Die Herausforderungen der Micro-LED-Display-Technologie

Im Zeitalter der künstlichen Intelligenz und Big Data sind Anzeigegeräte keine einfachen Informationsanzeigen mehr, sondern interaktive, hochpräzise und immersive Informationsinteraktionsterminals, die Anforderungen an Anzeigegeräte wie räumliche dreidimensionale Bilder, interaktive Bilder und Energie stellen -sparend, dünn, flexibel, faltbar und lockig und groß. Die Micro-LED-Anzeigetechnologie war geboren. Da die Branchenakteure das Layout immer weiter ausbauen, ist die Entwicklung neuer Technologien von entscheidender Bedeutung.

Mikro-LED-Anzeige, Mikro-LED-Bildschirm

Was ist Micro-LED?

Bei der Micro-LED-Display-Technologie handelt es sich um eine selbstleuchtende Display-Technologie, bei der durch eine Reihe von LED-Lichtemissionsgeräten (μLED) auf Mikroebene, die in das aktive adressierbare Treibersubstrat integriert sind, eine individuelle Steuerung und Beleuchtung für die Ausgabe erreicht wird Bild anzeigen. Das Mikro-LED-Display bietet viele Vorteile wie Selbstbeleuchtung, hohe Auflösung, geringe Reaktionszeit, hohe Integration, hohe Zuverlässigkeit usw. sowie geringe Größe, hohe Flexibilität, einfache Demontage und Zusammenführung und kann in jedem vorhandenen Display verwendet werden Anwendungen von klein bis groß. In vielen Anwendungsszenarien können Micro-LED-Displays im Vergleich zu Flüssigkristalldisplays (LCD) und organischen Leuchtdiodendisplays (OLED) einen besseren Anzeigeeffekt erzielen.

Herausforderungen der Mikro-LED-Epitaxietechnologie

Obwohl sich die Mikro-LED-Anzeigetechnologie rasant weiterentwickelt, wird die LED-Epitaxie durch die Verlagerung von Beleuchtungsanwendungen hin zu Anzeigeanwendungen immer anspruchsvoller und herausfordernder.

  • Auswahl des Substratmaterials

Die Wahl des Substratmaterials und der Epitaxietechnologie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung von Micro-LED-Geräten. Da der Mikro-LED-Chip weniger als 50 μm kleiner als der herkömmliche Chip ist, stellen seine extrem hohen Anforderungen an Ausbeute und Gleichmäßigkeit höhere Anforderungen und Herausforderungen an die Substratauswahl und die Epitaxietechnologie. Bei der Anwendung auf hochauflösende Displays ist die Injektionsstromdichte von Micro-LED sehr gering und die durch Defekte verursachte nichtstrahlende Verbindung ist besonders ausgeprägt, was die Lichtausbeuteeffizienz von Micro-LED und damit von Micro-LED erheblich verringert erfordert epitaktische Wafer mit geringerer Defektdichte.
Zu den Substraten, die im großen Maßstab kommerziell genutzt werden können, gehören Saphir-, SiC- und Si-Substrate. Diese Substrate werden jedoch als GaN-Epitaxie für die heterogene Epitaxie verwendet, die aufgrund der Gitterfehlanpassung und der thermischen Fehlanpassung zwischen den heterogenen Substraten eine hohe Versetzungsdichte aufweist und GaN-Epitaxieschicht. Im Vergleich zu heterogenen Substraten wie Saphir, SiC und Si kann die Wahl von GaN-Materialien als Substrate die Kristallqualität epitaktischer Wafer erheblich verbessern, die Versetzungsdichte verringern und die Lebensdauer, Lichtausbeute und Betriebsstromdichte des Geräts verbessern . Die Herstellung eines GaN-Einkristallsubstrats ist jedoch sehr schwierig, das GaN-Substrat ist sehr teuer und die maximale Größe beträgt nur 4 Zoll (10,16 cm), sodass es schwierig ist, die Anforderungen einer Kommerzialisierung zu erfüllen.

  • Kontrolle der Wellenlängengleichmäßigkeit

Bei der Micro-LED-Display-Technologie handelt es sich um eine selbstemittierende Display-Technologie. Bei hochauflösenden Displayanwendungen kann der Unterschied in der Farbwiedergabe, der durch die ungleichmäßige Emissionswellenlänge von Micro-LEDs verursacht wird, den Anzeigeeffekt stark beeinflussen. Um den Anzeigeeffekt sicherzustellen, muss die Standardabweichung der Wellenlängenvariation von Mikro-LED-Epitaxiewafern auf 0,8 nm oder weniger kontrolliert werden. Daher ist die Kontrolle des Luftstroms und der Temperaturgleichmäßigkeit besonders wichtig beim epitaktischen Wachstum von InGaN/GaN-Quantentöpfen durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD).

Die Optimierung der Gleichmäßigkeit des Luftstroms im epitaktischen MOCVD-Wachstumsprozess spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Gleichmäßigkeit der LED-Wellenlänge. Derzeit nutzt Prismo UniMax, die neueste Mikro-MOCVD-Anlage für den Haushalt, die zonale Temperaturkontrolltechnologie, um das Temperaturfeldgleichgewicht während des epitaktischen Wachstums sicherzustellen, und nutzt eine Reihe von Dehnungskontrolltechnologien wie MO-Quelle und Luftstromgleichmäßigkeit, um die Wellenlängengleichmäßigkeit der LED zu verbessern Epitaxiewafer, um den Bedarf an Mikro-LED-Anzeigen zu decken. Für Mikro-LED-Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Wellenlängengleichmäßigkeit kann das Design der Graphitschale so optimiert werden, dass sie eine bestimmte Krümmung aufweist, die sich besser an die Verwerfung des Epitaxie-Wafers während des epitaktischen Wachstumsprozesses anpasst und so eine weitere Verbesserung der Kontrolle der Temperaturgleichmäßigkeit erreicht.

  • Mängelkontrolle

Versetzungen wie nichtstrahlende Verbundzentren und Leckkanäle können die Leistung der Chip-Mikro-LED erheblich beeinträchtigen. Aufgrund der geringen Größe der Mikro-LED und der geringen Injektionsstromdichte ist ihre optoelektronische Leistung sehr empfindlich gegenüber der Versetzungsdichte. Derzeit werden die strukturierte Substrattechnologie und die Pufferschichttechnologie häufiger für das heterogene epitaktische Wachstum von GaN auf Saphir- oder Siliziumsubstraten eingesetzt, um die Versetzungsdichte zu verringern und die Kristallqualität zu verbessern. Die homogene Epitaxietechnologie auf hochwertigem GaN-Substrat kann die Versetzungsdichte von LED-Epitaxiewafern wirksam reduzieren.

Von der allgemeinen LED-Beleuchtung über Mini-LED-Displays bis hin zu Micro-LED-Displays schrumpft die Chipgröße und die Schwierigkeiten nehmen zu. Mikro-LED braucht nicht nur Durchbrüche in der Epitaxietechnologie, sondern auch die Erneuerung der MOCVD-Ausrüstung ist ebenso wichtig. Derzeit ist Micro-LED von Kosten und Ertrag abhängig, mit Blick auf die Zukunft ist die groß angelegte Kommerzialisierung von Micro-LED jedoch noch ein langer Weg.