01

現(xiàn)狀

根據(jù)業(yè)界（2018年）12月27日透露的消息，LG計劃明年（小編注：原文發(fā)布時間為2018年）1月（明天就是1月了）在美國拉斯維加斯的"CES 2019"上展示其全球第一款AM MicroLED。目前還沒有渠道能夠獲知該款產(chǎn)品的具體技術細節(jié)，但確實是值得關注一下。

在此前的的“CES 2018"中，三星已經(jīng)推出其MicroLED電視”THE WALL"，如下圖所示，這款產(chǎn)品的尺寸是146″。

三星 THE WALL

在更早的“CES 2017”上，索尼就推出了以144片MicroLED拼接而成的CLEDIS 顯示器。但無論是這里說到的三星還是索尼的產(chǎn)品，其采用的都是PM（Passive Matrix）技術，其背板技術無論是在其本身工藝上還是在“巨量轉移”上，難度較LG推出的AM（Active Matrix）技術小不少。。

索尼 CLEDIS

那么，MicroLED的產(chǎn)品是不是馬上就會走進我們的生活中呢？這里讓我們來談一談這個技術。

02

什么是MicroLED

顧名思義，MicroLED就是“微”LED，作為一種新顯示技術，與其它顯示技術，比如LCD，OLED，PDP，其核心的不同之處在于其采用無機LED作為發(fā)光像素。對于“Micro”這個概念，到底定義是多少呢？像素尺寸一般要到100μm以下。

TFT-LCD/OLED/MicroLED技術比較

LED并不是一個新事物，作為發(fā)光二極管，其在顯示上的應用本應該是順理成章的事情。但是很長一段時間，除了戶外廣告屏上的應用之外，LED顯示應用一直不能發(fā)展起來，其原因是：

要做到手機屏/電視這種級別的顯示器，LED像素在尺寸上難以做??；

LED外延晶片與顯示驅動工藝不兼容，且需考慮大尺寸顯示的問題，所以針對MicroLED需要開放合適的背板技術；

如何將“巨量”的三色微小LED轉移到制作好驅動電路的基底上去，即“巨量轉移”技術，也是決定MicroLED能否商業(yè)的關鍵。

MicroLED制作圖示

MicroLED難點

03

MicroLED瓶頸——“巨量轉移”技術（Mass Transfer）

如上面所講，制作好的微小的LED需要轉移到做好驅動電路的基底上。想想看，無論是TV還是手機屏，其像素的數(shù)量都是相當巨大的，而像素的尺寸又是那么小，并且顯示產(chǎn)品對于像素錯誤的容忍度也是很低的，沒有人愿意去購買一塊有“亮點”或“暗點”的顯示屏，所以將這些小像素完美地轉移到做好驅動電路的襯底上并實現(xiàn)電路連接是多么困難復雜的技術。實際上，“巨量轉移”確實是目前MicroLED商業(yè)化上面的一大瓶頸技術。其轉移的效率，成功率都決定著商業(yè)化的成功與否。

巨量轉移技術（Mass Transfer）

目前看來，“巨量轉移”都還是一個“量產(chǎn)前”技術，為了實現(xiàn)“巨量轉移”的目標，市面上一些相當不一樣的技術?，F(xiàn)在總結如下：

巨量轉移技術路線

如上圖所示，目前根據(jù)已有的資料調(diào)查顯示，巨量轉移技術按照原理的不一樣，主要分為四個流派：精準抓取，自組裝，選擇性釋放和轉印技術。

但是即使是屬于同一個技術流派，實現(xiàn)的方式也是很有差別，因此很難給出一個精準的劃分。如下列出在巨量轉移上開展開發(fā)的一些廠商：

Luxvue, Cooledge, VueReal, X-Celeprint, ITRI, KIMM, Innovasonic, PlayNitride, ROHINNI, Uniqarta, Optivate, Nth degree, e-Lux, SelfArray

? Pick&Place技術

? 采用范德華力

如下為X-Celeprint的Elastomer Stamp技術，這屬于pick&place陣營的范德華力派。其采用高精度控制的打印頭，進行彈性印模，利用范德華力讓LED黏附在轉移頭上，然后放置到目標襯底片上去。目前采用的彈性體（Elastomer）一般是PDMS。X-Celeprint也稱其技術為Micro-Transfer_Printing（μTP)技術。

X-Celeprint: Elastomer Stamp

要實現(xiàn)這個過程，對于source基板的處理相當關鍵，要讓制備好的LED器件能順利地被彈性體材料（Elastomer）吸附并脫離源基底，先需要通過處理LED器件下面呈現(xiàn)“鏤空”的狀態(tài)，器件只通過錨點（Anchor）和斷裂鏈（Techer）固定在基底上面。當噴涂彈性體后，彈性體會與器件通過范德華力結合，然后將彈性體和基底分離，器件的斷裂鏈發(fā)生斷裂，所有的器件則按照原來的陣列排布，被轉移到彈性體上面。制作好“鏤空”，“錨點”和“斷裂點”的基底見下圖所示。

