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环球UG手机版下载:那边有吃烧饼不掉芝麻的?论Micro LED三大挑战

日期:2020-07-02 浏览:

Micro LED照旧会找到它安居乐业的处所,如智妙手表、AR、VR等利基型产物,但大概不会在中大型的显示器上。(示意图,非Micro LED产物)Unsplash

在小我私家先前的文章中,曾说过Micro LED是个终极的显示器,它不需要背光,不需要彩色滤光片,不需要液晶来节制光的输出,虽然也就没有了偏光片。相较于OLED,Micro LED自己是无机物,在建造及利用进程中,是不需要担忧水及氧气的侵袭。而LED红蓝绿三原色的光谱又窄,有绝佳的色度及饱和度。最后一个优势就是省电了,尤其对付携带式产物更是重要,

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,因此没有任何一种显示器可以或许望其项背。

然而各人也都知道Micro LED最大的罩门在于巨量转移(mass transfer),巨量转移已被研究高出十年,用尽各类要领,但到底有没有解,并到达经济的出产局限?也就是有没有步伐在吃烧饼的时候,可以不掉芝麻?以下是小我私家的一些观点。

在一个4K 65寸的显示器,或许需要转移2,500万颗的Micro LED,而每颗的边长在10~20微米。这些数字相较于最先端的半导体技能,如5纳米制程及数十亿颗晶体管做在一个芯片上,一点都不惊人。然而岂论就半导体以及显示器产业,所有主要的制程都是晶圆及面板在绝对静止的情况下完成的。可是Micro LED巨量转移需要完成抓取、移动及安排三个动态的进程,而一次的抓取需要10万颗以上。动态的进程中,机台及环境的各项参数是很难把握并且随时在改观。

Micro LED的巨量转移,又得需要别离转移红蓝绿三种差异颜色的LED芯片,这又使得坚苦度酿成了3次方倍,而不是3倍。笔者在美国当研究生时,有时为了紧密的微影尝试,必需比及夜深人静时,修建物中没人在走动才气举办。

在无法到达百分百的巨量转移条件下,修补势必是无可制止的。固然也有不少有创意的修补要领被提出,但这些都是本钱,并且所费不赀。几年前曾有单元提出只巨量转移蓝光LED,而操作绿色及赤色萤光粉涂布在蓝光LED上,如此就可以完成红蓝绿三原色的Micro LED,同时也增加了巨量转移的乐成率,以及淘汰修补的本钱。然而将萤光粉直接涂布在LED上,是会受到热影响而让萤光粉发生劣化,靠得住度是个问题

Micro LED的第二个挑战是半导体磊晶的匀称性。LED需将差异的原子生长在蓝宝石(sapphire)或砷化镓(GaAs)的基板上,有时需将3种甚至4种原子,依照牢靠的比例,一层一层地生长在基板上。这个进程都在1,000度以上的高温,并殽杂了5、6种的气体举办化学回响。若个中四元化合物的一个元素的构成偏离了1%,会造成10几纳米波长的偏移。

在电子讯号的世界里,电压及电流相当水平的偏移,凡是是可以被接管的。可是对付显示器而言,人的眼睛长短常敏捷,稍为的色偏很容易被察觉出来的。这也是为什么在中大尺寸显示器上,建造上仍习惯回收彩色滤光片,如三星前阵子提出的量子点(QD)滤光片,因这样对付颜色的匀称性较容易把握。

Micro LED的第三个挑战是放大(scale up)。我们都知道放大是商品化进程中很重要的一环,以到达经济局限而且低落本钱。IC晶圆制造及面板显示产业都是依靠放大来不绝低落本钱。IC晶圆制造在微缩进程中,固然有相当的成本投入,可是因为微小化,每片晶圆产出晶粒的数目变多了,因此每一个技能世代也都有三成阁下的本钱下降。面板业也是依靠不绝加大玻璃板的面积,使得在沟通的建造流程中,产出更多的面板而低落本钱。

可是Micro LED却很难有scale up的空间。首先蓝宝石基板因为晶体布局的干系,很难有6寸以上晶圆的产出。再者10~20微米的Micro LED,已没有空间做更进一步的微缩,因为再继承缩小,附近的暗区(dark area)将导致没有足够光源的发生。最后巨量转移是Micro LED的要害,而这部门根基上是一个封装业,要多一倍的产能,就需要多一倍的成本支出。所以基板无法加大,尺寸无法缩小,再加上要害制程无法有效放大,这就是Micro LED在商品化进程中最大的挑战。

Micro LED照旧会找到它安居乐业的处所,究竟是受人如此的青睐,尤其在小尺寸可携式的显示器,如智妙手表、AR、VR等利基型产物,但不会在中大型的显示器上。我曾多次实验在吃烧饼的时候不掉芝麻,但都没有乐成过!