệ màn hình mới để cải thiện hiệu năng và đáp ứng các tiêu chuẩn phát triển trong tương lai. Công nghệ Micro-LED, với những đặc điểm nổi bật, là một ứng cử viên sáng giá để đáp ứng những nhu cầu này.