一文了解Micro LED及關鍵組成架構

　　一. 現狀

　　關于Micro LED，在美國拉斯維加斯的"CES 2019"上展(zhan)示其全(quan)球第(di)一款AM Micro LED。

　　在此前的的“CES 2018"中，已經推出其Micro LED電視”THE WALL"，如下(xia)圖所(suo)示，這(zhe)款產品的尺寸是(shi)146″。

三(san)星 THE WALL

　　在(zai)更早的(de)“CES 2017”上，就推(tui)出了以144片Micro LED拼(pin)接而(er)成的(de)CLEDIS 顯示器。但無(wu)論是這(zhe)里說到的(de)三星還是索尼的(de)產(chan)品，其(qi)采用的(de)都是PM(Passive Matrix)技(ji)術，其(qi)背板技(ji)術無(wu)論是在(zai)其(qi)本身工藝(yi)上還是在(zai)“巨量轉移(yi)”上，難度(du)較LG推(tui)出的(de)AM(Active Matrix)技(ji)術小不少。

索尼 CLEDIS

　　那么(me)，Micro LED的產品(pin)是(shi)不是(shi)馬上就會走(zou)進我們的生活中呢?這里讓我們來(lai)談一談這個(ge)技(ji)術。

　　二. 什么是Micro LED

　　Micro LED技術，即LED微縮化和矩陣化技術。指的是在一個芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，如LED顯示屏每一個像素(su)可定址、單獨驅動(dong)點亮，可看成是(shi)戶外LED顯示屏的微縮版，將像素(su)點距離從毫米(mi)級降低至微米(mi)級。

　　而(er)Micro LED display，則(ze)是底層(ceng)用正常的CMOS集(ji)成電(dian)路制(zhi)(zhi)造工藝制(zhi)(zhi)成LED顯示(shi)驅(qu)動電(dian)路，然后再用MOCVD機在(zai)集(ji)成電(dian)路上制(zhi)(zhi)作LED陣列，從(cong)而(er)實現了微(wei)型，也就是所說的LED顯示(shi)屏(ping)的縮小版。

　　Micro LED的像素單(dan)元在100微米(P0.1)以(yi)下，并(bing)被高密度(du)地集(ji)成在一個芯片(pian)上(shang)。微縮(suo)化(hua)使(shi)得Micro LED具有(you)(you)更高的發光亮度(du)、分辨(bian)率與色彩飽和度(du)，以(yi)及更快的顯(xian)示(shi)響應(ying)速度(du)，預(yu)期(qi)能夠應(ying)用(yong)于對亮度(du)要(yao)求(qiu)較高的增(zeng)強現實(AR)微型投影裝置(zhi)、車用(yong)平視顯(xian)示(shi)器(HUD)投影應(ying)用(yong)、超大型顯(xian)示(shi)廣告牌等(deng)特(te)殊顯(xian)示(shi)應(ying)用(yong)產品(pin)，并(bing)有(you)(you)望擴展到可(ke)穿戴/可(ke)植入(ru)器件、虛擬現實(VR)、光通訊/光互聯、醫(yi)療探測、智能車燈、空間(jian)成像等(deng)多個領域。

　　顧名思義，Micro LED就是“微”LED，作(zuo)為一種(zhong)新顯示技(ji)術，與其它顯示技(ji)術，比(bi)如LCD，OLED，PDP，其核心的不(bu)同(tong)之處在于(yu)其采用(yong)無機(ji)LED作(zuo)為發(fa)光(guang)像(xiang)素。對于(yu)“Micro”這(zhe)個(ge)概(gai)念，到(dao)底(di)定義是多少呢?像(xiang)素尺(chi)寸(cun)一般(ban)要到(dao)100μm以下。

