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天馬�(lián)合研�(fā)�(tuán)�(duì)�(chuàng)新突破:成功研制403PPI超視�(wǎng)膜TFT基Micro-LED全彩顯示�

編輯� 2024-10-29 09:09:40 瀏覽�2837  來源�

Micro-LED顯示技�(shù)是一種將尺寸微縮化的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)以矩陣形式高密度地集成在一�(gè)芯片上的顯示技�(shù),是LED芯片與平板顯示制造的交叉�(xué)科應(yīng)用技�(shù)。相較于LCD與和OLED顯示技�(shù),除了產(chǎn)�(yè)鏈成熟度與制造成本,Micro-LED顯示技�(shù)在亮度、響�(yīng)速度、功耗、透明度、穩(wěn)定性等方面具有顯著�(yōu)�(shì),被廣泛�(rèn)為是下一代主流顯示技�(shù)。如何實(shí)�(xiàn)效率、精度、良率兼具的巨量�(zhuǎn)移集成是�(xué)�(shù)和產(chǎn)�(yè)界共同關(guān)注的�(guān)鍵核心問題之一。在百舸�(zhēng)流的眾多�(zhuǎn)移技�(shù)中,激光巨量轉(zhuǎn)移技�(shù)逐步脫穎而出,承載著Micro-LED�(chǎn)�(yè)化征程的期盼�

近日,廈門大學(xué)、廈門市未來顯示技�(shù)研究院和天馬微電子組成的�(lián)合研�(fā)�(tuán)�(duì)在SCIENCE CHINA Information Sciences雜志�(fā)表了題為“Super retina TFT based full color microLED display via laser mass transfer”的研究論文。論文深入探討了面向超高像素密度TFT基Micro-LED全彩顯示�(yīng)用的激光巨量轉(zhuǎn)移集成關(guān)鍵技�(shù)問題,并�(duì)激光剝雀激光轉(zhuǎn)移修�(fù)、面板鍵合等制程所面臨的工藝、裝備及材料的挑�(zhàn)�(jìn)行了系統(tǒng)分析。團(tuán)�(duì)�(chuàng)新性提出了提升�(zhuǎn)移效率與良率的新方法和新技�(shù),在�(yè)�(nèi)首次成功制造出像素密度高達(dá)403PPI的超視網(wǎng)膜顯示TFT基Micro-LED全彩屏,�(biāo)志著Micro-LED顯示技�(shù)的一�(xiàng)重大突破�

研究�(chuàng)新點(diǎn)一:基于激光勻化光斑輻照方案,�(shí)�(xiàn)圖形化襯底GaN基Micro-LED芯片的高�(zhì)量襯底剝雀�

�(dāng)前,采用266 nm波長的半�(dǎo)體泵浦固體激光(DPSS激光)�(duì)圖形化襯底(PSS)GaN基Micro-LED�(jìn)行激光剝離(LLO)時(shí),存在工藝窗口小,芯片易出現(xiàn)斷裂、邊緣破損等問題。針�(duì)這一問題,團(tuán)�(duì)使用光子追蹤法模擬了PSS和GaN界面的能量分布,�(jìn)而提出激光勻化光斑輻照方案,�(shí)�(xiàn)圖形化襯底GaN基Micro-LED芯片的高�(zhì)量襯底剝離,良率超過99%�

�2 Micro-LED FCoC芯片的光�(xué)顯微鏡下圖像:(a)藍(lán)光,(b)綠光和(c)紅光;放大后的Micro-LED芯片共聚焦激光掃描顯微鏡圖像:(d)藍(lán)光,(e)綠光和(f)紅�

 

研究�(chuàng)新點(diǎn)二:提出了激光巨量轉(zhuǎn)移多因子�(guān)�(lián)決策方案,通過�(duì)�(zhuǎn)移材料物理特性、激光輻照能量、芯片輻照損傷等因子綜合�(píng)�(jià),顯著提升激光巨量轉(zhuǎn)移的效率、精度與良率�

針對(duì)超高像素密度Micro-LED全彩顯示屏對(duì)芯片激光巨量轉(zhuǎn)移定位精度與良率的嚴(yán)苛要求,�(tuán)�(duì)提出一種激光巨量轉(zhuǎn)移過程的多因子關(guān)�(lián)決策方案,如�3所示。包括:1)基于激光與�(zhuǎn)移膠相互作用模式,對(duì)�(zhuǎn)移膠類型選擇�(jìn)行綜合評(píng)判;2)激光能量范圍與�(zhuǎn)移膠厚度�(guān)�(lián)�(diào)控,確保在無損傷情況下實(shí)�(xiàn)芯片的高精度、高良率�(zhuǎn)移;3)采用自�(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI�/PL檢測(cè)定位,對(duì)不良芯片�(jìn)行原位修�(fù)�

�3 激光巨量轉(zhuǎn)移多因子�(guān)�(lián)決策方案

 

根據(jù)上述決策方案,團(tuán)�(duì)�(duì)�(zhuǎn)移材料物理特性、激光輻照能量、芯片輻照損傷等影響因子�(jìn)行了綜合�(píng)估與�(yōu)化,顯著提升激光巨量轉(zhuǎn)移的效率、精度與良率,轉(zhuǎn)移效率達(dá)36kk/h,其中藍(lán)和綠光芯片一次轉(zhuǎn)移良率達(dá)99.87%,紅光芯片一次轉(zhuǎn)移良率達(dá)99.76%。�(jìn)一步采�266nm激光�(jìn)行修�(fù),修�(fù)后良率達(dá)99.999%�

�4(a)GB-ACoC部分芯片排列的SEM圖像(側(cè)視圖);(b)GB-ACoC芯片的光�(xué)顯微鏡圖像;(c)與(b)圖同視�(chǎng)下芯片PL顯微鏡圖像;(d)R-ACoC部分芯片排列的SEM圖像(側(cè)視圖);(e)R-ACoC芯片的光�(xué)顯微鏡圖像;(f)與(e)圖同視�(chǎng)下芯片PL顯微鏡圖�

基于以上�(chuàng)新技�(shù),團(tuán)�(duì)利用激光巨量轉(zhuǎn)移方法,首次成功制造出分辨率高�(dá)403PPI的超視網(wǎng)膜顯示TFT基Micro-LED全彩屏�

�5 在完成激光巨量轉(zhuǎn)移集成后,像素密度為403 PPI的Micro-LED顯示屏分別以(a)藍(lán)色,(b)綠色和(c)紅色畫面點(diǎn)亮的照片;(d)完成模組封裝后的顯示屏,實(shí)�(xiàn)了全彩顯示效果;插圖顯示了該顯示屏中子像素排列情�

 

廈門大學(xué)與廈門市未來顯示技�(shù)研究院的楊旭高級(jí)工程師與李金釵教授為第一作者,黃凱教授與中國科�(xué)院院士張榮教授為通訊作者。該研究得到了國家重�(diǎn)研發(fā)�(jì)劃、福建省自然科學(xué)基金、廈門市科技�(jì)劃等�(xiàng)目的資助。研�(fā)�(tuán)�(duì)將持�(xù)在Micro-LED材料外延、器件開�(fā)與轉(zhuǎn)移集成等�(lǐng)域開展技�(shù)深耕,加強(qiáng)�(chǎn)�(xué)研深度融合,促�(jìn)行業(yè)快速發(fā)展�

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