Kurze Analyse zum Fortschritt laminierter Mikro-LED

Obwohl die Micro-LED-Technologie im Bereich kleiner tragbarer Geräte wie AR, VR und Smartwatches eingesetzt werden kann, gibt es derzeit nur wenige praktische Anwendungen. Nehmen Sie als Beispiel eine AR-Brille. Unvollständigen Statistiken zufolge wird es im Jahr 2022 nur drei Micro-LED-Brillen geben, nämlich die Meta Lens von Li Weike, die Shield von Vuzix und die Datenbrille ESSNZ Berlin von Tooz.

Obwohl sie gegenüber der Micro-OLED-Technologie offensichtlichere Vorteile bietet, ist die Anwendung des Micro-LED-Mikrodisplays nicht reibungslos. Letztendlich besteht das Problem darin, dass die Entwicklung der Micro-LED-Technologie langsam voranschreitet, der Herstellungsprozess noch nicht ausgereift ist, die Produktkosten, die Qualität und die Effizienz des Rotlicht-Chips immer noch Probleme haben und der Vollfarb-Anzeigeeffekt mit hoher Auflösung nahe am Auge ist schwierig zu erreichen, sodass Micro-LED nicht in großem Maßstab im Bereich der Mikroanzeige eingesetzt werden kann.

Dennoch haben LED-Unternehmen und Hochschulen in der Forschung und Entwicklung der Mikro-LED-Technologie nie aufgehört. Durch die Erforschung verschiedener technischer Lösungen verbessern sie schrittweise die Micro-LED-Technologie und beschleunigen und verkürzen den Anwendungsprozess von Micro-LED im Bereich der Mikroanzeige.

Kürzlich gelang einem Forschungsteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein Durchbruch bei der Erforschung der Stacked RGB Micro LED. In Zukunft könnte diese Lösung ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung von Micro-LED-Mikrodisplayanwendungen werden.

Das Forschungsteam hat eine vollfarbige, vertikal laminierte Mikro-LED mit einer Auflösung von bis zu 5.100 ppi und einer Größe von nur 4 μm entwickelt und behauptet, die höchste bisher bekannte Array-Dichte und kleinste Größe zu haben. Die hohe Auflösung und die geringe Größe des Produkts erfüllen die Anwendungsanforderungen von elektronischen Geräten mit augennaher Mikroanzeige.

Die Forschungsergebnisse fördern die Entwicklung und Anwendung laminierter Mikro-LED-Strukturen weiter und wecken auch die Aufmerksamkeit der LED-Industrie auf diese technische Lösung.

Die Besonderheit dieses Schemas besteht insbesondere darin, dass im Vergleich zu dem einzelnen Pixel, das durch die herkömmliche parallele Anordnungsstruktur von RGB-Micro-LED-Chips gebildet wird, die Anwendung des Stapelanordnungsschemas die Größe des Anzeigemoduls reduzieren und gleichzeitig die Bildqualität und -produktion verbessern kann Effizienz des Micro-LED-Displays.

Insbesondere ermöglicht die laminierte Struktur, dass ein einzelnes Pixel weniger Platz einnimmt, wodurch eine höhere Pixeldichte pro Flächeneinheit erreicht wird und somit die Anwendungsanforderungen von Mikrodisplaygeräten für kleine, hochauflösende Anzeigemodule erfüllt werden.

Im Hinblick auf die Produktion werden durch die Anwendung der laminierten Struktur dreifarbige RGB-Chips in einem einzigen Chip integriert, was die Übertragungszeit des Micro-LED-Chips auf das Substrat verkürzt und die Platzierungsgenauigkeit verbessert, wodurch die Produktionseffizienz optimiert wird und Kosten des Micro-LED-Displays.

Durch die Strukturveränderung haben die Herstellung und Anwendung von Micro-LED mehr Möglichkeiten gewonnen. Daher haben sich in den letzten Jahren in- und ausländische Unternehmen, Universitäten und wissenschaftliche Forschungseinrichtungen sukzessive an der Erforschung von Mikro-LEDs mit laminierter Struktur beteiligt und so den kontinuierlichen Fortschritt der Technologie vorangetrieben.

