電子發燒友網報道(文/吳子鵬)近日,利亞德、京東方、TCL、海信、艾比森、聯建光電等近二十家企業攜手,共同起草了《Micro LED顯示屏通用技術規范——中大尺寸顯示屏》團體標準(以下簡稱“標準”)。值得注意的是,這是全球第一個針對Micro LED發布的行業標準。
此前,有設備廠商曾向電子發燒友網記者表示,現階段Micro LED的發展缺乏行業規范,很多客戶的需求描述為Micro LED,實際上是Mini LED,兩者之間在器件精度方面有明顯的差別,價格也差別較大。并且,還有一些企業將Micro LED和Mini LED統稱為小間距LED產品,這時候也需要做進一步的溝通才能確定具體的設備需求。
Micro LED尺寸明確為1-100μm
Micro LED的英文全名是Micro Light Emitting Diode,中文稱作微發光二極體,也可以寫作μLED。Micro LED的實現是在一個芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列,這便對LED器件尺寸提出了要求。
過往,對于Micro LED使用的LED芯片有三種尺寸定義,分別是50μm、60μm、100μm,不同的廠商會選擇不同的標準來定義自家的產品。標準規定,Micro LED芯片尺寸要求長寬任意一邊小于100μm。
從這方面來看,標準希望將Micro LED的準入門檻盡可能地降低,以推動產業更快地向Micro LED時代邁進。P0.1(也就是100μm)這一特征分界點的明確,設備和LED芯片廠商將會有明確的目標。
Micro LED應為倒裝芯片、無焊接工藝
標準還要求,Micro LED芯片應為倒裝芯片,應采用無焊線工藝。
下圖是市場調研機構TrendForce在解讀Micro LED工藝是給出的示意圖??梢钥闯?,Micro LED和傳統的LCD、OLED,在工藝上有著明顯的差異,僅包括基板、電極、RGB子像素和防眩暈保護膜四部分組成。
圖源:TrendForce
從技術實現上看,Micro LED是將LED結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化,然后將Micro LED批量式轉移至電路基板上,其基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板上,最后是通過沉淀工藝加上電極和保護膜。
當然,在技術實現上,Micro LED的工藝之爭比尺寸之爭更加激烈。這些工藝可以具體分化為晶圓形成、模版、蝕刻、模版去除、鍵合、組裝和測試。
和照明LED不同,Micro LED芯片在2A/cm2 以下工作區間里,主要是減少非輻射復合提升材料的質量。這就導致,隨著LED芯片尺寸的縮小,芯片會向著大電流方向移動,且是右移。那么,為了克服這種工藝挑戰,業界此前提出了兩種芯片工藝,一個是垂直結構,一個是倒裝結構。
我們先看垂直結構,Micro LED垂直結構是指兩個電極在LED結構的異側,以圖形化電極和p型GaN作為第二電極,使得電流全部垂直流過外延層。垂直結構有兩個比較知名的工藝——高效垂直InGaN Micro LED和垂直結構Micro LED在玻璃基板上的晶圓級集成,實現了10μm以下的LED芯片陣列,并大幅提高了光效。從工藝難度來說,垂直結構對于LED芯片制造的要求更低,容易實現小尺寸LED芯片,但是對于剝離和轉移LED要求更高。從LED芯片制備之后,垂直結構幾乎就沒有啥優勢了,尤其是在LED陣列轉移之后,垂直結構Micro LED并不是只需要鍵合就完成連接,還需要額外的工藝實現電性連接。
倒裝結構Micro LED對于LED芯片制備有更高的要求,隨著LED芯片尺寸的縮小,倒裝結構需要更復雜的設備。不過,倒裝結構Micro LED和目前主流的巨量轉移技術更加貼合,能夠一次性實現大批量的LED芯片轉移,有著更高的產品一致性保證。并且,由于是倒裝結構,LED芯片轉移到基板之后,通過鍵合的方式一次性就完成了轉移和電性連接。
當然,目前巨量轉移的量產設備還是比較少見的,相關設備需要滿足工藝、精度、良率、轉移速率、成本等綜合性能指標,由于LED芯片數量巨大,即便是3個9(99.9%)的良率也會帶來比較高昂的成本。
另外,標準第一次明確Micro LED顯示屏針對中大尺寸產品在分類、技術要求、質量檢驗規范、檢驗規則、標志、包裝、運輸、貯存中的要求,為Micro LED產品的研發、制造、生產、銷售提供了標準依據。
小結
根據glorbene wswire的報告,2028年全球Micro LED顯示器市場將達到約8億美元,2023年至2028年復合市場將增長70.4%。很明顯,作為下一代顯示技術,Micro LED仍然處于早期階段。相信隨著標準的發布,行業的發力方向將更加一致協同,后續產業的發展速度將提高到更高的水平。
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