대만산업연구소가 LED 드라이버 IC 제조사인 Macroblock Technology, PCB 제조사 Xinxing Electronics, 반도체 공장 Nitron Technology와 손을 잡고 4사가 공동 개발한 차세대 디스플레이 기술인 마이크로 LED(Micro LED)를 개발했다. 당사자는 새로운 진전을 이루었습니다. 지난해 세계 최초로 PCB 기판에 직접 전사된 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 시연한 데 이어 1년 뒤 발표된 협력 결과는 'RGB' 풀 컬러를 성공적으로 달성했지만, 작은 기술 뒤에는 해결해야 할 기술적 문제가 있다. 보드 그것은 도전입니다.
빨간색 빛의 수율은 파란색과 녹색 빛만큼 좋지 않으며 구조를 약화시키는 것은 더욱 어렵습니다.
마이크로 LED 기술은 수년 동안 논의되어 왔습니다. 이는 전통적인 제조 프로세스의 전복이 요구되는 산업이며 광범위한 산업이 관여하는 산업이라는 점은 잘 알려져 있습니다. 파괴적 혁신 기술에서는 각 기술 링크마다 해당 분야의 전문가가 돌파하기 어려운 병목 현상이 있습니다. 지난해 대만 산업연구원과 3개 제조업체가 공동 개발한 패시브 매트릭스 구동 초미세 피치 마이크로 LED 디스플레이 모듈은 마이크로 LED 어레이 칩을 PCB 기판에 직접 전사하는 데 성공했지만 풀 RGB 색상에는 빨간색 빛만 부족했습니다. . 많은 노력 끝에 올해 드디어 빨간불이 '빛난다'.
기존 6cm x 6cm 마이크로 LED 디스플레이 모듈과 달리 피치(Pitch)는 800μm 미만, 해상도는 80 x 80픽셀이다. 새로운 모듈 크기는 6cm 700μm 이하이다. , 해상도 96 x 160 픽셀, LED 칩 크기도 100μm 이내입니다. 프런트엔드 프로세스부터 백엔드 전송까지 대만 산업 연구소 전기 광학 연구소의 지능형 응용 마이크로시스템 그룹 부국장인 Fang Yanxiang 박사는 두 가지 주요 기술 문제를 언급했습니다. 하나는 활용도가 부족하다는 것입니다. 빨간불 칩의 수율과 다른 하나는 "약화된 구조"입니다.
2018년에 전시된 초미세 피치 마이크로 LED 디스플레이 모듈은 적색광만 부족해 피치 800μm 미만, 해상도 80x80픽셀이다.
새 버전 2019년 마이크로 LED 디스플레이 모듈의 피치 700μm 미만, 해상도 96x160픽셀의 RGB 구현에 성공했습니다.
"칩 활용도와 수율 측면에서 적색광은 여전히 문제지만, " Fang Yanxiang은 4인치 LED 웨이퍼를 예로 들어 지적했습니다. 웨이퍼에서 외경 2mm를 뺀 후 단일 표준 값에서 사용 가능한 영역의 수율은 99%에 도달할 수 있습니다. 파장(주요 파장, Wd), 구동 전압(순방향 전압, Vf) 또는 역방향 누설(역방향 누설(전류), Ir) 그러나 세 가지 수치 표준을 모두 충족해야 하는 경우 전체 수율은 낮아질 수 있습니다. 특히 적색광은 재료 및 특성에 따라 제한되며 50% 수율도 달성할 수 없습니다.
팡옌샹은 마이크로 LED 공정에서는 가용면적의 수율만 보면 부족하다고 말했다. 간단히 말하면, 대량이송모듈의 이송면적을 6cm라고 가정할 때, 이송이란 전체 웨이퍼 중 특정 블록만이 모든 기준을 만족할 수 없다는 것을 의미하며, 수율이 충분히 안정적이지 않아 이송할 수 있는 면적이 적어진다. 이송되고 웨이퍼 전체의 활용률도 크게 감소합니다. 현재 업계 최고 수준의 기술로 볼 때 웨이퍼 칩의 초고균일성을 달성하기 위해서는 아직 노력의 여지가 많다.
