Micro-LED顯(xian)示(shi)(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)是一(yi)種將尺寸微(wei)縮化(hua)的半(ban)導體(ti)發光(guang)二極管（LED）以(yi)矩陣形式高密度地(di)集成(cheng)在一(yi)個芯片(pian)上的顯(xian)示(shi)(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，是LED芯片(pian)與平板顯(xian)示(shi)(shi)制造的交(jiao)叉學科應(ying)用技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)。相較于LCD與和OLED顯(xian)示(shi)(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，除了產(chan)(chan)業(ye)鏈成(cheng)熟度與制造成(cheng)本，Micro-LED顯(xian)示(shi)(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)在亮度、響應(ying)速度、功耗、透明度、穩定(ding)性(xing)等方(fang)面(mian)具有顯(xian)著優勢，被廣(guang)泛認為(wei)是下一(yi)代主(zhu)流(liu)顯(xian)示(shi)(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)。如何(he)實現效率、精度、良率兼具的巨量(liang)轉移集成(cheng)是學術(shu)(shu)和產(chan)(chan)業(ye)界共(gong)同(tong)關注(zhu)的關鍵核(he)心(xin)問(wen)題之一(yi)。在百舸(ge)爭流(liu)的眾多(duo)轉移技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)中，激(ji)光(guang)巨量(liang)轉移技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)逐步脫穎而出，承載著Micro-LED產(chan)(chan)業(ye)化(hua)征程(cheng)的期盼。
近日，廈(sha)門大學(xue)、廈(sha)門市未來顯(xian)示技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)院(yuan)和(he)天馬微電(dian)子組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)聯合研(yan)發團(tuan)隊(dui)在(zai)(zai)SCIENCE CHINA Information Sciences雜(za)志(zhi)發表了題(ti)為“Super retina TFT based full color microLED display via laser mass transfer”的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)論(lun)文(wen)。論(lun)文(wen)深入探討了面(mian)(mian)向超高像素密度TFT基Micro-LED全彩顯(xian)示應用(yong)的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光巨量(liang)轉移(yi)集成(cheng)關鍵(jian)技(ji)術(shu)問題(ti)，并對激(ji)(ji)光剝(bo)離、激(ji)(ji)光轉移(yi)修復、面(mian)(mian)板鍵(jian)合等制程所面(mian)(mian)臨的(de)(de)(de)工藝(yi)、裝備及材料的(de)(de)(de)挑戰(zhan)進行了系統分析(xi)。團(tuan)隊(dui)創新性(xing)提出了提升轉移(yi)效率(lv)與(yu)良率(lv)的(de)(de)(de)新方法和(he)新技(ji)術(shu)，在(zai)(zai)業內(nei)首次成(cheng)功制造出像素密度高達403PPI的(de)(de)(de)超視網膜顯(xian)示TFT基Micro-LED全彩屏，標志(zhi)著Micro-LED顯(xian)示技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)一項重(zhong)大突破。
研究創(chuang)新點一：基于激光勻化(hua)光斑輻照(zhao)方(fang)案，實(shi)現圖形化(hua)襯底(di)GaN基Micro-LED芯片的(de)高質量襯底(di)剝離。
當前，采(cai)用(yong)266 nm波長的半導(dao)體(ti)泵浦(pu)固(gu)體(ti)激光(guang)(guang)(guang)（DPSS激光(guang)(guang)(guang)）對圖形(xing)化襯(chen)(chen)底(di)（PSS）GaN基Micro-LED進行(xing)激光(guang)(guang)(guang)剝(bo)離（LLO）時，存在工藝窗口(kou)小(xiao)，芯(xin)片(pian)易出現(xian)斷(duan)裂、邊緣(yuan)破損(sun)等問題(ti)。針對這一問題(ti)，團隊使用(yong)光(guang)(guang)(guang)子追蹤法(fa)模(mo)擬了PSS和GaN界面的能量分布(bu)，進而(er)提出激光(guang)(guang)(guang)勻化光(guang)(guang)(guang)斑輻照方案，實(shi)現(xian)圖形(xing)化襯(chen)(chen)底(di)GaN基Micro-LED芯(xin)片(pian)的高質量襯(chen)(chen)底(di)剝(bo)離，良率(lv)超過99%。
