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Micro LED微显示技术浅析及行业前瞻

Micro LED微显示技术浅析及行业前瞻 MicroLEDDisplay
2022-05-20
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导读:自2000年华裔教授江红星提出Micro LED概念至今,Micro LED技术得到了学术界和商业界的广泛关


自2000年华裔教授江红星提出Micro LED概念至今,Micro LED技术得到了学术界和商业界的广泛关注。该技术将传统的大尺寸LED微缩至50微米以下,并以阵列的方式集成于可单颗寻址和驱动的电路上。由于 Micro-LED 的单元像素低至微米量级,显示产品具有多项性能指标优势。其功耗仅为 LCD 的10%、OLED的50%,可大大提高产品的续航时间;其亮度可达 OLED 的 10 倍,分辨率可达 OLED 的 5 倍,更适用于白天更亮场所的显示;其适应尺寸广泛,既可用于超高 PPI 的小尺寸显示,同样适应于超大低功耗高亮度显示,被认为是最具潜力优势的新一代显示技术。


2012年,索尼推出了第一款55英寸全高清μ-LED电视面板,分辨率为1920×1080,由超过600万台个μ-LED组成。2018年,三星发布了世界上第一款消费模块化µ-LED 146英寸电视,但价格高达百万RMB。由于技术瓶颈,大尺寸Micro LED显示产品依然难以进入广大消费市场。

近年来,随着元宇宙概念的持续火爆, AR、VR和智能眼镜等技术受到广泛关注。由于是人眼近距离显示,其显示器的尺寸极小,但高分辨率、高帧率、高对比度,高亮度、高色彩准确率和极短的画面迟滞时间是此类设备重要的量化指标。因此Micro LED微显示技术迎来了重要的发展机遇。Micro LED微显示技术由于所需显示芯片尺寸小,像素间距小,因此大多避开巨量转移。本文对目前采用较多的两种芯片工艺:Wafer To Wafer 键合技术以及Chip To Chip键合技术,进行简要阐述。

Micro LED微显示器件(图片来源网络)

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Wafer To Wafer键合技术


如图所示:

① 首先在LED外延片上沉积一层金属层作为电极。

② 在电路端制备均匀的In柱,并涂上绝缘胶进行隔绝保护。在芯片端对电极金属层进行刻蚀,定义出单元像素的电极。

③ 将CMOS与晶圆进行键合。

④ 去除衬底。

⑤ 刻蚀外延层,定义出单个像元。

⑥ 沉积钝化层,对器件的表面和侧壁进行保护,减小表面非辐射复合。刻蚀开孔后,沉积ITO作为透明公共电极。


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Chip To Chip键合技术

如图所示:

① 首先对外延片进行台面刻蚀,定义出单个像素。然后进行表面和侧壁的钝化,减小非辐射复合。接着进行钝化开孔刻蚀。

② 在芯片的钝化孔上蒸镀欧姆接触金属电极。

③ 在CMOS和芯片端分别制备In柱。

④ 芯片与COMS键合,形成电互联,并填充绝缘保护胶。

⑤ 去除衬底。


以上两种技术在芯片制备完成后,为了实现全彩化,通常会在芯片出光面制备三基色量子点,进行颜色转换后进入后端制程打线封装。


根据相关报道,多家企业和研究单位已经开发出Micro LED微显示相关产品。2018年,南方科技大学刘召军博士团队公布了分辨率为1200×960,像元尺寸10微米的Micro LED微显示芯片。2021年,Porotech公司发布了0.55英寸、分辨率为960×540微米的InGaN红光单色显示芯片。另据悉,上海君万微电子科技有限公司成功开发出0.3英寸至1英寸全尺寸规格的高亮度Micro LED微显示器系列产品,该公司0.6英寸绿光单色显示芯片分辨率为1280×1024,像素点间距在10微米以下。这些案例,都为Micro LED的研究和发展提供了思路和参考。


当前,我司的红、绿、蓝全色系LED芯片已实现量产出货,正协同外延、芯片以及封装,积极布局Micro LED芯片产业,并已经在部分领域形成技术积累。




  

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来源:兆驰


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