MicroLED在各个技术环节所面临的技术瓶颈是共性的,归结起来就是:精度→良率→效率→成本的问题。这几个问题是逐层递进,且具有因果关系。MicroLED显示技术成立的前提就是精度,如果精度低,就难以实现高性能的MicroLED显示;在保证精度的前提下,良率和效率是降低成本的重要因素,也是MicroLED技术大规模产业化的前提。目前MicroLED各环节基本处于提升精度的阶段,距离良率和效率提升阶段仍有一段距离。作为MicroLED应用场景落地的关键一节,基板的材料决定了MicroLED的功用属性。常见应用方式不外乎基于PCB的全彩广告牌或者是基于玻璃基板的显示屏,相比前者,MicroLED更容易在平整的玻璃基板上实现巨量转移,因此小尺寸屏幕会成为首要应用场景。作为传统显示领域的固定链条,基板材料一直处于稳定地位,因此MicroLED入局可以促成对现有产能的消化,不过这也需要基板厂商为巨量转移技术做好承接。 MicroLED显示屏的显示效果非常出色,可以吸引更多的眼球。云南应急管理Microled显示屏
人眼睛极其敏感,2nm波长差异,人的眼睛可以非常清晰的捕捉到,因此对于整个MicroLED生产过程中,对外延的均匀性提出了更高的要求。普遍业界认为,外延的均匀性要做到2nm以内无分选,并且满足后续巨量转移的要求。此外,对衬底的翘曲率、颗粒、缺陷也要严格的卡控,这是为后续的芯片工艺所考虑。目前的主流GaN外延技术有两种,一种是基于蓝宝石衬底,还有一种是基于硅衬底,这也与上文提到的两种衬底路线相对应。基于蓝宝石衬底外延GaN的技术已经比较成熟,适用性也广,但由于硅衬底外延片可以将封装、巨量转移等新技术更好的串联,业内也把该技术认作未来MicroLED发展技术。但是目前,基于硅衬底的GaN外延仍然不是业内的主流,目前主要原因有以下几点:GaN与Si的晶格常数有17%的差异,造成高错位密度(蓝宝石为5*108,Si为107),这种差异容易导致GaN表面产生缺陷;GaN和Si有超过56%热膨胀系数的差异,导致应力无法释放,造成翘曲、龟裂;GaN中的Ga原子本身与Si会发生刻蚀反应。如果把GaN直接长到Si上面,就会被刻蚀反应掉;Si吸收可见光会降低LED的外量子效率。 辽宁煤炭行业Microled显示屏目前Micro LED各环节基本处于提升精度的阶段,距离良率和效率提升阶段仍有一段距离。
MicroLED又称微型发光二极管,是指高密度集成的LED阵列,阵列中的LED像素点距离在50um以内,每一个LED像素都能自发光,以矩阵形式高密度地集成在一个芯片上的显示器件。与传统LED显示屏相比,MicroLED具有两大特征,一是微缩化,其像素大小和像素间距从毫米级降低至微米级:二是矩阵化和集成化,其器件结构包括CMOS工艺制备的LED显示驱动电路和LED矩阵阵列。MicroLED显示一般采用成熟的多量子阱LED芯片技术。以典型的InGaN基LED芯片为例,MicroLED像素单元结构从下往上依次为蓝宝石衬底层、25nm的GaN缓冲层、3μm的N型GaN层、包含多周期量子阱(MQW)的有源层、μm的P型GaN接触层、电流扩展层和P型电极。像素单元加正向偏电压时,P型GaN接触层的空穴和N型GaN层的电子均向有源层迁移,在有源层电子和空穴发生电荷复合,复合后能量以发光形式释放。
MicroLED显示屏是一种先进的的高清晰度显示技术,它具有许多明显的优势。首先,MicroLED显示屏具有高亮度。它的亮度可以比传统的LED显示屏高很多,因此可以在高亮度的环境下更好地显示图像和视频。其次,MicroLED显示屏的能耗非常低。由于它的像素是自我发光,因此可以在不使用背光源的情况下实现高效的显示,从而降低了能耗。另外,MicroLED显示屏易于制造。它可以使用标准的半导体工艺进行制造,这使得它的生产成本较低,并且可以大规模生产。Micro LED无需大面积基板进行光刻或蒸发,也无需一个复杂过程来转换颜色和防止亮度降低。
普通LED、miniLED和MicroLED是三种不同尺寸的LED背光光源。在普通LED显示模块与更小的MicroLED模块的对比中,我们可以明显看到背光阵列的数量有所不同。MicroLED,实际意义上的微小LED,是一种由50微米以下的LED芯片和有源驱动阵列组成的显示像素阵列。它是传统LED的微缩化和阵列化的产物。简单来说,MicroLED将微型发光二极管焊接到液晶基板上。我们可以从一个全彩MicroLED显示屏像素单元的配置示意图中看到,这样的单元只有长130微米、宽30微米。这种微小尺寸的MicroLED技术带来了明显优势,如提高显示屏像素密度,使显示效果更为清晰细腻;通过将MicroLED焊接到液晶基板上,降低LED的功耗,提高能源利用效率;由于MicroLED的尺寸小,具有更高的可靠性和更强的耐用性,且更加灵活适应各种显示屏形态。 Micro LED显示技术需要达到纳米级别才能实现其真正的潜力。天津城市大脑Microled显示屏
MicroLED显示屏的亮度可以根据环境光线自动调节,非常智能。云南应急管理Microled显示屏
从基板材质看,MicroLED芯片和背板的键合的基材主要有PCB、玻璃和硅基。根据线宽、线距极限的不同,可以搭配不同的背板基材。其中,PCB基板的应用比较成熟。2017年Sony推出MicroLED显示屏CLEDIS,采用PCB基板作为背板,封装后与微米级别的LED键合。2018年,台地区工研院展出了将MicroLED芯片直接转移至PCB基板上的显示模块,为该技术增加了更多的应用场景。依托TFT-LCD工业的成熟度,以玻璃基板替代PCB基板被认为是MicroLED未来发展的主流方案。相较于PCB基板法,该方案更容易实现巨量转移,不*有望大幅降低成本,同时更适用于对线宽、间距要求较高的工艺。CMOS工艺采用键合金属实现LED阵列与硅基CMOS驱动背板的电学与物理连接。制作过程中,首先在CMOS驱动背板中通过喷溅工艺热沉积和剥离工艺等形成功能层,再通过倒装焊设备即可实现LED微显示阵列与驱动背板的对接。 云南应急管理Microled显示屏
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