　　LED并不(bu)是(shi)一個新事(shi)物，作(zuo)為發光二極管(guan)，其在顯示(shi)上(shang)的(de)(de)應(ying)(ying)用本(ben)應(ying)(ying)該是(shi)順理(li)成(cheng)章的(de)(de)事(shi)情(qing)。但是(shi)很長一段時(shi)間，除了戶(hu)外(wai)(wai)廣告屏(ping)上(shang)的(de)(de)應(ying)(ying)用之外(wai)(wai)，LED顯示(shi)應(ying)(ying)用一直不(bu)能發展(zhan)起(qi)來(lai)，其原(yuan)因是(shi)：a.要做(zuo)到(dao)手機屏(ping)/電視這種級別的(de)(de)顯示(shi)器，LED像素在尺(chi)寸(cun)(cun)上(shang)難(nan)以(yi)做(zuo)小(xiao);b. LED外(wai)(wai)延(yan)晶片與顯示(shi)驅動工藝不(bu)兼容，且需考(kao)慮大尺(chi)寸(cun)(cun)顯示(shi)的(de)(de)問題，所以(yi)針(zhen)對MicroLED需要開放(fang)合適的(de)(de)背板技(ji)術。c. 如何將“巨量”的(de)(de)三色微小(xiao)LED轉(zhuan)移到(dao)制作(zuo)好驅動電路的(de)(de)基(ji)底上(shang)去，即(ji)“巨量轉(zhuan)移”技(ji)術，也是(shi)決定Micro LED能否商業的(de)(de)關(guan)鍵。

　　由于像素單元低(di)至微米量級，Micro LED顯示產品具有(you)多項(xiang)性(xing)能指標優勢(shi)。Micro LED功(gong)率(lv)消耗量僅為LCD的(de)(de)(de)10%、OLED的(de)(de)(de)50%，其亮度(du)可(ke)達(da)OLED的(de)(de)(de)10倍，分辨率(lv)可(ke)達(da)OLED的(de)(de)(de)5倍。

　　在(zai)設備兼容性方(fang)面，Micro LED有望承接液晶顯(xian)(xian)示(shi)(shi)高度成熟的電流驅動TFT技術，在(zai)未來顯(xian)(xian)示(shi)(shi)技術演進進程中具有一定優勢。根據LEDinside預估，2022年(nian)MicroLED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)的市場銷售額(e)將達(da)到6.94億美(mei)元，略高于Mini LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)。Micro LED與LCD、OLED和量子點LED(QLED)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)的性能(neng)比較如下表所示(shi)(shi)：

　　1 Micro LED 顯示原理

　　系將LED結構(gou)設(she)計進(jin)行(xing)薄膜化(hua)(hua)、微小(xiao)化(hua)(hua)、陣列化(hua)(hua)，其(qi)尺(chi)寸僅在1~10μm等級(ji)左(zuo)右;后將μLED批量(liang)式(shi)轉移至電路基板(ban)上(shang)(shang)(含下電極與(yu)晶體管)，其(qi)基板(ban)可為硬性、軟性之(zhi)透明、不透板(ban)上(shang)(shang);再利用物理沉積(ji)制(zhi)程完(wan)成(cheng)保護層與(yu)上(shang)(shang)電極，即可進(jin)行(xing)上(shang)(shang)基板(ban)的封裝(zhuang)，完(wan)成(cheng)一結構(gou)簡單(dan)的Micro LED Display。

圖片來源：DJ理財(cai)網

　　2 Micro LED典型結構

　　PN接面二極管(guan)，由直接能隙半導體材料構成。當上下電極施加一順向偏壓(ya)于μLED，致使電流通過時，電子、電洞對于主動區(qu)(Active region) 復合，而(er)發射出單(dan)一色光(guang)(guang)。μLED發光(guang)(guang)頻譜其(qi)主波長的(de)半高全寬(kuan)FWHM僅約20nm，可提(ti)供極高的(de)色飽和度，通常可大于120%NTSC。

　　且自2008年后LED光電轉換效率大幅提高，100 lm/W以上的LED已成量產之標準。而在Micro LED Display的應用上，為自發光的顯示特性，輔以幾乎無光耗元件的簡易結構，故可輕易達到低能耗(10%~20% TFT-LCD能耗) 或高亮度(1000nits以上) 的顯示器設計。即可解決目前顯示器應用的兩大問題，一是穿戴型裝置、手機、平板等設備，有8成以上的能耗在于顯示器上，低能耗的顯示器技術可提供更長的電池續航力;一是環境光較強(例：戶外(wai)、半(ban)戶外(wai))致使(shi)(shi)顯示(shi)器上的影像泛(fan)白、辨(bian)識度變差的問題(ti)，高(gao)亮度的顯示(shi)技術可使(shi)(shi)其應(ying)用的范疇更加(jia)寬廣。

