金属互联式-被动驱动
被动驱动的 MicroLED显示像素单元需要外部通过对 N/P 电极施加行列扫描信号来实现图像的显示。此结构的单个LED是互相隔离的,因此需要使用 ICP 刻蚀到衬底,由于刻蚀深度达到 5~6μm,后续进行金属连线时,金属线容易在深隔离槽处出现断裂。
单片集成式与晶粒转移式-主动驱动
以主动方式驱动的 MicroLED发光阵列采用单片集成或晶粒转移两种方式进行组装的。
单片集成:LED外延片被制成LED阵列(N×N 个 LED),然后将阵列整体倒装到驱动基板上。这种结构一次可以转移多个LED发光单元,但是它无法解决彩色化问题,而从同一个基底有选择的生长出三种波长的发光材料目前是不现实的。
但晶粒转移技术为彩色化方案提供了可能。与单片集成不同,这种技术将LED刻蚀成单晶粒形状,其中晶粒大小在 1~60μm 之间,结合巨量转移技术进行晶粒到驱动基底的大批量转移并键合。短期由于巨量转移技术尚不成熟,使得这种方式成本比较高。
2. MicroLED显示关键技术和工艺
1)LED器件封装技术
LED器件封装有两条主要技术路线SMD技术路线和 COB 技术路线。SMD(Surface Mounted Devices)技术路线是LED上游厂商完成外延材料和芯片制造,下游厂商完成各种LED器件的封装和LED显示产品的制造。由于SMD 表贴灯珠为分立器件,在形成显示产品的过程中需高温焊接,受热冲击影响,降低可靠性;同时SMD表贴灯珠粘接力差,防护性能弱,在应用过程容易造成损伤,影响产品使用。因此SMD技术路线不适用于小间距LED显示屏的制造。
COB(Chip On Board)技术路线是将驱动 IC 焊接直接焊接在显示基板后表面上,LED晶元固定于显示基板的前表面,薄膜粘贴在显示基板前表面,LED晶元为普通红、绿、蓝LED发光芯片,实现集成封装。由阵列模组、显示单元的高精密度组装实现LED超大屏幕拼接显示。
由于 COB 集成封装技术更易于实现更小点间距、更高像素密度,是 Micro -LED显示产业研究的主要热点方向。
2) 转移技术
目前 MicroLED量产的关键技术便是巨量转移技术,巨量转移指的是通过某种高精度设备将大量 MicroLED晶粒或器件转移到目标基板上或者电路上。
3) 彩色化技术
彩色化是 MicroLED显示商业化的关键技术,现在主要彩色化方式有如下几种:UV/蓝光 LED+发光介质法、三色 RGB 法、透镜合成法。
2.3.2. MiniLED显示
MiniLED是采用 100 微米量级的LED晶体制作的背光模组,介于传统LED与MicroLED之间。保证了体积小的同时,具有异形切割特性,所以在生产难度较低,良率高。
MiniLED和 MicroLED是两种类似的小间距LED显示技术,只是LED芯片尺寸不同。MicroLED的芯片大约在 10μm(0.01mm)量级,而 MiniLED则是在 100μm(0.1mm)量级。由于 MicroLED巨量转移技术还未达到可批量水平,技术门槛相对较低的 MiniLED显示得到了较快的发展。
LED矩阵化和微缩化的效果,除了芯片尺寸的大小,还取决于像素间距。小间距LED显示像素间距在 2.0mm 以内,像素 Pitch 值在 0.9mm 以上的可归类为小间距显示范畴,像素 Pitch 值在 0.9mm 以下转移用 Pick-up 方式的归类为Mini LED,超高密度小间距LED显示屏像素间距能达到 0.8mm 和 0.5mm,目前能做到的最小像素间距在 0.49 mm。
MicroLED需要使用光刻技术的驱动基板,而 MiniLED可以使用光刻技术的驱动基板,也可以使用 BT 板,甚至高精密玻纤板,因此不受面板厂的基板绑定。目前 MiniLED显示产品得到蓬勃发展,索尼、三星及国内一些厂家均展出了 MiniLEDRGB 显示产品,预计 2019 年开始具备量产能力。
2.4. LCD\OLED\ Micro LED\MiniLED显示对比
2.4.1. MicroLED与 MiniLED显示的比较
LEDchip 从现有的 mm 级别,缩小到十分之一的 100mm 级别为 Mini LED,缩小到百分之一的 10mm 级别为 Micro LED。也有人用是使用 SMT 工艺还是使用巨量转移工艺作为 MicroLED与 MiniLED显示的区别。