적색광은 소재와 특성의 제약이 있어 청색광, 녹색광에 비해 상대적으로 수율이 낮습니다.
마이크로 LED의 적색광 수율도 개선되어야 할 것입니다. 하지만 구조가 취약한 마이크로 LED는 더욱 찾아보기 어렵다.
대규모 이적 성공의 관건은 구조 약화다. Fang Yanxiang은 제조 과정에서 마이크로 LED 칩을 먼저 실리콘이나 유리로 만든 임시 기판에 접착한 다음 레이저 리프트 오프를 통해 사파이어 기판을 제거한 다음 원래 LED 구조를 뒤집어야 한다고 설명했습니다. 플립칩 방식으로 P형 전극과 N형 전극을 같은 쪽에 배치하는데, 이는 미크론 수준으로 축소된 마이크로 LED의 경우 더욱 어렵습니다.
마이크로 LED가 물질 전달 과정에서 깨지지 않고 임시 기판에서 원활하게 분리될 수 있도록 LED 아래에 중공의 약화된 구조, 즉 마이크론 크기의 구조를 만들어야 합니다. 1μm 미만의 기둥 지지대. 트랜스퍼 모듈이 LED를 위쪽으로 흡수할 때 기둥을 분리하면 마이크로 LED가 임시기판에서 분리된 후 TFT나 PCB 보드에 옮겨져 압착될 수 있는데, 이 단계에서도 LED 자체가 충분히 강한지 테스트하게 된다. 여전히 압력을 견딜 수 있지만 빨간색 빛은 파란색 빛과 녹색 빛보다 상대적으로 더 약하고 깨지기 쉽습니다. 또한 PCB 보드의 거칠기가 크고 상단과 하단의 높이 차이가 더 큽니다. 200μm. 약간의 부적절한 압력은 적색광 전달 성공률을 감소시킬 수 있습니다.
유리기판의 경우 PCB 기판에 비해 거칠기가 크지 않고 마이크로 LED 전사 난이도도 상대적으로 낮다. 지난해 대만 산업연구원은 6cm 3색 마이크로 LED 투명 디스플레이 모듈을 전시했는데, 올해 생산된 마이크로 LED 투명 디스플레이 모듈의 새 버전은 크기가 4.8cm x 4.8cm, 피치가 약 375μm이다. , 120 x 120 픽셀의 해상도로 이전 모델보다 확실히 더 세밀합니다.
마이크로 LED 투명 디스플레이 모듈의 2018년 버전은 피치가 약 750μm, 해상도는 80 x 80 픽셀입니다.
마이크로 LED 투명 디스플레이 모듈의 2019년 버전은 약 375μm 피치, 120 x 120 픽셀 해상도
e스포츠 스크린, AR, 투명 디스플레이 등 3대 애플리케이션에 집중
마이크로 LED는 밝기가 높고, 게이밍 모니터, 증강현실(AR), 투명 디스플레이 등 응용분야에서는 고효율, 저전력, 초고해상도, 긴 수명 등의 특성이 OLED나 LCD보다 유리하다. 또한 대만 산업 연구소에서 개발한 가장 낙관적이고 적극적으로 발전하는 방향입니다.
e스포츠 스크린의 활용을 살펴보면서 팡옌샹은 서브밀리미터 발광다이오드(미니 LED) 기술이 시장에 진출했지만 늘 디스플레이 백라이트로 사용되고, 마이크로 LED는 항상 디스플레이 백라이트로 사용되고 있다고 언급했다. LED는 디스플레이 백라이트로 직접 사용할 수 있습니다. 픽셀 디스플레이에는 백라이트가 필요하지 않습니다. 자체 발광 디스플레이 기술인 미니 LED 또는 OLED와 비교하여 마이크로 LED는 더 높고 순수한 대비, 더 나은 연색성 성능을 제공하며 가장 중요한 재생률 성능에서 OLED보다 우수하며 번인이나 번인 현상이 없습니다. 품질 저하 문제 고급 소비자 시장의 향후 개발 잠재력은 상당히 밝습니다.