　　3 Micro 顯示原理

　　像素結構

　　Micro LED顯示一般采用成熟(shu)的(de)(de)(de)多量子(zi)(zi)阱LED芯片(pian)技術。以(yi)典型(xing)(xing)的(de)(de)(de)InGaN基(ji)LED芯片(pian)為(wei)例，Micro LED像(xiang)素單元結構從下(xia)往上(shang)依(yi)次為(wei)藍寶石襯(chen)底層(ceng)(ceng)、25nm的(de)(de)(de)GaN緩沖層(ceng)(ceng)、3μm的(de)(de)(de)N型(xing)(xing)GaN層(ceng)(ceng)、包含多周(zhou)期量子(zi)(zi)阱(MQW)的(de)(de)(de)有源(yuan)(yuan)層(ceng)(ceng)、0.25μm的(de)(de)(de)P型(xing)(xing)GaN接(jie)觸(chu)層(ceng)(ceng)、電(dian)流(liu)擴(kuo)展層(ceng)(ceng)和(he)P型(xing)(xing)電(dian)極。像(xiang)素單元加(jia)正向(xiang)偏(pian)電(dian)壓時，P型(xing)(xing)GaN接(jie)觸(chu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)空(kong)穴和(he)N型(xing)(xing)GaN層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)均向(xiang)有源(yuan)(yuan)層(ceng)(ceng)遷移，在有源(yuan)(yuan)層(ceng)(ceng)電(dian)子(zi)(zi)和(he)空(kong)穴發(fa)生電(dian)荷復合(he)，復合(he)后能量以(yi)發(fa)光(guang)形式釋放。

　　與傳(chuan)統(tong)LED顯示(shi)屏相比，MicroLED具有(you)兩大特(te)征，一(yi)是微縮(suo)化(hua)，其像(xiang)素大小(xiao)和(he)像(xiang)素間距(ju)從毫(hao)米級(ji)降低(di)至微米級(ji);二是矩陣化(hua)和(he)集成(cheng)化(hua)，其器件結構包括CMOS工(gong)藝(yi)制備的(de)LED顯示(shi)驅動電(dian)路和(he)LED矩陣陣列。

　　陣列驅動

　　InGaN基Micro LED的(de)(de)像(xiang)素單元一(yi)般通(tong)(tong)過以下四個步驟制(zhi)備。第一(yi)步通(tong)(tong)過ICP刻(ke)蝕工藝(yi)，刻(ke)蝕溝槽至藍寶石(shi)層(ceng)，在外延片上隔離出分離的(de)(de)長(chang)條形(xing)GaN平臺(tai)。第二步在GaN平臺(tai)上，通(tong)(tong)過ICP刻(ke)蝕，確立(li)每(mei)(mei)個特定尺(chi)寸的(de)(de)像(xiang)素單元。第三步通(tong)(tong)過剝離工藝(yi)，在P型(xing)GaN接(jie)觸層(ceng)上制(zhi)作Ni/Au電流(liu)擴展(zhan)層(ceng)。第四步通(tong)(tong)過熱沉(chen)積，在N型(xing)GaN層(ceng)和P型(xing)GaN接(jie)觸層(ceng)上制(zhi)作Ti/Au歐姆接(jie)觸電極。其(qi)中(zhong)，每(mei)(mei)一(yi)列像(xiang)素的(de)(de)陰極通(tong)(tong)過N型(xing)GaN層(ceng)共陰極連接(jie)，每(mei)(mei)一(yi)行像(xiang)素的(de)(de)陽極則(ze)有不同的(de)(de)驅(qu)(qu)動(dong)連接(jie)方式(shi)(shi)，其(qi)驅(qu)(qu)動(dong)方式(shi)(shi)主(zhu)要包括(kuo)被動(dong)選(xuan)址(zhi)驅(qu)(qu)動(dong)(PassiveMatrix，簡稱(cheng)PM，又(you)稱(cheng)無源尋(xun)址(zhi)驅(qu)(qu)動(dong))、主(zhu)動(dong)選(xuan)址(zhi)驅(qu)(qu)動(dong)(ActiveMatrix，簡稱(cheng)AM，又(you)稱(cheng)有源尋(xun)址(zhi)驅(qu)(qu)動(dong))和半(ban)主(zhu)動(dong)選(xuan)址(zhi)驅(qu)(qu)動(dong)三種方式(shi)(shi)。

