Les défis de la technologie d'affichage Micro LED

À l'ère de l'intelligence artificielle et du big data, les dispositifs d'affichage ne sont plus de simples afficheurs d'informations, mais des bornes d'interaction d'informations interactives, haute-fidélité et immersives, qui mettent en avant des exigences pour les dispositifs d'affichage tels que des images tridimensionnelles spatiales, interactives, énergétiques -saving, mince, flexible, pliable et bouclé, et de grande taille. La technologie d'affichage Micro-LED est née. Les acteurs de l'industrie continuant d'augmenter l'aménagement, il est crucial de développer de nouvelles technologies.

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Qu'est-ce qu'une Micro LED ?

La technologie d'affichage Micro-LED est une technologie d'affichage auto-lumineuse, grâce à la gamme de dispositifs électroluminescents LED à micro-niveau (μLED) intégrés dans le substrat de pilote adressable actif, afin d'obtenir un contrôle et un éclairage individuels, de manière à produire le afficher l'image. L'écran micro-LED présente de nombreux avantages tels que l'auto-éclairage, la haute résolution, le faible temps de réponse, l'intégration élevée, la fiabilité élevée, etc. applications de petite à grande taille. Dans de nombreux scénarios d'application, par rapport aux écrans à cristaux liquides (LCD) et aux écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED), les écrans Micro LED peuvent jouer un effet d'affichage plus excellent.

Défis de la technologie épitaxiale des micro-LED

Bien que la technologie d'affichage Micro-LED se développe rapidement, le passage des applications d'éclairage aux applications d'affichage rend l'épitaxie LED plus exigeante et plus difficile.

  • Sélection du matériau de substrat

Le choix du matériau du substrat et de la technologie épitaxiale a un impact critique sur les performances des dispositifs Micro-LED. Étant donné que la puce micro-LED est plus petite que la puce traditionnelle inférieure à 50 μm, ses exigences de rendement et d'uniformité extrêmement élevées posent des exigences et des défis plus élevés pour la sélection du substrat et la technologie d'épitaxie. Lorsqu'elle est appliquée à des écrans haute résolution, la densité de courant d'injection de Micro-LED est très faible et le composé non radiatif causé par des défauts est particulièrement important, ce qui réduit considérablement l'efficacité de sortie de lumière de Micro-LED, et donc Micro-LED nécessite des tranches épitaxiales avec une densité de défauts plus faible.
Les substrats qui peuvent être utilisés commercialement à grande échelle comprennent les substrats de saphir, de SiC et de Si, mais ces substrats sont utilisés comme épitaxie GaN pour l'épitaxie hétérogène, qui a une densité de dislocation élevée en raison de l'inadéquation du réseau et de l'inadéquation thermique entre le substrat hétérogène et couche épitaxiale de GaN. Par rapport aux substrats hétérogènes tels que le saphir, le SiC et le Si, le choix de matériaux GaN comme substrats peut grandement améliorer la qualité cristalline des tranches épitaxiales, réduire la densité de dislocation et améliorer la durée de vie de l'appareil, l'efficacité lumineuse et la densité de courant de fonctionnement de l'appareil. . Cependant, la préparation du substrat monocristallin GaN est très difficile, le substrat GaN est très coûteux et la taille maximale de seulement 4 pouces (10,16 cm), il est donc difficile de répondre aux besoins de commercialisation.

  • Contrôle de l'uniformité de la longueur d'onde

La technologie d'affichage Micro-LED est une technologie d'affichage à émission automatique. Dans les applications d'affichage haute résolution, la différence de rendu des couleurs causée par la longueur d'onde d'émission inégale des micro-LED peut grandement affecter l'effet d'affichage. Pour garantir l'effet d'affichage, l'écart type de la variation de longueur d'onde des tranches épitaxiales Micro-LED doit être contrôlé à 0,8 nm ou moins. Par conséquent, le contrôle de l'uniformité du flux d'air et de la température est particulièrement important dans la croissance épitaxiale des puits quantiques InGaN/GaN par dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).

L'optimisation de l'uniformité du flux d'air dans le processus de croissance épitaxiale MOCVD joue un rôle crucial dans l'amélioration de l'uniformité de la longueur d'onde des LED. À l'heure actuelle, Prismo UniMax, le dernier équipement micro MOCVD domestique, adopte la technologie de contrôle de la température zonale pour assurer l'équilibre du champ de température tout au long de la croissance épitaxiale et utilise une série de technologies de contrôle de la contrainte telles que la source MO et l'uniformité du flux d'air pour améliorer l'uniformité de la longueur d'onde des LED. plaquettes épitaxiales pour répondre à la demande d'affichage micro-LED. Pour les applications micro-LED avec des exigences élevées en matière d'uniformité de la longueur d'onde, la conception du plateau en graphite peut être optimisée pour lui donner une certaine courbure afin de mieux correspondre au gauchissement de la plaquette épitaxiale pendant le processus de croissance épitaxiale afin d'améliorer davantage le contrôle de l'uniformité de la température.

  • Contrôle des défauts

Les dislocations en tant que centres composites non radiatifs et canaux de fuite peuvent affecter de manière significative les performances de la puce Micro-LED. En raison de la petite taille de la Micro-LED et de la faible densité de courant d'injection, ses performances optoélectroniques sont très sensibles à la densité de dislocation. Actuellement, la technologie de substrat à motifs et la technologie de couche tampon sont plus souvent appliquées à la croissance épitaxiale hétérogène de GaN sur des substrats de saphir ou de silicium pour réduire la densité de dislocation et améliorer la qualité cristalline. La technologie d'épitaxie homogène sur un substrat GaN de haute qualité peut réduire efficacement la densité de dislocation des plaquettes épitaxiales LED.

De l'éclairage LED général à l'affichage Mini-LED puis à l'affichage Micro-LED, la taille de la puce diminue et les difficultés augmentent. La micro-LED a non seulement besoin de percées dans la technologie épitaxiale, mais le renouvellement des équipements MOCVD est également important. À l'heure actuelle, Micro-LED est soumise au coût et au rendement, à l'avenir, la commercialisation à grande échelle de Micro-LED a encore un long chemin à parcourir.