巨量转移概述
一、概述
1.發展起源
Micro LED最早由堪薩斯州立大學 洪興教授和德州理工大學 Jingyu Lin教授在2000年首先發明的。
發展如下:
圖1 發展示意圖
2.對比
圖2 技術對比圖
3.巨量轉移的難點
如何提升轉移良率到99.9999 %(俗稱的”六個九”),且每顆芯片的精準度必須控制在正負 0.5 μm 以內。
傳統的LED在封裝環節,主要采用真空吸取的方式進行轉移。但由于真空管在物理極限下只能做到大約80μm,而MicroLED的尺寸基本小于50μm,所以真空吸附的方式在MicroLED時代不再適用。
二、技術流派
業界包括精準抓取(Fine Pick/Place)的技術——“靜電力”、“凡德瓦力”和“磁力”;選擇性釋放(Selective Release)、自組裝(Self-Assembly)及轉印(Roll Printing)技術
1.靜電力
靜電力采用具有雙級結構的轉移頭,在轉移過程中,分別施于正負電壓,當從襯底上抓取LED時,對一硅電極通正電,LED就會吸附在轉移頭上,當需要把LED放到既定位置時,對另外一個硅電極通負電,即可完成轉移。
陣營代表: 蘋果并購的 LuxVue/ Mikro Mesa
2.凡德瓦力
轉移方式:使用彈性印模,結合高精度運動控制打印頭,利用凡德瓦力,通過改變打印頭的速度,讓LED粘附在轉移頭上,或打印到目標襯底片的預定位置上。
圖4 技術示意圖
3. 磁力
在切割之前,在Micro LED上混入諸如鐵鈷鎳等磁性材料,利用電磁吸附和釋放。
4.選擇性釋放派
選擇性釋放,直接從原有的襯底上將LED進行轉移,目前實現方式最多的是圖案化激光剝離(p-LLO),即使用準分子激光,照射在生長界面上的氮化鎵薄片上稀疏分離的模具大小區域,再通過紫外線曝光產生鎵元素和氮氣,做到平行轉移至襯底,實現精準的光學陣列。
圖5 技術示意圖
5.自組裝派
利用刷桶在襯底上滾動,使得LED置于液體懸浮液中,通過流體力,讓LED落入襯底上的對應井中。
6.轉印派
滾軸轉印技術
基于Roll to Roll轉移技術——KIMM(韓國機械與材料研究所)
(1)資訊
Nano Applied Mechanics團隊于2017年7月24日對外宣布該技術
(2)技術概述
先將薄膜晶體管放置在基板上,然后將μLED放置在TFT元件上,完成有源矩陣的μLED顯示器,滾動方法可通過機械變形同時轉移和互聯,可在生產線上控制LED均勻性
(3)技術內容
受PDMS印章方法啟發,該團隊創建了一次性轉移膜,并在其上涂有輥印章以轉移組件:首先拾取一系列TFT,然后將它們放置在臨時基板上,然后在其上放置TFT元件情況下,傳送基板以進行第二次傳送,將μLED芯片從半導體晶圓上取下并精確地放置在基板上,在室溫下進行焊料鍵合,使其與先前沉積的晶體管連接,將兩個互聯陣列轉移到目標基板上,成為有源矩陣μLED顯示器。
圖7 輥印轉移技術流程
(4)技術關鍵
壓膜和水平輸送板之間的壓力嚴格控制,以防止不必要的拉伸和電子元件損壞
輥壓膜旋轉運動應與輸送板平移運動同步,以平衡由輥壓膜給出的向下垂直力和水平力,以實現對準和覆蓋晶體管。
三 發展概述
根據最終運用場景的不同,Micro LED可以直接在Si、GaN或者Sapphire等基底上制作高分辨率顯示屏供VR等產品使用,也可以在襯底上制作完成后通過巨量轉移的方式將Micro LED芯片在更大尺寸且帶有邏輯電路的基板上進行組裝,從而滿足手機和電視等大尺寸顯示屏運用場景的需求。
和AR、VR等運用場景中微小的屏幕尺寸相比,手機、平板和電視上的屏幕尺寸較大。如果希望在這些場景中使用Micro LED甚至是Mini LED,則LED器件需要在基板上進行分離,并在較大的基底上進行組裝:
(1)在帶有驅動電路的基板上僅進行LED的組裝完成顯示屏幕的制作。常見的做法有將LED組裝到帶有TFT的基板上,或分別將LED和驅動芯片組在玻璃基板上組裝等。該技術因為存在較多的步驟,其理論良率較低。