　　其中，被(bei)動(dong)選址驅動(dong)是(shi)把像素(su)電(dian)極做成(cheng)矩陣型(xing)結構，每一列(行(xing))像素(su)的陽(yang)(陰)極共用一個(ge)列(行(xing))掃(sao)描線，兩層電(dian)極之間通(tong)過沉(chen)積層進行(xing)電(dian)學隔(ge)離，以同時(shi)選通(tong)第X行(xing)和第Y列掃(sao)描線的方(fang)式來點亮位(wei)于第X行(xing)和第Y列的LED像素(su)，高速逐點(或逐行(xing))掃(sao)描各個(ge)像素(su)來實現整個(ge)畫面顯示的模式。

　　主動(dong)(dong)(dong)選址驅動(dong)(dong)(dong)模式下，每個 Micro LED 像素(su)(su)有其對應的(de)獨立驅動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)路(lu)，驅動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)流由驅動(dong)(dong)(dong)晶(jing)體(ti)管(guan)提供。基本的(de)主動(dong)(dong)(dong)矩(ju)陣(zhen)驅動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)路(lu)為雙晶(jing)體(ti)管(guan)單(dan)電(dian)(dian)容(rong)電(dian)(dian)路(lu)。每個像素(su)(su)電(dian)(dian)路(lu)中，選通(tong)晶(jing)體(ti)管(guan)用(yong)來控制(zhi)像素(su)(su)電(dian)(dian)路(lu)開關，驅動(dong)(dong)(dong)晶(jing)體(ti)管(guan)與(yu)電(dian)(dian)源連通(tong)為像素(su)(su)提供穩定電(dian)(dian)流，存儲電(dian)(dian)容(rong)用(yong)來儲存數據信號(hao)。為了(le)提高灰階等顯(xian)示能力，可(ke)以采用(yong)四晶(jing)體(ti)管(guan)雙電(dian)(dian)容(rong)電(dian)(dian)路(lu)等復雜的(de)主動(dong)(dong)(dong)矩(ju)陣(zhen)驅動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)路(lu)。

　　半(ban)主動(dong)選(xuan)址驅(qu)(qu)動(dong)方式(shi)采用單(dan)晶體管(guan)作(zuo)為 Micro LED 像(xiang)素(su)的(de)驅(qu)(qu)動(dong)電(dian)路，從(cong)而可以較好(hao)地(di)避免像(xiang)素(su)之(zhi)間的(de)串(chuan)擾(rao)現象。半(ban)主動(dong)驅(qu)(qu)動(dong)由于每列驅(qu)(qu)動(dong)電(dian)流信(xin)號需要單(dan)獨調制(zhi)，性能介(jie)于主動(dong)驅(qu)(qu)動(dong)和(he)被動(dong)驅(qu)(qu)動(dong)之(zhi)間。

　　4 芯片制備

　　與LED顯示(shi)相同(tong)，Micro LED芯片一般采(cai)用(yong)刻蝕和外(wai)延生長(Epitaxy，又稱磊晶)的方式制(zhi)備。芯片制(zhi)作流(liu)程主要包括以(yi)下幾步：

　　襯底(di)制(zhi)備，用(yong)有(you)機溶劑(ji)和(he)酸液(ye)清(qing)洗藍寶石(shi)襯底(di)后，采用(yong)干法刻(ke)蝕制(zhi)備出圖形化藍寶石(shi)襯底(di)。

　　中間層(ceng)(ceng)制(zhi)備(bei)，利用(yong)MOCVD進(jin)行氣相(xiang)外延，在高溫條件(jian)下分別進(jin)行GaN緩沖層(ceng)(ceng)、N型GaN層(ceng)(ceng)、多(duo)層(ceng)(ceng)量子阱(jing)、P型GaN層(ceng)(ceng)生長制(zhi)備(bei)。

　　臺階刻蝕(shi)，在外(wai)延片(pian)表面形(xing)成圖(tu)形(xing)化光刻膠，之后利用(yong)感應耦(ou)合等離子(zi)體刻蝕(shi)(ICP)工藝刻蝕(shi)到N型GaN層。

　　導(dao)電(dian)(dian)層制備，在樣品(pin)表(biao)面濺射氧(yang)化銦錫(ITO)導(dao)電(dian)(dian)層，光刻形(xing)成(cheng)圖形(xing)化ITO導(dao)電(dian)(dian)層。五是絕緣層制備，利用等離(li)子體增強化學的氣相(xiang)沉積法(PECVD)沉積形(xing)成(cheng)SiO2絕緣層，之后經光刻和濕法刻蝕。

