有關微縮化LED顯示的關鍵技術研究進展
來源:數字音視工程網 編輯:ZZZ 2024-07-15 13:57:47 加入收藏 咨詢

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國內外針對微縮化LED顯示的關鍵技術研究進展如下。
01 微縮制程
微縮制程的側壁缺陷導致Micro-LED的發光面積大幅降低,如圖5所示,使其外量子效率由常規LED的35%左右,下降至10%甚至2%,其原因是邊緣漏電導致非輻射躍遷。為了克服不同機制的漏電,可以從材料、結構等多角度提出不同的方法。例如,可以借鑒半導體技術如分辨率增強技術來實現,其中包括了光學鄰近校正、離軸照明、次分辨率輔助圖形和移相掩模等方法。

02 巨量轉移技術
大尺寸LED的常規轉移方式為真空吸附,然而真空管存在物理極限尺寸,最大只能抓取約80μm的LED顆粒,對于單顆像素小于50μm的Micro-LED而言,真空吸附的方式不再適用。巨量轉移主要的技術包括靜電力釋放技術,范德華力技術,磁力吸附和釋放技術,激光圖形化釋放技術,自主裝(流體力)技術和轉印技術,見圖6。

科研工作者對彈性印章研究的時間最長,早在2000年就有專家學者利用PDMS作為印章材料,轉印微米級圖形。印章轉移印刷實現了革命性的制造策略,其中首先將LED組裝成微型化的微型系統“光引擎”,然后進行微轉移印刷并直接互連到金屬化的大幅面板上。行業內多使用彈性印章的方式做轉移,是目前的一種主流轉移技術。激光輔助轉移工藝在靈活性、可靠性、可量產性等方面相對其他技術方案有優勢,尤其是可以兼容修復工藝,所以目前是被行業給予厚望的重要路線。印章轉移的方案,核心是弱化結構芯片的工藝制備和PDMS材料的選取,配合激光輔助轉移,使得該種巨量轉移方案可以兼顧轉移和修復,可以兼容多種設計和多種尺寸芯片,在設備成本和耗材成本方面有顯著優勢,具有更多的靈活性,見圖七。

03 鍵合技術
2019年,JBD發布了5000 DPI Micro-LED微顯示器件,如圖 8所示,采用的是單片集成技術,其像素間距為5μm,分辨率1280×720,由PWM IC背板設計供電。該產品可適用于AR、VR、微型投影儀和其它移動顯示應用。此外, JBD還發布了世界上最小的顯示面板( 3.3 mm),如圖9所示。其像素密度為6350 DPI,像素間距4μm。用此款Micro-LED微顯示面板做投影機光引擎,體積可小至0.45 cm3。內置RAM,且像素可根據需要更新,面板功耗約20 mW。這種具備低成本優勢的面板非常適合近眼提示信息類 AR、運動光學以及瞄準器類應用。
美國的德克薩斯理工大學在 2011年《應用物理快報》上發表成果,用GaN藍寶石基板和硅基驅動基板,通過倒裝焊進行電氣互聯,像素周期是15μm×15μm,分辨率640×480,單綠色樣品。

Chen CJ等人采用銦-銦倒裝焊工藝連接Si CMOS IC和藍寶石基LED,成功研制出了分辨率960×540的單色(藍光)有源Micro-LED微顯示器件( 1.4 cm),其剖面結構如圖11所示。除了銦-銦倒裝焊連接外, Templier等人通過在CMOS驅動芯片上制備微型管狀結構(micro-tube)用于倒裝連接也成功制備了硅基Micro-LED微顯示器件,如圖12所示,其分辨率為873×500。
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