圖(tu)2 Micro-LED FCoC芯(xin)片的光(guang)學顯(xian)微(wei)鏡下圖(tu)像：（a）藍(lan)光(guang)，（b）綠(lv)光(guang)和（c）紅光(guang)；放(fang)大后的Micro-LED芯(xin)片共聚焦(jiao)激光(guang)掃描顯(xian)微(wei)鏡圖(tu)像：（d）藍(lan)光(guang)，（e）綠(lv)光(guang)和（f）紅光(guang)
研究創新點二：提出了激(ji)光(guang)巨量(liang)轉(zhuan)移多(duo)因(yin)子(zi)關聯決(jue)策方案，通過對轉(zhuan)移材(cai)料物理特性(xing)、激(ji)光(guang)輻照(zhao)能量(liang)、芯片輻照(zhao)損(sun)傷等因(yin)子(zi)綜合評價，顯著提升激(ji)光(guang)巨量(liang)轉(zhuan)移的效率、精度與(yu)良率。
針對超高(gao)像素密度(du)Micro-LED全彩顯示屏對芯(xin)片(pian)激(ji)(ji)光巨(ju)量轉(zhuan)移(yi)定位(wei)精(jing)度(du)與(yu)良(liang)率(lv)的嚴苛要求，團隊提出一種激(ji)(ji)光巨(ju)量轉(zhuan)移(yi)過程的多因子關聯決策方(fang)案，如圖3所示。包括：1）基于激(ji)(ji)光與(yu)轉(zhuan)移(yi)膠相互作用模式，對轉(zhuan)移(yi)膠類型選擇進行綜合評判；2）激(ji)(ji)光能量范圍與(yu)轉(zhuan)移(yi)膠厚度(du)關聯調控，確保在(zai)無損(sun)傷情況下(xia)實現芯(xin)片(pian)的高(gao)精(jing)度(du)、高(gao)良(liang)率(lv)轉(zhuan)移(yi)；3）采用自動光學檢(jian)測（AOI）/PL檢(jian)測定位(wei)，對不良(liang)芯(xin)片(pian)進行原位(wei)修復。
圖3 激(ji)光巨量轉移多因子(zi)關(guan)聯決策方案(an)
根(gen)據上述決策方案(an)，團隊對(dui)轉移(yi)(yi)(yi)材料物理特性(xing)、激(ji)(ji)光(guang)輻(fu)照能量、芯(xin)片輻(fu)照損傷等影(ying)響因子(zi)進行了綜合評(ping)估與優化，顯著提升(sheng)激(ji)(ji)光(guang)巨量轉移(yi)(yi)(yi)的效率、精度與良率，轉移(yi)(yi)(yi)效率達36kk/h，其(qi)中藍和綠光(guang)芯(xin)片一次(ci)轉移(yi)(yi)(yi)良率達99.87%，紅光(guang)芯(xin)片一次(ci)轉移(yi)(yi)(yi)良率達99.76%。進一步采用266nm激(ji)(ji)光(guang)進行修復(fu)，修復(fu)后(hou)良率達99.999%。
圖(tu)(tu)(tu)4（a）GB-ACoC部分芯片(pian)(pian)排列的SEM圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)（側視圖(tu)(tu)(tu)）；（b）GB-ACoC芯片(pian)(pian)的光學顯微(wei)(wei)鏡圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)；（c）與（b）圖(tu)(tu)(tu)同視場下芯片(pian)(pian)PL顯微(wei)(wei)鏡圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)；（d）R-ACoC部分芯片(pian)(pian)排列的SEM圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)（側視圖(tu)(tu)(tu)）；（e）R-ACoC芯片(pian)(pian)的光學顯微(wei)(wei)鏡圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)；（f）與（e）圖(tu)(tu)(tu)同視場下芯片(pian)(pian)PL顯微(wei)(wei)鏡圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)
基于以上創新技術，團隊利(li)用激光(guang)巨量(liang)轉(zhuan)移方法，首次成(cheng)功制造(zao)出分辨率高達403PPI的超視(shi)網膜顯示TFT基Micro-LED全彩屏。
圖5 在(zai)完成(cheng)激光(guang)巨量(liang)轉移集成(cheng)后，像(xiang)素密度為(wei)403 PPI的(de)Micro-LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)屏(ping)分別以（a）藍色(se)，（b）綠色(se)和（c）紅(hong)色(se)畫(hua)面(mian)點亮的(de)照片；（d）完成(cheng)模組封(feng)裝后的(de)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)屏(ping)，實現(xian)了全(quan)彩顯(xian)(xian)示(shi)(shi)效果；插(cha)圖顯(xian)(xian)示(shi)(shi)了該顯(xian)(xian)示(shi)(shi)屏(ping)中子像(xiang)素排(pai)列(lie)情況
廈門大(da)學(xue)與(yu)廈門市(shi)未來顯示技(ji)(ji)術研(yan)究院的楊旭高級工程師與(yu)李(li)金釵教授為第(di)一作(zuo)者(zhe)，黃凱教授與(yu)中國科學(xue)院院士張榮教授為通訊作(zuo)者(zhe)。該研(yan)究得到了(le)國家重點研(yan)發計劃、福建省自然科學(xue)基金、廈門市(shi)科技(ji)(ji)計劃等(deng)項目的資助。研(yan)發團隊將持續在Micro-LED材料(liao)外延、器件(jian)開發與(yu)轉移(yi)集成等(deng)領域開展(zhan)技(ji)(ji)術深耕(geng)，加強產學(xue)研(yan)深度融(rong)合，促進行業快速發展(zhan)。
關注我們
公眾號：china_tp
微信名稱：亞威資訊
顯示行業頂級新媒體
掃一掃即可關注我們