　　電極制(zhi)備(bei)，采用(yong)剝(bo)(bo)離(li)(li)法(fa)等方法(fa)制(zhi)備(bei)出圖(tu)形化光刻膠，電子(zi)束蒸(zheng)發Au后利用(yong)高壓(ya)剝(bo)(bo)離(li)(li)機對(dui)光刻膠進行剝(bo)(bo)離(li)(li)。

圖(tu)片來源：DJ理財(cai)網(wang)

　　5 Micro LED背板

 　　從應用來看，大尺寸顯(xian)(xian)示器顯(xian)(xian)示屏因(yin)顯(xian)(xian)示面積大以至于畫素間距也較大，在(zai)背(bei)板(ban)的(de)選用上會有PCB與(yu)Glass的(de)選擇。中(zhong)型(xing)(xing)尺寸的(de)車用顯(xian)(xian)示器則不使用線(xian)寬(kuan)線(xian)距較大的(de)PCB，而以線(xian)寬(kuan)線(xian)距極限略小于PCB 的(de)Glass以及FPC為主。小尺寸的(de)手(shou)機與(yu)手(shou)表以適合中(zhong)小型(xing)(xing)顯(xian)(xian)示需求的(de)玻璃與(yu)FPC的(de)背(bei)板(ban)為主。

　　在微投影與顯示(shi)的擴(kuo)增(zeng)實(shi)境(jing)(jing)/虛(xu)擬(ni)實(shi)境(jing)(jing)的背板顯示(shi)需求將會微縮至30μm等級以下，因此將會以可微縮線(xian)寬(kuan)線(xian)距半導(dao)體制(zhi)程(cheng)的 Si CMOS 背板為主，并背搭配眼鏡需透光(guang)的需求也會有光(guang)學(xue)式FPC的應用(yong)需求。

　　從基(ji)板材質看，MicroLED芯(xin)片(pian)和背(bei)板的(de)鍵(jian)合的(de)基(ji)材主(zhu)要有PCB、玻璃和硅基(ji)。根據線寬、線距(ju)極限的(de)不同(tong)，可(ke)以搭配不同(tong)的(de)背(bei)板基(ji)材。其中(zhong)，PCB 基(ji)板的(de)應用最為成熟。

　　另外(wai)CMOS工藝(yi)，其采用鍵合金(jin)屬實現LED陣列(lie)與硅基CMOS驅(qu)動背板的(de)(de)電學與物理連接。制作過(guo)(guo)程中，首先(xian)在CMOS驅(qu)動背板中通過(guo)(guo)噴濺工藝(yi)熱沉積和(he)剝離工藝(yi)等形成功(gong)能層，再通過(guo)(guo)倒(dao)裝焊(han)設備即可實現LED微顯示(shi)陣列(lie)與驅(qu)動背板的(de)(de)對(dui)接。

圖(tu)片來(lai)源：賽迪智庫(ku)

　　三. Micro LED瓶頸——“巨量轉移”技術（Mass Transfer）

　　如上面所講，制作好(hao)的(de)(de)(de)微小的(de)(de)(de)LED需要轉移(yi)(yi)到做(zuo)好(hao)驅動電路的(de)(de)(de)基底(di)上。想想看，無論是(shi)(shi)(shi)TV還(huan)是(shi)(shi)(shi)手(shou)機屏，其像素(su)的(de)(de)(de)數量都(dou)是(shi)(shi)(shi)相當巨大的(de)(de)(de)，而像素(su)的(de)(de)(de)尺(chi)寸又(you)是(shi)(shi)(shi)那么(me)小，并且顯示產品對于(yu)像素(su)錯誤(wu)的(de)(de)(de)容(rong)忍度也是(shi)(shi)(shi)很低的(de)(de)(de)，沒有人愿意(yi)去購(gou)買一(yi)塊有“亮點”或“暗點”的(de)(de)(de)顯示屏，所以將這些小像素(su)完(wan)美地轉移(yi)(yi)到做(zuo)好(hao)驅動電路的(de)(de)(de)襯(chen)底(di)上并實現(xian)電路連接是(shi)(shi)(shi)多(duo)么(me)困(kun)難(nan)復雜(za)的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)。實際上，“巨量轉移(yi)(yi)”確實是(shi)(shi)(shi)目前(qian)Micro LED商(shang)業化上面的(de)(de)(de)一(yi)大瓶頸(jing)技(ji)術(shu)。其轉移(yi)(yi)的(de)(de)(de)效率，成(cheng)功(gong)率都(dou)決定著(zhu)商(shang)業化的(de)(de)(de)成(cheng)功(gong)與否。