Der Forschung zu laminierten Mikro-LEDs wurde große Aufmerksamkeit gewidmet, und in der in- und ausländischen Forschung und Entwicklung wurden große Anstrengungen unternommen

Laut unvollständigen Statistiken von LEDinside waren in den letzten Jahren LED-Unternehmen im In- und Ausland wie Seoul Weiaosi, Lumens, Sundiode, Nov Technology sowie inländische Forschungsteams der Tsinghua-Universität an der Erforschung laminierter Mikro-LEDs beteiligt:

Großer Stolz von Seoul

Im Jahr 2022 stellte Weimaxo Seoul seine WICOP Pixel-Vollfarb-Einzelchip-Displaytechnologie vor, die eine bleifreie, gekapselte Linsenstruktur mit roten, grünen und blauen (R/G/B) Micro-LED-Chips aufweist, die in einem vertikalen Stapel angeordnet sind .

Die Anwendung der WICOP-Pixel-Technologie reduziert den Produktionsprozess von Micro-LED-Displays auf ein Drittel, verbessert die Ausbeute von Micro-LED, senkt die Herstellungskosten und reduziert die Leuchtfläche von Micro-LED auf ein Drittel der bestehenden Produkte mit flacher Struktur, wodurch tiefe Ergebnisse erzielt werden schwarze Farbe und klares Bild.

Im Februar dieses Jahres präsentierte Weimax Seoul ein Micro-LED-Display auf Basis der WICOP-Pixel-Technologie mit einer Helligkeit von 4000 Nits und erweiterte damit die Anwendung von Micro-LED auf Metaverse-Bereiche wie AR und VR.

Lumen

Anfang dieses Jahres gab Lumens, ein koreanischer LED-Entwickler, bekannt, dass er RGB-Epitaxiewafer für die Mikro-LED-Produktion entwickelt hat. Die einzelnen Epitaxiewafer sind monolithisch und bestehen aus gestapelten RGB-Epitaxiewafern mit drei Lichtfarben. Für rotes LED-Material verwendet Lumens das gleiche Indiumgalliumnitrid-Material wie blaues und grünes Licht, das einfacher zu verarbeiten und laminierte Chips herzustellen ist.

Sonnendiode

Im April 2021 kündigte Sundiode, ein amerikanisches Unternehmen für Mikro-LED-Mikrodisplays, seine proprietäre gestapelte RGB-Mikro-LED-Pixeltechnologie an, die die laminierten RGB-Mikro-LED-Pixel-Arrays auf einem einzelnen Wafer direkt mit einer siliziumbasierten CMOS-Rückwandplatine verbindet.

Im November desselben Jahres zeigte Sundiode laminierte RGB-Micro-LED-Vollfarbdisplays mit CMOS-Backplane-gesteuerter Technologie auf Basis von Aktivmatrix-Silikat und Micro-LED-Chipgrößen von 100 μm, Displaygrößen von 15,4 mm x 8,6 mm und einer Auflösung von 200 PPI.

Anfang 2023 arbeitete Sundiode mit Soft-Epi, einem Entwickler von GaN-Technologie, zusammen, um uns die Entwicklung eines einzelnen Stücks einer vollständigen InGaN-RGB-LED-Struktur auf einem einzigen Saphirwafer zu ermöglichen.

Nov. Technologie

Ende 2022 hat der inländische Micro-LED-Technologieentwickler Nuovision Technology erfolgreich 0,39-Zoll-Micro-LED-Mikrodisplays beleuchtet und seine Produkte wurden mithilfe der WLVSP-Technologie (Wafer Level Vertically Stacked Pixels, vertikal gestapelte Pixel auf Waferebene) entwickelt Lösung.

Tsinghua Universität

Im Mai 2021 entwickelte das Forschungsteam der Abteilung für Elektronikfabriken der Tsinghua-Universität ein Mikro-LED-Gerätearray-Design auf Basis der Mehrschichtfarben Rot, Grün und Blau (RGB).

Mittels Epitaxie-Stripping und Transferdruck werden Dünnschicht-Mikro-LEDs auf Basis verschiedener anorganischer Einkristall-Halbleiterstrukturen der Gruppe III–V, einschließlich InGaP-Rotlicht-LED, InGaN-Grünlicht- und Blaulicht-LED (Größe ~100 μm², Dicke ~5 μm), heterogen integriert , wodurch eine vertikale Stapelstruktur entsteht. Gleichzeitig dient der optische Film mit wellenlängenselektiver Übertragung als Grenzschicht zwischen Micro-LED, was die Lichtausbeute und Strahlungsleistung des Geräts verbessert.

