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MicroLED显示中的关键激光剥离技术
时间:2021-01-31 来源: 浏览量 次

电竞投注平台-2019年美国拉斯维加斯“FirstLook”活动期间,三星公开发表了全新的模块化75英寸4K分辨率MicroLED显示器:TheWindow。与三星在2018年CES展览上亮相的“TheWall”比起,“TheWindow”享有更高密度的芯片、较佳的分辨率,展品一出,精彩四座,引起业内注目和辩论。当下,MicroLED表明技术正处于蓬勃发展阶段,并正往市场应用于上投向,未来可期。

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MicroLED科学知识讲堂MicroLED表明的结构是微型化LED阵列。目前,单个MicroLED芯片的尺寸可以做10μm以下,为常规LED尺寸大小的1%。每一个MicroLED可视作一个像素,每个像素可以构建定址掌控、分开驱动自闪烁。在结构上,MicroLED是一个由P型GaN材料和N型GaN材料互相密切认识时构成的P-N结面认识型二极管。

当在P-N结两侧产生一个相反电压,即对P型GaN一侧产生负压,而对N型GaN一侧产生负压时,就可以使得P-N结两侧的载流子需要更容易地互相移动,进而再次发生电子空穴的电磁辐射填充,产生光出射。MicroLED阵列经由横向交叠的于是以、负栅状电极联结每一颗MicroLED的于是以、负极,通过过电极线的依序通电,以扫瞄方式照亮MicroLED以表明影像。由于MicroLED芯片类似的结构特点和闪烁原理,基于MicroLED芯片的显示屏具备高像素、低色彩饱和度、低功耗、高亮度、快速反应、长寿命等明显优点。

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在表明质量方面,MicroLED单个芯片大小可至10μm以下,因此MicroLED显示屏可以构建极高的像素密度。根据涉及数据表明,目前市场上配备OLED屏幕的iPhoneX像素密度为458ppi,而Micro-LED表明可超过2000ppi以上;在性能方面,MicroLED由无机材料包含,比起于OLED易烧屏的有机闪烁材料,MicroLED屏的使用寿命不会更加幸;在技术层面,MicroLED表明为单点驱动自闪烁技术,享有纳秒(ns)级的超快反应速度和效率。例如在VR行业中的应用于,由于MicroLED响应速度很慢,可以有效地解决问题拖影、延后问题,避免VR使用者的头晕感觉,可大幅提高沉浸于感觉、提高用户体验;在能耗方面,以P-N结成典型结构的MicroLED具有高亮度、低能耗的特点,能提升可穿着设备的续航时间。

正是因为不具备如此出色的性能,更有了三星、LG、索尼、京东方、华星等面板厂商大力地展开技术研发储备,MicroLED表明技术正在很快发展。MicroLED表明中的关键激光剥离技术MicroLED表明享有良好的性能,但是在技术层面还有待突破,其中一项关键技术就是外延衬底的挤压。基于GaN闪烁材料的MicroLED芯片,由于GaN与蓝宝石晶格失配度较低且价格低廉,所以蓝宝石衬底沦为外延生长GaN材料的主流衬底。

但是,蓝宝石衬底的不导电性、劣导热性影响着MicroLED器件的闪烁效率;同时,脆性材料蓝宝石有利于MicroLED在柔性表明方向的运用,基于以上原因及MicroLED表明本身分辨率低、亮度高、对比度高等优势特点,激光挤压蓝宝石是适当且关键的环节,且激光剥离技术更加能突显MicroLED的优势。激光挤压环节实质上是一个单脉冲扫瞄的过程,因此对激光束的均匀度和稳定性有极高的拒绝。

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正是由于对激光技术和工艺稳定性的极高拒绝,目前全球享有该项技术并能用作平稳生产的企业不多,现阶段国内以大族激光为唯一用作平稳生产的代表。激光剥离技术通过利用高能脉冲激光束击穿蓝宝石基板,光子能量介于蓝宝石带隙和GaN带上隙之间,对蓝宝石衬底与外延生长的GaN材料的交界面展开均匀分布扫瞄;GaN层大量吸取光子能量,并分解成构成液态Ga和氮气,则可以构建Al2O3衬底和GaN薄膜或GaN-LED芯片的分离出来,使得完全可以在不用于外力的情况下,构建蓝宝石衬底的挤压。大族显视与半导体从2013年之后开始对激光挤压(LaserLiftOff,全称LLO)技术展开研发及技术储备,针对GaN基MicroLED和横向结构LED晶圆蓝宝石衬底的挤压,顺利研发并发售全自动LLO激光挤压设备。设备使用全固态半导体(DPSS)激光器作为光源,自律研发的266nm波长可用作平稳生产的激光倍频模组,具备平稳周期长、确保成本低的优点;激光光束、功率平稳,激光效率远高于国外的准分子设备,良好的加工性能特别是在对于一些类似的外延衬底(如图形化蓝宝石衬底等)的挤压展现出出色;探讨温深长约1000μm,对于有翘曲的晶圆,在一定范围内也可确保很平稳的挤压效果;设备稳定性好,可全自动上下漆、24小时持续生产,大幅度节省人力成本;加工幅面大,可选择性加工2~6寸晶圆,并配备高精度CCD照相机,能精准构建区域挤压;加工效率高,以4寸晶圆为事例,单片加工已完成只需140数秒,而传统准分子设备必须300秒以上。

出色的性能展现出使得设备已在行业内多家光电公司、研究所和高校通过性能检验并平稳运营。大族自律研发的全自动激光挤压设备传统LED横向芯片的激光玻璃后效果MicroLED激光挤压后效果图这些年来,大族显视与半导体在LLO激光剥离技术领域内大大累积行业经验、完备技术储备,持续改良并优化工艺,大力展开设备更新换代,使得技术与设备不具备核心竞争力;同时,大族显视与半导体还递交了激光剥离技术、设备整机涉及的专利申请。大族显视与半导体对MicroLED其他技术领域也在大力地展开战略布局,对于其发展中遇上的更好技术难题,也可获取对应的解决方案:1、目前可针对多大单元的MicroLED芯片展开平稳且低良率的激光挤压?大族显视与半导体可针对市场上早已经常出现的大于单元颗粒为10-15μm的MicroLED展开激光挤压。

2、如何将这些微米级别的LED移往到基板、如何黏接、电路如何驱动?激光挤压后的巨量移往沦为目前各个LED厂与面板厂的研发重点,大族显视与半导体致力于MicroLED的涉及工艺的研发,目前因应展开的涉及的巨量移往方案有激光D-bounding的移往方案与接触式运送移往方案。3、MicroLED由于波长一致性劣造成LED颜色失衡,因此想作出一整块像现在智能手机大小的MicroLED面板,良品率非常低。针于MicroLED芯片的光学性能、电学性能的检测也是先前的众多难题,目前大族显视与半导体在展开检测方面的技术研发。

MicroLED技术的发展过程还是有诸多瓶颈,但得益于MicroLED的优势与优点,该技术依然是未来发展的众多亮点。大族显视与半导体作为国产化高端装备领先供应商,一直跟随市场需求、回头在涉及行业应用于技术的前茅,为企业获取专业激光解决方案。

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