(2)將LED和CMOS進行整合,使得每個單元有自己的驅動,其后再在較大的基底上進行組裝。每個結構單元都有自己的驅動,理論上可以提高良率和減少后續修補工藝。
圖8 不同的應用對應的組裝技術
在藍寶石類基板上生長出來的Micro LED需要轉移到玻璃基板上,由于尺寸不匹配,因此需要進行多次轉運。對于微器件的多次轉運技術難度都是特別高,而用在追求高精度顯示器的產品上難度就更大。按照不同的應用,組裝技術分為兩派:巨量轉移和單片制造,此處僅介紹本專業方向巨量轉移。如圖37
四、巨量轉移技術概述
4.1技術概述
磊晶部分結束后,需要將已點亮的LED晶體薄膜無需封裝直接搬運到驅動背板上,在μLED的生產上,要把數百萬甚至數千萬顆微米級的LED晶粒正確且有效率的移動到電路基板上,以一個4K電視為例,需要轉移的晶粒就高達2400萬顆(以4000 x 2000 x RGB三色計算),即使一次轉移1萬顆,也需要重復2400次,這種技術叫做巨量轉移。巨量轉印設備是實現三基色Micro-LED芯片集成制造的關鍵。
常見巨量轉移技術的步驟為:從預定位置以非常高的空間精度和方向拾取微型模具(預制);將這些微型芯片移動到預定位置,同時保持微型芯片的相對空間位置和方向;然后,在保持新的相對位置和方向的同時,有選擇地在該新位置分配微芯片。
4.2技術難點
其中技術難點[4]有兩個部分:1)轉移的僅僅是已經點亮的LED晶體外延層,并不轉移原生基底,搬運厚度僅有3%,同時Micro LED尺寸極小,需要更加精細化的操作技術。2)一次轉移需要移動幾萬乃至幾十萬顆LED,數量巨大,需要新技術滿足這一要求。
4.3巨量轉移現有技術
目前巨量轉移技術主要包括靜電吸附、范德華力、電磁力、流體自組裝等,各技術對比如表1[5]。
表1各技術對比
|
技術 |
MEMS |
機械頂針 |
彈塑性印章 |
激光輔助 |
紫外線輔助 |
流體自組裝 |
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可靠性 |
中等 |
高 |
中等 |
高 |
高 |
低 |
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產量 |
高 |
低 |
中等 |
高 |
高 |
高 |
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可量測性 |
低 |
低 |
高 |
高 |
高 |
高 |
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可選擇性 |
高 |
高 |
低 |
高 |
高 |
中等 |
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成功率 |
低 |
中等 |
中等 |
高 |
低 |
低 |
4.4巨量轉移評估指標
①精度:將微型模具移動到新位置的準確度,取決于多個因素,包括傳質技術,傳遞印模和過程中使用的夾具。
②轉移成品率:一次可以成功轉移多少個好晶粒(共轉移的總數)
③轉移效率:每單位時間或每單位尺寸轉移需要多少個模具、是否需要多次維修和傳遞、是否需要對某些模具進行重新定向或重新定位,維修或更換。
④技術范圍; 即可能的最小和最大的模具轉移
五、巨量轉移激光技術流派
圖9 技術示意圖
5.1激光BAR轉移
BAR轉移技術&在線EL檢測(QMAT & Tesero)
(1)技術概述
QMAT開發的質量轉移技術是束尋址釋放(BAR),利用激光束將大量Micro LED從源基板快速轉移到目標基板。
(2)技術參數
轉移量:10億個/h, 100KHz-1MHz的速度脈沖
缺陷率:
(3)技術內容
襯底制備——Micro LED制備——功能測試——零缺陷轉移——互連技術
①外延襯底制備
氫化物氣相累積法制備襯底,襯底如圖HVPE—— Hydride Vapor Phase Epitaxy
圖10 EPI襯底制備
②Micro LED制備
利用MOCVD法制備,依次堆疊LED器件層、GaN層、鍵合層、轉移釋放層、測試保護層,制備如圖。