대만 산업 연구소의 미니 LED 디스플레이 모듈은 PCB 기판을 사용하며 모듈 크기는 6cm x 6cm, 피치는 800μm 미만, 해상도는 80 x 80 픽셀입니다
언급된 마이크로 LED 애플리케이션 AR의 개발 기회에 대해 Fang Yanxiang은 여러 번 긍정적인 견해를 표명했습니다.
그는 마이크로 LED가 AR 분야의 주류 디스플레이 광원 기술로 발전할 수 있는 기회가 있다고 보고 있지만, 마이크로 LED RGB의 3색 수율 및 효율성 문제 외에도 극복해야 할 기술적 어려움이 여전히 많다고 본다. 단색 마이크로 LED라면 재조정 필요 퀀텀닷(QD) 색변환 소재를 결합하는 방식에는 또 다른 문제도 있다.
게다가 현재 AR 이미징이 직면하고 있는 문제는 시스템 광 도파관(Optical Waveguide)의 흡수율이 매우 높다는 것입니다. 따라서 시스템이 낮은 전력 소비를 요구한다면 Micro LED가 요구하는 밝기는 줄어들게 됩니다. 마이크로 LED는 물론이고 100만 니트까지는 아직 달성하기 어렵습니다. 게다가 성숙한 기술을 갖춘 OLED와 LCD도 이를 달성할 수 없습니다. 게다가 AR 픽셀 밀도는 약 2,000ppi 이상이고 피치는 약 12.8입니다. 마이크로 LED가 기존 공정을 사용하여 생산되면 특정 전력 소비 요구 사항에서는 이미 달성하기가 매우 어렵습니다. 100,000니트.
따라서 LED가 10μm보다 작아지면 밝기는 또 다른 세계가 됩니다. AR에서 LED의 효율을 높이려면 반도체의 구조와 공정을 바꿔야 합니다. 돌파구가 필요하다. "이룰 수 있는 방법이 있다." 비록 AR 애플리케이션이 앞으로 5년 동안 이용 가능하지 않을 수도 있지만, 그는 이것이 실제로 대만에서 발전할 수 있는 마이크로 LED 틈새 시장이라고 믿습니다.
대만산업연구원이 개발한 투명 디스플레이는 패시브형, TFT 프리형으로 주로 3~4인치 모듈 접합 형태로 자동차와 패시브 애플리케이션에 초점을 맞춘다. 투명 디스플레이 차량 애플리케이션의 경우 Fang Yanxiang은 OLED 투명도는 60~70%에 도달할 수 있지만 해상도는 달성하기 어렵고 마이크로 LED 투명도는 70% 이상에 도달할 수 있으며 디스플레이가 상대적으로 더 선명하다고 지적했습니다. 현재 대만 산업연구원은 제조사들과 제품 시험을 진행하고 있으며 관련 애플리케이션을 지속적으로 개발할 예정이다.
Fang Yanxiang은 마이크로 LED가 기술 개발 측면에서 아직 시간이 좀 걸릴 것이라고 솔직하게 말했습니다. 기존 OLED와 LCD 시장에 대한 대체 애플리케이션을 개발하기에는 너무 늦었다면 경쟁 우위를 갖지 못할 수도 있습니다. , 수율이 제한되어 있으며, 원가 절감이 어렵고, 성숙한 기술을 갖춘 LCD 및 OLED와 경쟁하기가 쉽지 않습니다. 그러나 그는 OLED나 LCD가 도달할 수 없는 기술이 Micro LED, 특히 e-스포츠 스크린, AR 및 투명 디스플레이와 같이 기술적 한계가 높은 틈새 응용 분야에 기회가 될 수 있다고 믿으며 이는 대만의 Micro LED 개발에 희망을 줄 수 있습니다.