　　巨量轉移技術（Mass Transfer）

　　目前看來，“巨量轉移(yi)”都(dou)還是一(yi)(yi)個(ge)“量產前”技術(shu)(shu)，為(wei)了實現“巨量轉移(yi)”的目標，市(shi)面上一(yi)(yi)些相當不(bu)一(yi)(yi)樣的技術(shu)(shu)。現在總結如下：

　　如上圖(tu)所示(shi)，目前根據已有的(de)(de)資(zi)料調查顯(xian)示(shi)，巨量(liang)轉移(yi)技(ji)(ji)術按(an)照原理的(de)(de)不一樣，主(zhu)要分為四個流派：精準抓取，自(zi)組裝，選擇(ze)性釋放和轉印技(ji)(ji)術。

　　但(dan)是(shi)即使是(shi)屬(shu)于同(tong)一(yi)個技術流派(pai)，實現的(de)方式(shi)也(ye)是(shi)很有(you)差別(bie)，因此很難給出(chu)(chu)一(yi)個精準的(de)劃分。如下列出(chu)(chu)在巨量轉(zhuan)移上開展開發的(de)一(yi)些廠(chang)商：

　　Luxvue, Cooledge, VueReal, X-Celeprint, ITRI, KIMM, Innovasonic, PlayNitride, ROHINNI, Uniqarta, Optivate, Nth degree, e-Lux, SelfArray

　　3.1 Pick&Place技術

　　3.1.1 采用范德華力(li)

　　如下(xia)為(wei)X-Celeprint的(de)Elastomer Stamp技術(shu)，這屬(shu)于pick&place陣營的(de)范(fan)德(de)華力(li)派。其采用高精度控(kong)制(zhi)的(de)打印頭(tou)，進行彈性印模，利用范(fan)德(de)華力(li)讓LED黏附在轉移頭(tou)上，然后(hou)放(fang)置到目(mu)標襯底片上去。目(mu)前采用的(de)彈性體(Elastomer)一(yi)般(ban)是PDMS。X-Celeprint也稱其技術(shu)為(wei)Micro-Transfer_Printing(μTP)技術(shu)。

　　要(yao)實現這個過程，對于source基(ji)(ji)板(ban)的處理相(xiang)當關鍵(jian)，要(yao)讓制(zhi)備好的LED器(qi)(qi)件(jian)(jian)能順利地被彈(dan)性體(ti)材料(liao)(Elastomer)吸附(fu)并(bing)脫離(li)源基(ji)(ji)底(di)(di)(di)(di)，先需(xu)要(yao)通(tong)過處理LED器(qi)(qi)件(jian)(jian)下(xia)面呈現“鏤空”的狀態，器(qi)(qi)件(jian)(jian)只通(tong)過錨點(dian)(Anchor)和斷(duan)裂(lie)(lie)鏈(Techer)固定在基(ji)(ji)底(di)(di)(di)(di)上面。當噴涂彈(dan)性體(ti)后，彈(dan)性體(ti)會與器(qi)(qi)件(jian)(jian)通(tong)過范德華(hua)力結合，然(ran)后將彈(dan)性體(ti)和基(ji)(ji)底(di)(di)(di)(di)分離(li)，器(qi)(qi)件(jian)(jian)的斷(duan)裂(lie)(lie)鏈發生斷(duan)裂(lie)(lie)，所有的器(qi)(qi)件(jian)(jian)則按照原(yuan)來的陣(zhen)列排布，被轉移(yi)到彈(dan)性體(ti)上面。制(zhi)作好“鏤空”，“錨點(dian)”和“斷(duan)裂(lie)(lie)點(dian)”的基(ji)(ji)底(di)(di)(di)(di)見(jian)下(xia)圖所示(shi)。

　　Rogers, J. A., et al. (2011). Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting, PNAS