圖11 Micro LED制備
③功能測試
測試原理及等效電路圖如圖所示,當通照明光源后,光源沿著光路照射到反射鏡上,改變方向照射向下方的芯片,通過氣隙控制的場耦合器,正常的芯片將會發光,此時發出的光被CCD相機捕捉,并將圖像傳回主機,通過分析電壓圖即可判別出哪個芯片是壞的。
圖12 測試原理及等效電路圖
④零缺陷轉移
激光透過透明基板作用在激光釋放層,通過光熱作用使的芯片與原基板分離達到轉移的目的,原理圖如圖42所示。
圖13 BAR原理圖
在進行轉移前,由用戶電腦將前一步所檢測得到的芯片好壞文件進行處理并記憶,在進行轉移時遇到壞點激光則繞過,可以避免將壞點轉移到基板上,提高了良率,設備原理框架及實物如圖所示。
圖14 設備原理圖及實物圖
⑤互連技術
Micro LED芯片通過巨量轉移到電路板后,由整合微透鏡陣列,提高亮度及對比度。 Micro LED陣列經由垂直交錯的正、負柵狀電極連結每一顆Micro LED的正、負極,透過電極線的依序通電,透過掃描方式點亮Micro LED以顯示影像。
5.2激光LEAP轉移技術
LEAP——laser Enable alignment process(Uniqarta)
(1)技術概述
Cambridge, MA and Fargo, ND,2017年7月對外公布,采用激光照射動態釋放層,精準放置LED芯片。
(2)技術參數
該實施方案中使用355nm處的Nd:YVO4或Nd:YAG激光器的三次諧波(平均功率:200 mW;10到17μJ/pulse;頻率:15kHz;掃描速度:300mm/s),其在聚酰亞胺發泡材料中的吸收深度為0.2μm至0.5μm,聚焦為d<20μm的點光斑。轉移間隙:180 μm。350×350 μm的芯片用一個單一的圓環(d=200μm)來實現轉移。
(3)技術內容
該過程可以單束或多束模式運行。在單光束模式下,使用掃描儀將激光順序聚焦在不同的芯片位置上,如圖
圖15 單光束模式激光作用機理
在多光束模式下,使用掃描儀將光束圖案順序聚焦在模具組上。這提供了處理通常在晶片上的不良晶粒的能力。首先使用單光束模式從晶圓上去除不需要的芯片。然后使用多光束模式快速轉移已知良好管芯的陣列。最后,再次使用單光束模式將單個管芯轉移到由于先前移除不良管芯而導致的未填充的填充位置。這種有選擇地移除和替換不需要的芯片的能力使LEAP與其他并行放置方法有所不同。
(4)故障測試及均勻化
多光束大面積放置
單光束剔除修復壞點
圖16 故障測試示意圖
5.3激光剝離轉移
圖案化激光剝離轉移&開發折反射微光學陣列——Optpvate
(1)技術概述
2018年3月發布該技術,側重于背板和微光學技術
(2)技術內容
Optovate的p-LLO工藝使用準分子激光在藍寶石晶圓的生長界面處照亮稀疏分離的裸片大小的氮化鎵區域。紫外線照射會產生鎵金屬和氮氣,這些氣體可控地將微型LED燒蝕到接收器工具或基板上。該工藝能夠處理GaN晶片之間的變化,包括生長缺陷,顏色和正向電壓。p-LLO的選擇性光學尋址功能可將晶圓上的預轉移特性數據編碼為micro-LED提取圖案,并用于播種和回填micro-LED背板,以優化產量,如圖27
圖17 技術內容
(3)背板和微光學技術
通過將Micro LED陣列排列在薄的精密微反射折射光學陣列下面,Optovate通過折射和反射使每個Micro LED的光輸出最大化。因為可以將微折射折射元件設計為產生不同的光束角度,所以可以輕松配置Micro LED陣列,以便從廣角切換到窄視角(在兩個相互纏繞的Micro LED陣列之間有效切換)。
“通過將光輸出集中在一個圓錐體中,我們將亮度提高了2到3倍,
通常,我們可以將微光學元件應用于Micro LED,但也可以將其單獨使用。我們的轉移技術依賴于激光剝離工藝,使用光掩模將受激準分子激光束聚焦在基板上的不同位置以釋放微型LED以任意間距平行排列”。
圖 18 背板微光學結構
5.4形狀記憶聚合物+激光輻照
