Micro LED转移技术的一点探讨

    毋庸置疑，Micro LED转移工艺在Micro LED显示屏的生产过程中至关重要，甚至可以说是整个工艺中最具挑战性的部分。

（图片来源：microled-info）

    这个阶段，涉及到载有Micro LED芯片的晶圆，以及顶部带有背板TFT的显示基板。而在这个极具挑战性的过程中，存在三个主要挑战——精度、速度和可靠性。

    需要注意的是，如果显示器是基于RGB Micro LED设备，则这一过程会更加复杂——这就是为什么许多Micro LED制造商会采用具有颜色转换功能的蓝色LED。

    1）精度。由于Micro LED芯片非常小，因此必须将其放置在正确的位置，并且几乎没有出错的余地。

    2）速度。如今的许多显示器都具有非常高的分辨率——甚至智能手机的显示器也接近4K分辨率。4K显示器使用超过2400万个子像素。即使使用巨量转移（mass transfer）工具，这仍然是一个挑战，因为显示行业需要依靠快速且具有成本效益的生产来实现低成本。

    3）可靠性。在当前的LCD和OLED行业中，生产商设法实现极高的良率，并且随着显示器分辨率和尺寸的增加，良率变得更加关键。关于Micro LED良率的问题将在下文讨论。

    面对如此复杂的过程，在过去几年中，已经诞生了几种不同的技术路线。大多数公司似乎都专注于基于印章的流程。有几种方法可以开发可以拾取、保持、移动和释放Micro LED的印章，譬如使用范德华力、使用静电荷、使用磁性、粘合剂等。一些公司正在寻找实现拾取和放置过程的新方法——使用流体组装或光化学聚合物。我们将在下面详细介绍所有公共转移过程技术。

    一些研究人员将转移过程分类如下：

    （1）印章取放

    （2）自组装

    （3）选择性释放

    （4）卷筒印刷

    转移过程需要做的不仅仅是按原样转移LED。一个问题是间距（也称为间距扩大）——源晶片中的Micro LED被封装在一起，彼此靠近——但在最终的显示器上，它们需要被间隔开（数量取决于显示器的像素间距）。此外，正如我们将在下文详述的那样，外延片生产阶段的缺陷（很难完全消除）意味着必须完全跳过一些LED。

Micro LED的间距需求（图片来源：eLux）

    基本的转移过程将LED直接从原始晶圆转移到显示基板。然而，一些工艺使用中间基板（也称为中介层）。这可能有几点好处，例如，可以解决有缺陷的LED问题，可以执行LED间距等。

    1.良率、检查与维修

    与早期的LCD显示器不同，当今的消费者甚至不会接受显示器中的一个故障像素（更不用说基于新技术的高端显示器了）。由于生产过程永远不会100%没有故障，因此显示器生产的良率对于高效和令人满意的生产至关重要。

    在Micro LED显示制程中，需要检查的主要有两点。

    第一是在Micro LED生产过程中——在外延片阶段和芯片加工阶段之后，测试Micro LED芯片的缺陷和质量至关重要。

    第二个主要检查阶段是跟随转移过程，这也可能导致芯片损坏。在此步骤之后，可能需要修复有缺陷的LED。一些Micro LED转移技术开发商在转移过程中集成了检查和修复过程，这似乎是一个重要的优势。一些行业专家表示，良率损失可能是低成本Micro LED生产的最大不利因素。

    Micro LED显示器可能包含数百万个单独的LED。4K显示器拥有超过2400万个子像素，而8K显示器大约有1亿个。这意味着即使在非常高的良率下，也无法避免有缺陷的LED。在99.99999%的良率下，每块4K显示器中将含有约2个有缺陷的LED。这意味着必须实施一些修复解决方案。

    2.无需转移的Micro LED生产

    由于拾取和放置过程极具挑战性，因此不需要此步骤的Micro LED生产过程闯入了人们的视野。

    举例来说，美国的iBeam Materials开发了一种基于离子束的技术，用于对各种大面积基板上的薄层进行晶体排列，包括薄而灵活的大面积金属箔。这种技术可用于直接在大面积柔性基板上生产Micro LED器件。2019年9月，iBeam 宣布已获得三星风投，以加速其Micro LED的开发。这项技术目前还处于非常早期的阶段，未来该项技术或其他技术有望进一步成熟并商业化。