　　X-Celeprint在其發表在“2017 IEEE 67th Electronic Components and Technology Conference”上面(mian)的(de)(de)論文，展示了一(yi)些(xie)源(yuan)基板制作的(de)(de)一(yi)些(xie)概念。如下圖(tu)所示，通過對器件底部的(de)(de)一(yi)些(xie)處理，然后(hou)通過刻蝕的(de)(de)方法，可以制作成(cheng)時(shi)候這種轉移方式的(de)(de)器件結構(gou)。但(dan)是詳細(xi)的(de)(de)工藝(yi)，仍然還(huan)有待確認。

　　如下為X-Celeprint公司展示的實例。

　　3.1.2 采(cai)用磁力(li)

　　利用磁力的(de)原理，是在LED器件中(zhong)混入鐵(tie)鈷(gu)鎳(nie)等材料，使其帶上磁性。在抓取(qu)的(de)時候，利用電(dian)磁力控制，達到(dao)轉移(yi)的(de)目的(de)。

　　目前ITRI，PlayNitride在這方面做了(le)大量的工作。

　　3.1.3 采用靜電力(li)

　　Luxvue是蘋果公(gong)司在2016年(nian)收(shou)購(gou)的(de)(de)創業公(gong)司。其采用(yong)的(de)(de)是靜(jing)電(dian)力的(de)(de)peak-place技術(shu)。其具體(ti)的(de)(de)實現細節(jie)我沒有(you)查到(dao)，只有(you)如下的(de)(de)兩個專利或許能透漏(lou)出其細節(jie)的(de)(de)一(yi)(yi)鱗半爪(zhua)。希望后(hou)面能得到(dao)更多的(de)(de)細節(jie)。采用(yong)靜(jing)電(dian)力的(de)(de)方式(shi)，一(yi)(yi)般采用(yong)具有(you)雙極結(jie)構的(de)(de)轉移頭，在轉移過(guo)程中分(fen)布施加正負(fu)(fu)電(dian)壓，當從(cong)襯(chen)底上(shang)抓取LED時，對一(yi)(yi)硅電(dian)極通正電(dian)，LED就會吸附到(dao)轉移頭上(shang)，當需要把LED放到(dao)既定位置時，對另外一(yi)(yi)個硅電(dian)極通負(fu)(fu)電(dian)，轉移即可完成。

　　3.2 自組裝(zhuang)技術

　　美國一(yi)家新創公司SelfArray展示了其(qi)(qi)開發的自組裝方(fang)(fang)式(shi)。首先，其(qi)(qi)將LED外表包(bao)覆一(yi)層熱解石(shi)墨薄(bo)膜，放置(zhi)在(zai)磁(ci)(ci)性(xing)平(ping)臺(tai)(tai)，在(zai)磁(ci)(ci)場引導下LED將快速排(pai)列到(dao)定位。采用這種(zhong)方(fang)(fang)式(shi)，應該(gai)是(shi)先會處理磁(ci)(ci)性(xing)平(ping)臺(tai)(tai)，讓(rang)磁(ci)(ci)性(xing)平(ping)臺(tai)(tai)能(neng)(neng)有設計好(hao)的陣列分布，而(er)分割好(hao)的LED器件，在(zai)磁(ci)(ci)場的作用下能(neng)(neng)快速實現(xian)定位，然后還是(shi)會通(tong)過像PDMS一(yi)類的中間介質，轉移(yi)到(dao)目標基底上(shang)去(qu)。根(gen)據(ju)推(tui)測，這種(zhong)技術(shu)方(fang)(fang)式(shi)的好(hao)處有如下：