我國研究人員提出基于形狀記憶聚合物和激光輻照相結合的Micro-LED芯片巨量轉印方法[6]。
研究重點包括:
1)多能場作用下巨量轉印過程中高速復合運動的實驗與理論研究;
2)高速轉印機構的構型優化設計理論;
3)轉印的高速運動切換與精確控制;
4)超快響應執行系統多參數耦合機制及精確控制
六、其他進展
6.1 企業進展
Sony早在CES 2012展中便已推出Crystal LED Display技術,采用622萬顆微型LED顆粒導入55英寸(1920×1080×3)電視,但造價相當昂貴,加上巨量轉移相關技術尚未成熟,以致生產良率低且耗時費工,無法實現量產。2016年Sony改變策略重新推出拼接型顯示屏幕,并將該項技術命名為CLEDIS,確立借由Micro LED專攻大尺寸顯示器市場的策略
美國新創公司Uniqarta在會中提及,相較于傳統的pick and place轉移技術,Uniqarta的巨量轉移方案速度與效率將大幅度提升。現行的pick and place每小時只能轉移1萬到2.5萬顆,制作一臺顯示器約需2到15周。但Uniqarta所研發的雷射轉移技術,可以透過單激光束,或者是多重激光束的方式做移轉。Uniqarta執行長Ronn Kliger在演講過程透過影片呈現轉移速度,一顆大小為130x160微米的LED。每小時可轉移約1400萬顆。
另一家做雷射轉移的代表廠商是QMAT,QMAT轉移技術是利用BAR(Beam-Addressed Release),使用激光束將Micro LED從原始基板快速且大規模轉移Micro LED到目標基板。特別的是,為了確保巨量轉移制程的零ppm缺陷及高產量目標,QMAT也提出了PL/EL的檢測方案,在轉移之前先行檢測及確認,確保轉移的Micro LED是良品,這樣的方式將可以減少后續維修的時間及加工成本
除了雷射轉移方案外,美國另一家新創公司SelfArray也展示了以定向自組裝的方式,透過反磁漂浮的辦法處理轉移。方法是先將LED外觀包覆一層熱解石墨薄膜,放在振動磁性平臺,在磁場引導下LED將快速排列到定位。SelfArray執行長Clinton Ballinger在會中也透過影片,以350x350微米大小的覆晶技術LED示范該項技術,并表示公司正在設計體積小于150微米的LED,未來將會進行測試。如果該技術成熟后,未來只需要幾分鐘便可制作出一臺4K電視。
滾軸轉寫制程技術為南韓機械研究院(KIMM)獨創的專利技術。利用滾軸對滾軸方式,將TFT元件與LED元件「轉寫」至基板上,最后形成可伸縮主動矩陣Micro LED(AMLED)面板,透過滾軸轉寫技術的巨量轉移效率相較傳統打件制程的速度平均快上1萬倍左右
eLux在巨量轉移中主要是聚焦流體裝配與定位技術。eLux專利提出流體裝配之方法是利用熔融焊料毛細管的界面 ,以便在組裝期間藉由流體懸浮液體當介質對電極進行 機械和電器連接,可快速的將Micro LED捕獲及對準至焊 點上,是一種低成本且高速度的組裝方法。
eLux具備可在巨量轉移大量微小Micro LED到承載用的基板、背版時,透過紫外線UV與光學檢測,判斷出有哪些小點是壞掉的Micro LED。然后透過機械手臂,透過流體組裝技術,把“相變化”材質涂在壞掉的Micro LED上,等液體材料變成固態時,透過靜電吸取的方式,把這些壞掉的Micro LED吸上來,并且把周圍可能有臟掉的區域也清除。最后,再使用機器手臂把好的Micro LED放回版子上。
依據顯示基板尺寸不同,大致可分二種轉移形式,第一種是小尺寸顯示基板,使用半導體制程整合技術,將LED直接鍵結于基板上,技術代表廠商為臺工研院,第二種是用于大尺寸(或無尺寸限制)的顯示基板,使用pick-and-place的技術,將Micro LED陣列上的畫素分別轉移到背板上,代表廠商為Apple (LuxVue)、X-Celeprint等,其他廠商例如Sony、eLux等亦有相關轉移技術。
6.2 Micro LED相關專利介紹
6.2.1臺工業技術研究院
(A) 專利名稱:發光元件的轉移方法以及發光元件陣列
