Micro LED前瞻技术:以量子点为基础的全彩化技术、无需巨量转移的量产技术

作者 | 发布日期 2018 年 11 月 09 日 13:49 | 分类 Micro LED

Micro LED显示技术的发展是近年来业界首要关注对象之一,然而在商业化量产之前,还有许多待突破的技术瓶颈。其中六大技术难点包括巨量转移、磊晶及芯片制造、全彩化方案、驱动电源设计、背板,以及检测跟修复技术。针对这些难题,产业跟学界的研究者也提出了各种解决方案。

在此前LEDinside举行的「Micro LED前瞻技术」论文征集比赛中,由台湾交通大学、香港科技大学以及南方科技大学的研究者们共同发表针对Micro LED显示屏幕的全彩化解决方案,获得了优选奖项。

该论文Quantum Dots Based Full-color Display on MicroLED Technology描述其研究团队如何应用紫外光Micro LED搭配光阻模,以及RGB量子点来制造全彩Micro LED显示屏幕。

Image: Lin et al. 2018

在Micro LED显示技术中,通过RGB三原色LED来实现全彩化的挑战非常高,因为Micro LED的芯片尺寸极度微小,每片芯片在100μm以下,相较于一根头发的细度。因此,在此尺寸下,要有效率地排列出能显示全彩的三色芯片相当困难。

此外,RGB三色的芯片所需要的驱动电流也各有不同,要在基板上设计出能同时驱动三色LED的电路更是一大挑战。

Image: Lin et al. 2018

由于以RGB三色芯片来实现全彩化,对Micro LED显示技术而言非常困难,因此应用紫外光LED或是蓝光LED搭配色彩转换材料来达成全彩化是比较可行的方式之一。此研究团队切入的方式是结合紫外光Micro LED及量子点,因为相较于蓝光,他们发现使用紫外光搭配RGB量子点达成的良率较高。同时,在Micro LED制造过程中,团队发现在紫外光LED上加一层光阻模能够降低光学上的串音干扰现象。研究团队更使用Aerosol Jet技术来分配在Micro LED阵列上的RGB量子点。研究发现,这些技术能够制造出更高质量的Micro LED显示屏幕。

巨量转移是Micro LED显示屏幕技术中最大的技术瓶颈之一。业界目前正如火如荼地发展相关技术,希望能尽快突破阻碍,推动Micro LED的商业化。在此次的Micro LED前瞻技术征文比赛中,巨量转移技术也是许多参赛文章的关注重点。
其中由柯全先生Thomas Q. Ke的研究论文提出无需巨量转移的Micro LED量产方式。该论文指出,借由重新设计Micro LED的制造过程并运用现有技术,就能有效率避开耗时费工的巨量转移制程。论文提出的方法是,将Micro LED保留在磊晶基板上,移除3/4的Micro LED晶圆,用PI填平开孔,再在驱动电路制作于保留下来的1/4 LED旁。通过此方法,不需要巨量转移制程也能制作出RGB Micro LED显示屏幕。

参与此次论文征集的评审指出,将驱动电路整合在Micro LED晶圆片上的技术方法,与Lumiode, eMagin, NthDegree, OSRAM等公司的技术类似。除了制程跟材料以外,此论文提出的方案跟其他技术最大的差异在于舍弃了3/4的LED晶圆材料,并由多出来的空间来换取RGB交错排列跟驱动电路的摆放位置。

为了要节省巨量转移可能造成的大量成本跟时间,此篇研究论文选择用材料的成本交换。这样的技术取向在巨量转移技术尚未发产成熟前,或许能够在量产上取得优势。然而,一旦巨量转移的技术改善且成本逐渐降低,降到低于材料成本的四倍时,此方法便不再具有优势。

 

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