　　避(bi)免(mian)對源基板(ban)的器件進行復雜的結構設計去適(shi)應(ying)巨量轉移工藝。

　　因(yin)為LED會批(pi)量切割，因(yin)此可以在轉移前(qian)進行(xing)篩選，先去除不合(he)格的LED。

　　采用磁性自組裝，預計時間會更加(jia)快(kuai)速。

　　源基板(ban)不需要過多考慮(lv)目(mu)標基板(ban)的實(shi)際陣列排布，預期(qi)可以有(you)更大(da)的設計空間(jian)。

　　Selfarray的官方有(you)視頻，大家可以自己(ji)去看一下：//selfarray.com/

　　還有(you)一家利(li)(li)用(yong)流(liu)(liu)體(ti)進行自(zi)組裝裝配的企業是eLux。eLue于(yu)2016年(nian)(nian)在美(mei)國成(cheng)立，eLux與日本的淵(yuan)源很(hen)深，CEO Jong-Jan Lee與CTO Paul Schuele均出自(zi)夏(xia)普美(mei)國實(shi)驗室( Laboratories of America)。2017年(nian)(nian)富(fu)士康通(tong)過其子公司CyberNet Venture Capital向(xiang)其注(zhu)資1000萬美(mei)元，2018年(nian)(nian)有(you)于(yu)群(qun)創(chuang)光電(dian),AOT和(he)夏(xia)普一起，正式收購eLux的全部股權。所謂流(liu)(liu)體(ti)自(zi)組裝，就是利(li)(li)用(yong)流(liu)(liu)體(ti)的力(li)量，讓LED落入做(zuo)好(hao)的特殊結構中，達到自(zi)組裝的效果。

　　3.3 選(xuan)擇(ze)性釋放技術(shu)

　　Uniqarta是一(yi)家英國公司，其(qi)采用其(qi)成為LEAP(Laser-Enabled Advanced Placement)技術。通過激光束(shu)對源基(ji)(ji)底的(de)快速掃描，讓(rang)其(qi)直(zhi)接(jie)脫離(li)源基(ji)(ji)板(ban)而集(ji)成到目標(biao)基(ji)(ji)板(ban)上。對于這種技術的(de)前景，目前仍然(ran)需要更多(duo)技術細節的(de)支持。

Uniqarta's LEAP技術

　　而Coherent的方案與Uniqarta有(you)些類似，但其(qi)也(ye)要用到中(zhong)介轉移的載(zai)(zai)體(ti)，不過對(dui)于載(zai)(zai)體(ti)和(he)源基底的分離，其(qi)采(cai)用的是線激(ji)光束。而將LED器件從(cong)載(zai)(zai)體(ti)轉移到目(mu)標基底，則(ze)采(cai)用了(le)點激(ji)光。

　　3.4 轉印技(ji)術

　　如下為(wei)KIMM公司的轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)印(yin)(yin)技術(shu)(shu)技術(shu)(shu)，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)印(yin)(yin)技術(shu)(shu)通過滾(gun)輪將TFT與LED轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移(yi)到(dao)玻璃基底上(shang)面(mian)。對(dui)于這種技術(shu)(shu)，技術(shu)(shu)難度看(kan)起(qi)來非(fei)常大(da)，特別是在于如果保證生產良率上(shang)面(mian)。

　　4 Micro LED其(qi)它需要關注的問(wen)題

　　除了巨量(liang)(liang)轉移(yi)之(zhi)外，Micro LED的(de)(de)(de)整個工(gong)藝(yi)鏈都需要(yao)投入大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)時間去(qu)予以(yi)改(gai)進和優(you)化。如下圖所示，為Micro LED產品生產的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)鏈，其中就(jiu)涉及到：襯底材料和尺寸(cun)的(de)(de)(de)選擇，外延工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)選擇，彩色(se)實現的(de)(de)(de)方(fang)案，巨量(liang)(liang)轉移(yi)技術(shu)的(de)(de)(de)選擇，缺陷(xian)的(de)(de)(de)檢測和維(wei)修(xiu)和整個工(gong)藝(yi)鏈上(shang)成本的(de)(de)(de)壓縮等(deng)等(deng)。這必將花費(fei)業界大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)時間去(qu)持(chi)續推進。

　　5 總結

　　Micro LED作(zuo)為一種新興的(de)顯(xian)示技(ji)術(shu)，目前在(zai)(zai)業(ye)界得到(dao)了(le)廣(guang)泛的(de)關(guan)注。由(you)于(yu)其采用無機LED發光(guang)，所以較LCD，OLED等(deng)技(ji)術(shu)有(you)獨特(te)的(de)優勢。但是，目前Micro LED收到(dao)一些(xie)瓶頸技(ji)術(shu)的(de)限制(zhi)，特(te)別(bie)是巨量轉移工(gong)藝上，即使業(ye)界能夠在(zai)(zai)有(you)所突破，但要(yao)真正(zheng)提(ti)高良率，降低(di)成(cheng)本(ben)，也需要(yao)花(hua)費(fei)時日(ri)。并(bing)且，整(zheng)個工(gong)藝鏈的(de)完善也非朝日(ri)之功，因(yin)此，Micro LED要(yao)大規(gui)模量產(chan)并(bing)替(ti)代現有(you)產(chan)品(pin)，應該(gai)還需要(yao)時間(jian)。