Im Vergleich zur herkömmlichen Side-by-Side-RGB-Gerätestruktur kann die Anzeigeauflösung im Vergleich zur Side-by-Side-Struktur bei gleicher Gerätegröße um das Dreifache verbessert werden, was nicht nur die Lumineszenzleistung des Geräts verbessert, sondern auch reduziert die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit im Vorbereitungsprozess.

Youngwoo DSP

Im Jahr 2021 erhielt Youngwoo DSP, ein südkoreanisches Halbleiterausrüstungsunternehmen, den Zuschlag für ein Regierungsprojekt zur Entwicklung einer neuen Micro-LED-Herstellungstechnologie auf Basis ultrakleiner RGB-Stapelschichten bis Ende 2024. Laut DSP Youngwoo trägt die Technologie zur Verbesserung bei Ausrichtungsgenauigkeit und Pixeldichte für großvolumige Übertragungen bei gleichzeitiger Einsparung von Herstellungszeit und Kostensenkung. Die Produkte können auf Smartwatches, Autos und AR-Geräten angewendet werden.

KAIST

Im Jahr 2020 entwickelte ein Forschungsteam am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) eine Möglichkeit, hochauflösende Micro-LED-Displays herzustellen. Das Team stapelte aktive Schichten aus roten, grünen und blauen LEDs in einem 3D-Raum mithilfe eines Halbleiterstrukturierungsprozesses und einer Isolierfolie mit Filtereigenschaften, um rote und blaue Farbinterferenzen zu beseitigen. Letztlich verfügt das Display über eine hohe Auflösung von mehr als 60,000 Pixeln pro Zoll.

zusammenfassen

Es ist ersichtlich, dass Unternehmen und Universitäten in den letzten Jahren durch die Untersuchung der Schichtstruktur die Helligkeit und Auflösung von Micro-LED-Mikrodisplays verbessert und die Entwicklung von vollfarbigen, hochauflösenden Micro-LED-Mikrodisplays vorangetrieben haben.

Angesichts der bestehenden technischen Schlüsselprobleme von Micro-LED bietet die laminierte Struktur eine praktikable Lösung und eröffnet einen neuen technischen Weg zur Erweiterung der Anwendung der Micro-LED-Technologie im Bereich der Mikroanzeige wie AR/VR.

Die laminierte Micro-LED-Lösung löst jedoch nicht nur die bestehenden Probleme der traditionellen Struktur, sondern bringt auch neue technische Probleme mit sich.

Laut dem Mikro-LED-Technologieanbieter Porotech bedeutet die laminierte Struktur, dass drei Lichtfarben aus unterschiedlichen Höhen auf dem Display emittiert werden, was das optische Design verkompliziert und eine größere Präzision beim Abstand zwischen den LEDs und der Ausrichtung verschiedener Schichten in der Struktur erfordert.

Darüber hinaus sind gestapelte RGB-LED-Farbinterferenzen, eine geringe Lichtausbeute winziger Pixel sowie die Kompatibilität und Effizienz von Rotlichtmaterialien Probleme, mit denen man sich bei der Anwendung des Schemas auseinandersetzen muss.

Analysten von TrendForce Consulting sagten, dass sich die laminierte Micro-LED-Chip-Technologie derzeit in der Entwicklungsphase befinde und aufgrund fehlender Kapazitäten für die Massenproduktionstechnologie nicht in tragbaren Displays eingesetzt werde.

Obwohl es keine tatsächliche Anwendung von Micro-Display-Produkten gibt, sind die oben genannten Unternehmen und Universitäten hinsichtlich der laminierten Technologie optimistisch und glauben, dass die Lösung die Entwicklung von Micro-LED in AR/VR und anderen Bereichen beschleunigen kann.

Daher geht man davon aus, dass die Forschung zur laminierten Micro-LED-Technologie auch in Zukunft nicht aufhören wird. Da Apple, Samsung und andere führende Terminalunternehmen das Layout der Micro-LED-Technologie weiter ausbauen, könnte die Forschung zur Micro-LED-Technologie einschließlich laminierter Struktur rasch vorangetrieben werden und zu einem wichtigen Bindeglied bei der Erforschung der Kommerzialisierung von Micro-LED werden.