近日，由半導體產業網、中國半導體照明網主辦的2021 Mini/Micro-LED顯示技術商業化應用論壇成功召開。論壇由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導，與2021寧波國際照明展覽會&第三代半導體技術應用創新展同期舉辦。

 

論壇期間，華燦光電股份有限公司外延技術開發經理張奕博士分享了用于“顯示的新一代LED芯片技術研究與展望”主題報告，詳細分享了Mini/Micro LED應用與市場趨勢以及芯片技術的研究與展望。

LED自發光技術發展到現在，焦點多集中于Mini&Micro，LED自發光顯示微縮化的核心是Mini/Micro LED芯片。

 

 

Mini/Micro和其他顯示技術相比在對比度、響應時間、分辨率、視角、色域、亮度、功耗效率等方面都有比較明顯的優勢。

 

Mini LED RGB顯示技術作為小間距顯示屏的自然延伸，無論是下游應用還是工藝技術均可無縫銜接，有望為LED顯示屏注入新的源頭活水。P1.1以下的顯示屏應用，Mini LED 為主流芯片方案。

 

隨著LED顯示屏于娛樂、零售，遠程會議，教育、醫療、安防等市場需求增加，小間距、超小間距顯示屏景氣度持續向好。有研究顯示，全球LED小間距市場預估2019~2023年CAGR達27%，繼續保 持高速增長，未來幾年P1.1以下的產品將最具成長動能，預估 2019~2023 年的 CAGR 達58%，2023年市場規模預估將達到19.56億美元。

 

張奕認為Micro LED是超高清顯示的終極技術，Micro LED顯示將應用于電視、手機、AR/VR，車載顯示、可穿戴電子、數字顯示（商業廣告與顯示等），預估2024年在TV以及IT顯示器應用上，Micro LED 片量將有快速增長。2024年在TV應用上， Micro LED 芯片產值將達到21億美元。

 

背光應用是Mini LED產業化的另一重要推手，Mini LED背光顯示的優勢包括精細的Local Dimming可以實現超高對比度(1000000:1)；RGB三色背光方案可實現寬色域，色彩的鮮艷度媲美OLED；減少光學混光距離（OD），降低屏幕厚度實現超薄化，在輕薄的便攜式消費電子中應用廣闊；散熱均勻，傳統分立LED器件方案無法做到的，可以實現高亮度（＞1000nit），HDR成為可能。

Mini LED背光基本原理

 

高品質顯示要求精細的Local Dimming分區，更精細的分區要求多而小的發光源，高密Mini LED陣列是最優選擇。

 

從市場角度來看，隨著良率的提高Mini LED背光顯示的成本將以每年15-20%的幅度下降，將大比例替代現有的 LED 背光，成為大尺寸液晶背光顯示方案的主流選擇；預估2025年MiniLED背光芯片市場規模將達到14.3億美元，其中用于數字顯示的芯片產值將達到6.14億美元，其次為IT產品及TV顯示，產值均超過3億美金。

 

Mini LED為巨量轉移技術的集成提供了可能，結合N合1或COB封裝，提供了更高顯示密度的解決方案，P1.0以下的顯屏應用，Mini RGB芯片將逐漸占據主流。

華燦背光Mini LED技術

 

報告中，張奕介紹了當前華燦背光Mini LED關鍵技術的出光調節設計，其關鍵共性技術具有高可靠性、高亮度的倒裝芯片結構，高效鈍化層的制作，金屬連接層的平滑覆蓋，高可靠性的電極等特點。

 

華燦R/G/B Mini LED關鍵共性技術的Mura效應是COB封裝形式中常見的顯示異常；華燦通過特有的混編技術，可以消除COB應用情況下的Mura效應。

 

免錫膏封裝芯片方案，可以隨著芯片尺寸的持續減小，免錫膏方案將成為提高良率降低成本的關鍵；華燦可以將錫球直接制作在Mini LED 芯片電極上。

華燦Mini LED量產路線圖

 

Micro LED的外延技術關鍵涉及波長均勻性一致性、缺陷和Particle的控制、外延面積的有效利用。芯片技術關鍵涉及Sub微米級的工藝線寬控制、芯片側面漏電保護、襯底剝離技術

（批量芯片轉移）、陣列鍵合技術（陣列轉移鍵合）、Micro LED的光形與取光等。

 

華燦Micro LED的外延進展

 

報告中分享了華燦微米級工藝線寬控制、華燦Micro LED的巨量測試效果、華燦襯底激光剝離技術、紅光Micro LED效率提升進展、華燦Micro LED缺陷控制水平。

華燦Micro LED技術節點路線圖

LED微顯示技術對比

Mini LED背光技術挑戰