Micro LED的技术与挑战

事实上，microLED制造中遇到的问题远比以下列举的挑战更多。而且因为这些挑战和问题的存在，有分析与咨询机构猜测，microLED未必会成为显示技术的未来——毕竟电子行业内竹篮打水一场空的先例也不在少数。而且如前文所述，在通往microLED屏幕的这条路上，还没有一个市场参与者约定俗成的标准化道路，这也进一步增加了microLED的不确定性。

总的来说，microLED的几个重大技术挑战包括了：mass transfer——也就是在microLED制造流程中，将LED从原wafer，迁移到背板上的过程；microLED现阶段较低的发光效率（EQE）；以及microLED更需要从系统的角度来选择不同阶段的工艺技术；还有背板基板的制造、RGB三色实施方案等。

首先，比较为人所知的应该就是mass transfer了。国内有译作“巨量转移”的，就是将LED移到背板上的过程。前文提到的InGaN、AlGaInP不同色光也就是RGB的LED，生长在不同的衬底上，这种wafer上的外延生长有相对成熟的方案，当然这个过程本身也不同于常规方案。

但更大的挑战出现在转移这些LED的过程中，毕竟当这些LED的尺寸小到microLED像素级别，而且多达几千万颗的程度，比如4K分辨率有超过800万个像素，每个像素又有RGB三个子像素，就有超过2400万颗LED需要转移；转移效率、对齐精度、良率等相关的工艺难度就会大出许多。

现有研究成果的主流方案有两类，分别是直接整片全体转移，以及间接的pick-and-place（拾取并放置）。整片转移采用wafer-to-wafer或者die-to-wafer bonding的方法，这种方案适用于高ppi的小屏幕；而pick-and-place则比较复杂，是每次拿取一部分microLED做贴装，并重复这个动作，有时需要借用载体。对于大尺寸显示面板而言，这种方案是更加适用的。

Pick-and-place技术有比较高的复杂度，不同的市场参与者和研究机构有不同的方案，比如说electrostatic transfer head、elastomer stamp transfer printing，以及fluidic transfer、激光剥离等。

除了mass transfer之外，microLED效率低下也是个大难题。如前文所述，microLED的EQE显著低下。EQE是指发射到外部的光子数，与流过结的载流子数目之比。EQE越大，则LED发光效率越高。解决microLED的发光效率问题，是这类屏幕实现大规模量产的基础。

microLED尺寸小，在大屏幕上受到比较严重的侧壁效应影响（传统LED本身很大，边缘的尺寸相对的比例并不大，侧壁效应影响很小）。各种侧壁缺陷主要是蚀刻过程中出现的，这些缺陷会导致非辐射复合。低电流密度下，microLED的效率将非常低下。改进方法包括新型的LED芯片结构设计、工艺流程改进等，减少侧壁效应、提升EQE。

不过似乎现有microLED方案EQE仍远低于常规大尺寸的LED。在此，不同色的microLED材料选择也会成为制造中的难点。

再有，从更系统的角度来看，microLED的生产制造对更多领域的专业知识有了新要求，包括晶圆制造、外延生长、mass transfer、背板制造等。而且每个阶段都还没有明确、统一的技术方向；它们彼此之间还形成了环环相扣的关系，甚至还需要考虑到最终应用是什么，才能明确不同环节采用何种方案。

microLED相关的挑战还包括测试方面的（更小的microLED对测试提出了高得多的要求，而且整个链条上的每个阶段都需要做测试；需要开发新的测试方法；采用系统的工程方法覆盖整个生产流程）；以及一些更细致的问题，如外延生长过程中波长一致性的控制，LED结构设计中波长偏移、光谱FWHM的降低，像素发光串扰的控制（类似于miniLED一文中提到的光晕效应），以及电路设计中提升波长与亮度一致性的补偿电路等等。

在microLED这种技术的发展下，显示行业可能会发生翻天覆地的变化。只是在针对microLED市场的诸多猜测中，仍有相当一部分是对microLED技术的质疑；即便从现有市场参与者的角度，他们都仍然认为microLED的成熟可能还需要一段时间。市场仍有一定概率出现，microLED会向前发展，但LCD和OLED仍长期统治市场的局面。要知道，某个企业甚至行业点错技能树的情形，在科技领域是相当广泛的，但我们期待着microLED的进步和成熟。

伟源二维码

关注我们：

您可以点击文章标题下的蓝色文字：伟源光电，加关注即可。电话：020-85555510

分享我们：

将我们的资讯分享到朋友圈，即刻与您的朋友们一起分享最新资讯。

Micro LED巨量转移技术

Micro-LED的应用