公告號:TW I521690
優先權:US 61/511,137
此篇專利系有關發光元件的轉移方法,步驟為先于基板1上形成多個LED陣列之排列,一個陣列為一種顏色的LED,例如圖1中紅光、綠光、藍光各自為一陣列。
轉移過程需要透過多次焊接步驟,依序將基板1上的LED移轉到基板2的預定位置,所以如圖2所示,每次焊接前先用保護層蓋住沒有要移轉的LED,再將要移轉的LED之導電凸塊與基板2的接墊接合,最后基板1的LED將全數轉移到基板2上。
(B) 專利名稱:發光元件以及顯示器的制作方法
公告號:TW I590433
首先,在基板上形成LED陣列,其中半導體磊晶結構、第一電極以及第二電極構成發光二極管芯片,而發光元件包含發光二極管芯片及球狀延伸電極,完成后將發光元件從基板移除
接著透過噴嘴將發光元件噴出,借由發光元件與噴嘴的磨擦,使球狀延伸電極帶有靜電電荷,而接收基板的接點則透過電路結構傳送電訊號使其亦帶有靜電電荷,在說明書的實施例中球狀延伸電極帶有正電荷而接點則帶有負電荷。
透過例如搖篩的方式,使發光元件落入接收基板的開孔中,由于球狀延伸電極的體積大于發光二極管芯片的體積,因此在落下的過程中,發光元件的球狀延伸電極轉向下落入孔中與皆點接觸。
6.2.2 Apple (LuxVue)
LuxVue在2014被Apple并購,其所擁有的Micro LED相關專利是眾家廠商中最多的,在轉移技術上其主要是采用靜電吸附的巨量轉移技術。
專利名稱:Micro device transfer head array
公告號:US 9548233 B2
為了達到更好的轉移效率,使用巨量轉移技術的廠商不斷開發出各式各樣的轉移頭,而Apple這篇專利的特殊之處在于其轉移頭具有雙極的結構,可以分別施予正負電壓。
轉移頭的平臺結構被介電層對半分離形成一對硅電極,當要抓取基板上的LED時,對一硅電極通正電,對另一硅電極通負電即可將目標LED拾取。
6.2.3 X-Celeprint
專利名稱:Micro device transfer head array
公開號:US 2017-0048976 A1
X-Celeprint的巨量轉移技術Micro-Transfer-Printing (μTP)是用壓印頭在LED上施壓,利用凡得瓦力讓LED附著在壓印頭上后,再從來源基板上將其拾取,移至目標基板上的預定位置上后,壓印頭連同LED壓向目標基板,使LED上的連接柱插入背板接觸墊后完成LED轉移。
6.2.4 eLux
據報導,鴻海將收購Micro LED新創公司eLux,該公司在專利上有二點值得注意。首先是其轉移技術與市場主流不同,其次是其在美國申請的專利,利用CIP方式大量串接Sharp與自己的專利(如圖8所示)。
專利名稱:System and Method for the Fluidic Assembly of Emissive Displays
公開號:2017-0133558 A1
eLux的轉移技術是利用刷桶在基板上滾動,液體懸浮液中含有LED,進而讓LED落入基板上的對應井中。
七、關鍵技術簡述
7.1 技術布局
Micro LED制程的設備的精密度需小于±1.5μm才能精確的轉移至目標背板,目前現況轉移設備(Pick & Place)的精密度是±34μm (Multi-chip per Transfer),覆晶固晶機(Flip Chip Bonder)的精密度是±1.5μm (每次移轉為單一芯片)芯片級焊接 (Chip Bonding)及外延級焊接 (Wafer Bonding)由于產能過低及工時成本過高,在巨量轉移上將無法應用上,但Wafer Bonding(外延級焊接)現狀的應用是因為以現有機臺來開發Micro LED技術及研發像素數量(Pixel Volume)較小的產品,
