有關(guān)微縮化LED顯示的關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

　　國內外針對微縮化LED顯示的關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展如下。

　　01 微縮制程

　　微縮制程的側壁缺陷導致Micro-LED的發(fā)光面積大幅降低，如圖5所示，使其外量子效率由常規LED的35%左右，下降至10%甚至2%，其原因是邊緣漏電導致非輻射躍遷。為了克服不同機制的漏電，可以從材料、結構等多角度提出不同的方法。例如，可以借鑒半導體技術(shù)如分辨率增強技術(shù)來(lái)實(shí)現，其中包括了光學(xué)鄰近校正、離軸照明、次分辨率輔助圖形和移相掩模等方法。

　　02 巨量轉移技術(shù)

　　大尺寸LED的常規轉移方式為真空吸附，然而真空管存在物理極限尺寸，最大只能抓取約80μm的LED顆粒，對于單顆像素小于50μm的Micro-LED而言，真空吸附的方式不再適用。巨量轉移主要的技術(shù)包括靜電力釋放技術(shù)，范德華力技術(shù)，磁力吸附和釋放技術(shù)，激光圖形化釋放技術(shù)，自主裝(流體力)技術(shù)和轉印技術(shù)，見(jiàn)圖6。

　　科研工作者對彈性印章研究的時(shí)間最長(cháng)，早在2000年就有專(zhuān)家學(xué)者利用PDMS作為印章材料，轉印微米級圖形。印章轉移印刷實(shí)現了革命性的制造策略，其中首先將LED組裝成微型化的微型系統“光引擎”，然后進(jìn)行微轉移印刷并直接互連到金屬化的大幅面板上。行業(yè)內多使用彈性印章的方式做轉移，是目前的一種主流轉移技術(shù)。激光輔助轉移工藝在靈活性、可靠性、可量產(chǎn)性等方面相對其他技術(shù)方案有優(yōu)勢，尤其是可以兼容修復工藝，所以目前是被行業(yè)給予厚望的重要路線(xiàn)。印章轉移的方案，核心是弱化結構芯片的工藝制備和PDMS材料的選取，配合激光輔助轉移，使得該種巨量轉移方案可以兼顧轉移和修復，可以兼容多種設計和多種尺寸芯片，在設備成本和耗材成本方面有顯著(zhù)優(yōu)勢，具有更多的靈活性，見(jiàn)圖七。

　　03 鍵合技術(shù)

　　2019年，JBD發(fā)布了5000 DPI Micro-LED微顯示器件，如圖 8所示，采用的是單片集成技術(shù)，其像素間距為5μm，分辨率1280×720，由PWM IC背板設計供電。該產(chǎn)品可適用于A(yíng)R、VR、微型投影儀和其它移動(dòng)顯示應用。此外， JBD還發(fā)布了世界上最小的顯示面板( 3.3 mm)，如圖9所示。其像素密度為6350 DPI，像素間距4μm。用此款Micro-LED微顯示面板做投影機光引擎，體積可小至0.45 cm3。內置RAM，且像素可根據需要更新，面板功耗約20 mW。這種具備低成本優(yōu)勢的面板非常適合近眼提示信息類(lèi) AR、運動(dòng)光學(xué)以及瞄準器類(lèi)應用。

　　美國的德克薩斯理工大學(xué)在 2011年《應用物理快報》上發(fā)表成果，用GaN藍寶石基板和硅基驅動(dòng)基板，通過(guò)倒裝焊進(jìn)行電氣互聯(lián)，像素周期是15μm×15μm，分辨率640×480，單綠色樣品。

　　Chen CJ等人采用銦-銦倒裝焊工藝連接Si CMOS IC和藍寶石基LED，成功研制出了分辨率960×540的單色(藍光)有源Micro-LED微顯示器件( 1.4 cm)，其剖面結構如圖11所示。除了銦-銦倒裝焊連接外， Templier等人通過(guò)在CMOS驅動(dòng)芯片上制備微型管狀結構(micro-tube)用于倒裝連接也成功制備了硅基Micro-LED微顯示器件，如圖12所示，其分辨率為873×500。