Проблемы технологии микро-светодиодных дисплеев

В эпоху искусственного интеллекта и больших данных устройства отображения представляют собой уже не простые информационные дисплеи, а интерактивные, высокоточные и иммерсивные терминалы информационного взаимодействия, что выдвигает требования к устройствам отображения, такие как пространственные трехмерные изображения, интерактивные, энергетические -экономичный, тонкий, гибкий, складной и фигурный, большого размера. Так родилась технология отображения Micro-LED. Поскольку игроки отрасли продолжают расширять компоновку, крайне важно разрабатывать новые технологии.

микро светодиодный дисплей, микро светодиодный экран

Что такое микро светодиод?

Технология отображения Micro-LED представляет собой самосветящуюся технологию отображения с помощью массива светодиодных светоизлучающих устройств микроуровня (µLED), интегрированных в подложку драйвера с активной адресацией, для достижения индивидуального управления и освещения, чтобы выводить отображать изображение. Микросветодиодный дисплей имеет много преимуществ, таких как самоподсветка, высокое разрешение, малое время отклика, высокая степень интеграции, высокая надежность и т. д., а также небольшой размер, высокая гибкость, простота разборки и объединения, его можно использовать в любом существующем дисплее. приложений от малого до большого размера. Во многих сценариях применения, по сравнению с жидкокристаллическими дисплеями (LCD) и дисплеями на органических светодиодах (OLED), дисплеи Micro LED могут воспроизводить более превосходный эффект отображения.

Проблемы эпитаксиальной технологии микро-светодиодов

Хотя технология дисплеев Micro-LED быстро развивается, переход от приложений освещения к приложениям для отображения делает их более требовательными и сложными для эпитаксии светодиодов.

  • Выбор материала подложки

Выбор материала подложки и эпитаксиальной технологии оказывает решающее влияние на характеристики устройств Micro-LED. Поскольку микро-светодиодный чип меньше традиционного чипа размером менее 50 мкм, его чрезвычайно высокие требования к производительности и однородности выдвигают более высокие требования и проблемы для выбора подложки и технологии эпитаксии. Применительно к дисплеям с высоким разрешением плотность тока инжекции Micro-LED очень низкая, и особенно заметно неизлучающее соединение, вызванное дефектами, что значительно снижает светоотдачу Micro-LED и, следовательно, Micro-LED. требуются эпитаксиальные пластины с меньшей плотностью дефектов.
Подложки, которые можно использовать в промышленных масштабах, включают подложки из сапфира, SiC и Si, но эти подложки используются в качестве эпитаксии GaN для гетерогенной эпитаксии, которая имеет высокую плотность дислокаций из-за несоответствия решетки и теплового несоответствия между гетерогенной подложкой. и эпитаксиальный слой GaN. По сравнению с гетерогенными подложками, такими как сапфир, SiC и Si, выбор материалов GaN в качестве подложек может значительно улучшить качество кристаллов эпитаксиальных пластин, снизить плотность дислокаций и увеличить срок службы устройства, световую отдачу и рабочую плотность тока устройства. . Однако подготовка монокристаллической подложки GaN очень сложна, подложка GaN очень дорогая, а максимальный размер составляет всего 4 дюйма (10,16 см), поэтому трудно удовлетворить потребности коммерциализации.

  • Контроль однородности длины волны

Технология отображения Micro-LED — это технология самоизлучающего дисплея. В приложениях для отображения с высоким разрешением разница в цветопередаче, вызванная неравномерной длиной волны излучения микро-светодиодов, может сильно повлиять на эффект отображения. Чтобы обеспечить эффект отображения, стандартное отклонение изменения длины волны эпитаксиальных пластин Micro-LED должно контролироваться на уровне 0,8 нм или меньше. Таким образом, контроль равномерности потока воздуха и температуры особенно важен при эпитаксиальном росте квантовых ям InGaN/GaN методом химического осаждения из паровой фазы (MOCVD).

Оптимизация однородности воздушного потока в процессе эпитаксиального роста MOCVD играет решающую роль в улучшении однородности длины волны светодиодов. В настоящее время Prismo UniMax, новейшее отечественное оборудование для микро-МОСГФ, использует технологию зонального контроля температуры для обеспечения баланса температурного поля на всем протяжении эпитаксиального роста и использует ряд технологий контроля деформации, таких как источник МО и однородность воздушного потока, для повышения однородности длины волны светодиодов. эпитаксиальные пластины для удовлетворения спроса на микро-светодиодные дисплеи. Для приложений микро-светодиодов с высокими требованиями к однородности длины волны конструкция графитового лотка может быть оптимизирована, чтобы он имел определенную кривизну, чтобы лучше соответствовать деформации эпитаксиальной пластины в процессе эпитаксиального роста, чтобы добиться дальнейшего улучшения контроля однородности температуры.

  • Контроль дефектов

Дислокации как безызлучательные композитные центры и каналы утечки могут существенно повлиять на работу микросхемы Micro-LED. Из-за небольшого размера Micro-LED и низкой плотности тока инжекции его оптоэлектронные характеристики очень чувствительны к плотности дислокаций. В настоящее время для гетерогенного эпитаксиального роста GaN на сапфировых или кремниевых подложках все чаще применяют технологию узорчатой подложки и технологию буферного слоя для уменьшения плотности дислокаций и улучшения качества кристалла. Технология гомогенной эпитаксии на высококачественной подложке GaN позволяет эффективно снизить плотность дислокаций в эпитаксиальных пластинах светодиодов.

От общего светодиодного освещения до мини-светодиодного дисплея, а затем к микро-светодиодному дисплею размер микросхемы уменьшается, а трудности возрастают. Micro-LED нуждается не только в прорывах в эпитаксиальной технологии, но и в обновлении оборудования MOCVD. В настоящее время Micro-LED зависит от стоимости и доходности. Забегая вперед, до крупномасштабной коммерциализации Micro-LED еще далеко.