而Micro的芯片關鍵技術包括五個:Sub微米級的工藝線寬控制、芯片側面漏電保護、襯底剝離技術(批量芯片轉移)、陣列鍵合技術(陣列轉移鍵合),巨量測試技術。5大技術路線及8家技術公司。目前Micro LED各種巨量轉移技術可謂是百花齊放,并且均有不同技術特性,因此針對不同的顯示產品可能都會有相對適合的解決方案。現階段大致上可以分類為幾項,包括Stamp Pick & Place;Laser Release; Roll to Plate; Fluidic Transfer,wafer bonding。這些轉移技術對應到面板的各種規格要求均不相同。http://bbs.51touch.com/thread-322845-1-1.html
http://192.168.73.130/www.sohu.com/a/226795525_100068469
在磊晶與芯片制程,將分別以芯片及設備角度探討Micro LED的芯片及相關制程解決方案
在巨量轉移方面,將由eLux、Uniqarta、QMAT、KIMM及等業界代表講述各種巨量轉移之技術方法
在全彩化方面,將由Nitride Semiconductors發表由UV-LED微型芯片激發的全彩化圖案的技術及Topcon的Micro LED亮度和色彩檢測方法
在驅動方面,則由Macroblock發表最新的Micro LED驅動IC的解決方案。
其中由柯全先生Thomas Q. Ke的研究論文提出無需巨量轉移的Micro LED量產方式。該論文指出,借由重新設計Micro LED的制造過程并運用現有技術,就能有效率避開耗時費工的巨量轉移制程。論文提出的方法是,將Micro LED保留在磊晶基板上,移除3/4的Micro LED晶圓,用PI填平開孔,再在驅動電路制作于保留下來的1/4 LED旁。透過此方法,不需要巨量轉移制程也能制作出RGB Micro LED顯示屏幕
將驅動電路整合在Micro LED晶圓片上的技術方法,與Lumiode, eMagin, NthDegree, OSRAM等公司的技術類似。除了制程跟材料以外,此論文提出的方案跟其他技術最大的差異在于舍棄了3/4的LED晶圓材料,并由多出來的空間來換取RGB交錯排列跟驅動電路的擺放位置。
7.2 技術報道
Plessey在Micro LED研發上持續發力
今年初,Plessey宣布將率先推出基于GaN-on-Silicon的單片Micro LED顯示器。LEDinside與Plessey取得了聯系,并了解到該公司開發了一種新型單片技術,這種技術不需要轉移制程,而是在150mm GaN-on-Silicon晶圓上構建RGB Micro LED陣列,然后將其粘合到控制器背板上。
隨后,Plessey公司推出Quanta-Brite,這是一種用于TI DLP(DMD)的RGB Micro LED光引擎,可將光輸出提高三倍,同時將外形尺寸縮小40%。7月,Plessey推出單色Micro LED顯示器Quanta-Ray,像素間距為8μm。
9月,Plessey宣布與和蓮光電合作,擬采用和蓮光電的硅背板來驅動其專有硅基氮化鎵外延片制成的單片Micro LED顯示器;接著訂購愛思強MOCVD反應器,助力Micro LED生產。此外,Vuzix今年年中宣布與Plessey合作開發高科技Micro LED顯示引擎,用于Vuzix的波導光學器件,進而開發出下一代AR智能眼鏡。
12月,Plessey正式宣布將在2019 CES上展示與Vuzix共同開發的新一代Micro LED AR/VR眼鏡。
http://www.elecfans.com/d/898564.html
http://192.168.73.130/www.sohu.com/a/327845271_120054626
https://www.ledinside.cn/news/20190104-44664.html
https://p.ledinside.com/led/2018-11/1541671675_81078.pdf