Rogers, J. A., et al. (2011). Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting, PNAS

X-Celeprint在其發(fā)表在“2017 IEEE 67th Electronic Components and Technology Conference”上面的論文，展示了一些源基板制作的一些概念。如下圖所示，通過對器件底部的一些處理，然后通過刻蝕的方法，可以制作成時候這種轉移方式的器件結構。但是詳細的工藝，仍然還有待確認。

源基底處理

如下為X-Celeprint公司展示的實例。

X-Celeprint展示的實例

? 采用磁力

利用磁力的原理，是在LED器件中混入鐵鈷鎳等材料，使其帶上磁性。在抓取的時候，利用電磁力控制，達到轉移的目的。

目前ITRI，PlayNitride在這方面做了大量的工作。

? 采用靜電力

Luxvue是蘋果公司在2016年收購的創(chuàng)業(yè)公司。其采用的是靜電力的peak-place技術。其具體的實現(xiàn)細節(jié)我沒有查到，只有如下的兩個專利或許能透漏出其細節(jié)的一鱗半爪。希望后面能得到更多的細節(jié)。采用靜電力的方式，一般采用具有雙極結構的轉移頭，在轉移過程中分布施加正負電壓，當從襯底上抓取LED時，對一硅電極通正電，LED就會吸附到轉移頭上，當需要把LED放到既定位置時，對另外一個硅電極通負電，轉移即可完成。

LuxVue專利

LuxVue專利

? 自組裝技術

美國一家新創(chuàng)公司SelfArray展示了其開發(fā)的自組裝方式。首先，其將LED外表包覆一層熱解石墨薄膜，放置在磁性平臺，在磁場引導下LED將快速排列到定位。采用這種方式，應該是先會處理磁性平臺，讓磁性平臺能有設計好的陣列分布，而分割好的LED器件，在磁場的作用下能快速實現(xiàn)定位，然后還是會通過像PDMS一類的中間介質(zhì)，轉移到目標基底上去。根據(jù)推測，這種技術方式的好處有如下：

避免對源基板的器件進行復雜的結構設計去適應巨量轉移工藝。

因為LED會批量切割，因此可以在轉移前進行篩選，先去除不合格的LED。

采用磁性自組裝，預計時間會更加快速。

源基板不需要過多考慮目標基板的實際陣列排布，預期可以有更大的設計空間。

Selfarray的官方有視頻，大家可以自己去看一下。

還有一家利用流體進行自組裝裝配的企業(yè)是eLux。eLue于2016年在美國成立，eLux與日本夏普的淵源很深，CEO Jong-Jan Lee與CTO Paul Schuele均出自夏普美國實驗室（Sharp Laboratories of America）。2017年富士康通過其子公司CyberNet Venture Capital向其注資1000萬美元，2018年有于群創(chuàng)光電,AOT和夏普一起，正式收購eLux的全部股權。所謂流體自組裝，就是利用流體的力量，讓LED落入做好的特殊結構中，達到自組裝的效果。

eLux流體自組裝

? 選擇性釋放技術

Uniqarta是一家英國公司，其采用其成為LEAP(Laser-Enabled Advanced Placement)技術。通過激光束對源基底的快速掃描，讓其直接脫離源基板而集成到目標基板上。對于這種技術的前景，目前仍然需要更多技術細節(jié)的支持。

Uniqarta's LEAP技術

而Coherent的方案與Uniqarta有些類似，但其也要用到中介轉移的載體，不過對于載體和源基底的分離，其采用的是線激光束。而將LED器件從載體轉移到目標基底，則采用了點激光。

Coherent技術方案

? 轉印技術

如下為KIMM公司的轉印技術技術，轉印技術通過滾輪將TFT與LED轉移到玻璃基底上面。對于這種技術，技術難度看起來非常大，特別是在于如果保證生產(chǎn)良率上面。

KIMM公司的轉印技術

Innovasonic公司的轉印技術

04

MicroLED其它需要關注的問題

除了巨量轉移之外，MicroLED的整個工藝鏈都需要投入大量的時間去予以改進和優(yōu)化。如下圖所示，為MicroLED產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝鏈，其中就涉及到：襯底材料和尺寸的選擇，外延工藝的選擇，彩色實現(xiàn)的方案，巨量轉移技術的選擇，缺陷的檢測和維修和整個工藝鏈上成本的壓縮等等。這必將花費業(yè)界大量的時間去持續(xù)推進。

MicroLED工藝鏈

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總結

MicroLED作為一種新興的顯示技術，目前在業(yè)界得到了廣泛的關注。由于其采用無機LED發(fā)光，所以較LCD，OLED等技術有獨特的優(yōu)勢。但是，目前MicroLED收到一些瓶頸技術的限制，特別是巨量轉移工藝上，即使業(yè)界能夠在有所突破，但要真正提高良率，降低成本，也需要花費時日。并且，整個工藝鏈的完善也非朝日之功，因此，MicroLED要大規(guī)模量產(chǎn)并替代現(xiàn)有產(chǎn)品，應該還需要時間。