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华灿光电加强Micro LED芯片技术研发,助力Mini/Micro LED量产

华灿光电始终专注于LED外延片及芯片技术的研发生产,对Mini/Micro LED技术进行全方位战略部署。那么,随着新型显示时代的到来,华灿光电在Mini/Micro LED芯片制造工艺方面积累了哪些经验?芯片进展和规划如何?

近年来,在产业链持续加码和终端厂商加速布局下,Mini/Micro LED终端产品不断涌现,开始逐步打开广阔的应用空间。但目前Mini/Micro LED尚未进入成熟阶段,若要实现大规模量产,上游芯片技术将是其中一个关键因素。

华灿光电始终专注于LED外延片及芯片技术的研发生产,对Mini/Micro LED技术进行全方位战略部署。那么,随着新型显示时代的到来,华灿光电在Mini/Micro LED芯片制造工艺方面积累了哪些经验?芯片进展和规划如何?

5月24日,华灿光电外延技术开发总监张奕出席2022集邦咨询新型显示产业研讨会,围绕新一代显示用Mini/Micro LED芯片技术,分享华灿光电芯片制造关键技术及解决方案。

华灿光电外延技术开发总监 张奕

Mini/Micro LED未来市场空间广阔

与其他显示技术相比,Mini/Micro LED显示在对比度、响应时间、视角、色域、亮度、功耗效率和分辨率等方面都有比较明显的优势。

张奕认为,目前MiniLED应用呈现出Mini RGB直显和MiniLED背光双轮驱动之势。

MiniLED RGB显示技术作为小间距显示屏的自然延伸,无论是下游应用还是工艺技术均可无缝衔接,有望为LED显示屏注入新的源头活水。在P1.1以下的显示屏应用市场,MiniLED为主流芯片方案。

除直显外,背光应用是MiniLED产业化的另一重要推手。MiniLED背光与Local Dimming结合可以实现超高对比度,进一步降低能耗,还具有宽色域、轻薄化和高亮度的明显优势,适用于电视、平板、电竞显示和车载等领域。

不过,近年来MiniLED背光发展依然面临成本高的难题。对此,张奕表示,随着良率的提高,MiniLED背光显示的成本将以每年15%-20%的幅度下降,能大比例替代现有的LED背光,成为中大尺寸液晶背光显示方案的主流选择。

而Micro LED作为超高清显示的终极技术,未来将应用于电视、手机、AR/VR,车载显示、可穿戴电子和数字显示等应用领域,其中穿戴应用、高端显示应用将是Micro LED的主要切入点。

前瞻性布局MiniLED芯片领域

张奕表示,MiniLED芯片与传统芯片的差异,在于传统的正装芯片转换成了倒装的芯片,倒装芯片在显示应用上具有更低的芯片热阻、更好的视觉一致性、无需金线及更好的可靠性等技术优势。

在倒装芯片的制作中,各种技术十分关键。张奕细致讲解了高可靠性,高亮度的倒装芯片制程、高效钝化层的制作、金属连接层的平滑覆盖、高可靠性的电极、不同电流密度下的光效匹配能力、抗ESD/EOS性能6大技术。

除了上述6大技术,张奕还详细讲解了Sn Bump和True-Color两大MiniLED关键共性技术,以及出光调节设计和高压MiniLED技术。

张奕称,出光调节设计是华灿光电一项关键的MiniLED背光技术。该技术能优化膜层结构设计,调节芯片出光,更易实现超薄设计。而高压MiniLED技术,华灿光电已有6年量产经验以及良好的业绩记录。

产品路线方面,目前,华灿光电的MiniLED直显以4×8为量产主力,3×6也已实现批量生产;MiniLED背光方面,6×20已批量供应战略合作伙伴,高压产品逐步导入,合作定制不同规格多款产品。

华灿光电MiniLED技术及解决方案也已获得了众多行业内龙头企业青睐。例如,媒体资料显示,华为V75 Super智慧屏以及创维创维鸣丽屏Smart MiniLED电视Q72的MiniLED芯片供应商均为华灿光电,侧面印证了华灿光电的技术优势和产品品质。

持续加强Micro LED芯片技术开发

对于Micro LED,张奕表示外延材料的高度一致性、微米级芯片制作的精度控制和良率、巨量转移的高良率、全彩化的有效实现、控制线路,驱动和背板的设计、坏点的有效修复是其技术的关键。

Micro LED外延进展方面,华灿光电目前6英寸平片取得了较好的效果,其中蓝光外延片波长均匀性达0.62nm,绿光外延片波长均匀性达0.8nm。

张奕指出,从MiniLED发展至Micro LED,芯片工艺IC化起着至关重要的作用,制造工艺过程对洁净度要求十分严格。因此,华灿光电专门为Micro LED产线设计了超高洁净度的洁净室。

据介绍,华灿光电拥有超过1,000㎡的百级洁净室,能同时实现R/G/B的芯片制作,拥有亚微米黄光区以及Bonding/LLO/ALD/ICP/Sputter等Micro LED作业设备,可以提供芯片、UBM以及模组制作能力。

通过高精度的生产工艺线,华灿光电形成亚微米工艺线宽控制能力、侧面保护与修复、衬底剥离、金属及多种材料键合、批量测试及光型调控的工艺技术,以及>8um倒装及垂直芯片供应能力(COW/COC)。

工艺控制方面,华灿光电从In Bump、光刻、侧壁和后台四个方面进行优化。张奕称,对于Micro LED来说,尽可能使侧壁垂直和均匀,可以降低边缘效应导致光效降低的问题;台面优化则与可靠性有非常重要的关联。

目前,华灿光电采用的是衬底激光剥离技术,剥离图形化衬底和非图形化衬底均可做到比较高的完整度。

Micro LED缺陷控制水平方面,目前华灿光电可以实现99.99%的良率(20*40um),最高可实现99.999%的良率。

在Micro LED全彩化技术上,张奕介绍介绍了独立三基色LED转移到基板上实现全彩、在特殊基板上生长GaN基的RGB三色LED、将RGB三色LED外延材料垂直键合到一起、利用UV/蓝光LED和量子点/纳米荧光粉实现全彩四种技术。

Micro LED巨量转移技术上,目前业内有静电吸附、电磁吸附、范德瓦尔斯力、流体装配和激光烧灼等主流技术,华灿光电并不拘泥于某一项技术技术,而是积极与厂家合作、自行研发或尝试多种技术。

小结

作为全球领先的全色系显示芯片企业,华灿光电深耕LED芯片行业,在Mini/Micro LED新型显示技术开发和应用上不断取得突破。

目前,华灿光电MiniLED倒装RGB直显芯片已经实现大规模量产;MiniLED背光芯片技术趋于成熟,在平板,大尺寸TV,电竞,车载显示上展现出优势,发展规模将逐步增长。

Micro LED在华灿光电等产业链上下游积极共同努力下,商业化步伐正在逐步加快。张奕表示,目前Micro LED处在方案开发当中,需要上中下游联合开发,未来将从小屏幕穿戴领域和大屏幕高端显示领域优先导入。

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