2018年3月,英國公司Optovate宣布其在Micro LED方面取得兩項突破。其一是開發了一種使用紫外線雷射和可調整圖案掩膜的Micro LED剝離移轉技術,用于將Micro LED芯片從基板上打下并直接落在接收基板上。其二是開發了光學陣列,可以將從Micro LED芯片射出的光線利用折射和反射原理匯聚集中。這一技術可控制微米級芯片出光,達到更高的效率,當用于LCD和OLED面板背光、Micro LED面板等時,又能使應用設計更加薄型化。
VueReal稱已解決Micro LED屏三大制造問題
3月6日,Micro LED顯示屏關鍵技術開發商VueReal宣布已初步完成1050萬美元(折合人民幣約6643萬)A輪融資。并與MOCVD設備廠商Veeco等合作開發Micro LED。
3月底,VueReal稱已解決Micro LED屏三大制造問題,包括隨著LED芯片變小而出現效率下降的問題、良率問題以及巨量轉移問題。此外,VueReal計劃在2021年全面投入生產,屆時會將技術、設備和材料提供給顯示屏制造合作伙伴。
10月10日,VueReal宣布獲得加拿大可持續發展技術基金會(SDTC)提供的850萬美元資金(約5862萬元),用于支持一項總投資超過2600萬美元(約1.79億元)的項目。VueReal將利用這筆資金進一步開發創新的Micro LED技術,擴大其在沃特盧的團隊,并啟動先進納米技術中心。
為了提升并確保Micro LED顯示器的良率,檢測與修復是制程中不可或缺的關鍵步驟。
LED測試包括光致發光測試(Photoluminescence; PL)及電致發光測試(Electroluminescence; EL),前者能在不接觸且不損壞LED芯片的情況下,對LED芯片進行測試,但檢測效果跟EL測試相比略為遜色,無法確實發現所有瑕疵,可能降低后續的生產良率。相反的,EL測試透過通電LED芯片來進行測試,能夠找出更多缺陷,卻可能因接觸而造成芯片損傷。而Micro LED由于芯片體積過小,難以適用傳統測試設備,以EL檢測的難度相當高,但PL測試又可能出現遺漏,造成檢測效率不佳。
因此,技術開發人員與設備制造商持續精進研發巨量測試技術,以提高檢測效率,同時避免損及芯片。廈門大學與新竹交大的研究團隊合力研發了一種攝影機型顯微成像系統作Micro LED測試使用,該系統結合了計算機、電流、數位攝影機、電流供應棒與顯微鏡搭配支援軟件,能夠捕捉并分析顯微鏡影像,測量 Micro LED芯片的亮度。
由于Micro LED晶粒體積小,如何在挑出缺陷晶粒之后有效維修并替換,也成了一項艱巨任務。Micro LED顯示器廠商目前使用的修復方案包括紫外線照射維修技術、雷射融斷維修技術、選擇性拾取維修技術、選擇性雷射維修技術及備援電路設計方案。
美國新創公司Tesoro提出制程檢測方案,結合了非接觸型EL測試與波束定位 (BAR) 的轉移方法,能夠只將好的Micro LED芯片高速轉移到目標基板上。
日本設備廠Toray則推出Micro LED檢修解決方案,以光線自動檢測工具進行零接觸檢測,檢測完以后使用其雷射修剪工具,根據檢測結果剔除Micro LED芯片不良品。
鴻利智匯表示,作為國內封裝器件領軍企業,鴻利智匯除了持續做好LED白光、汽車照明等照明產品,在Mini LED領域也適時布局。經過一年多的研發,公司在巨量轉移技術、大尺寸面板上有大幅度突破,目前已跟轉移設備廠商達成戰略合作,實現150K/小時的小批量轉移能力,未來有望達到200-300K/小時。
Shin Etsu展出各種應用材料,其中應用在Micro LED轉移制程的材料有STP系列,利用該材料黏滯性的不同以及搭配巨量轉移不同的加速度,可精準的將Micro LED拾取及放置在暫存基板或背板上,以達到巨量轉移的目的。
三星電子在美國拉斯維加斯舉辦的年度First Look CES活動中推出了最新的模組Micro LED顯示器。三星全新的Micro LED技術設計包括:全新的75英寸顯示屏、通過“拼接”模組可以呈現各種尺寸、形狀和配置。
發展Micro LED的晶粒在線AOI制程檢測設備。
總結
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