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                激光工艺在MicroLED显示屏生产的◆运用
                文章来源:本站编辑 发布时间:2022-05-18 13:57:12 浏览次数:

                MicroLED的潜力与挑战

                     MicroLED(μLED)是一↑类新兴器件,具有打造未来显示屏的巨大潜力,十分值得期待。这些器件通常基于氮化镓(GaN),目前的尺寸在 20~50μm 范围内,并有望缩小到 10μm 或更小。在蓝宝石晶元生长基板上使∩用现有的GaN制造技术,能够产出几个微米间距的高密度μLED。


                     微米尺寸、高亮度和高制造密度的结合,使μLED极大■地拓展显示屏市场,使其不局限于目前使用的 OLED 和 LCD 技术。例如,μLED 可为 AR/VR 应用创建微型(例如,<1")高清显「示屏。与此同时,它们也可用于室内和室外的超大尺寸显示屏。


                     使用 μLED能够以高性价比生产大型∏显示屏,因为随着芯片尺寸的缩小,给定尺寸晶元上生长的芯片数量将大大增加。因此,对于像素间距比芯片尺寸大得多的大型显示屏,影响显示屏成本的主要因素将变为像素总数。相反,对OLED 和其他☆技术而言,影响显示屏成本的主要因素是显示屏面积。

                图片

                                         图 1:大型直视 MicroLED 显示屏图示。

                      但是,在广泛部署 μLED 之前,有几项技术挑战需要克服。一是从外延片分离晶粒,二是以微米级的精度和可靠性将晶粒传送到基板。并且,这些〖工艺必须与维修/更换方案兼容,以解决不可避免的瑕疵晶粒问题。同时,它们必须与自动化兼容并确保高产出,因为 LED 行业的目标是将当前的总体成本降低 20 倍。μLED顺应了微型化趋势,不需√要为减小尺寸而耗费大量成本改进工具。


                激光工艺背景

                     具有纳秒脉冲持续时间的高能紫外光激光,用于激光加工有多项独特优势,可以应对μLED加工过程中的挑战。短波长紫外光可以直接烧蚀界面和表面的材料薄层,而不会深入到材料中。结合较窄的脉冲○宽度,这种冷光烧蚀工艺可以避免引起热冲击和对底层材料的损坏。高脉冲能量具有独特的多用途工艺优势,由于光束可用于投射光掩膜,因此每个脉冲可以处理々数百甚至数千个晶粒。因此,显示屏行业广泛使用这些类型的激光器作为批量生产工具,来生产用于 OLED 和高性能 LCD 显示屏的 TFT 硅背板——毫无疑问,下一代 μLED显示屏也会继续采用这♀一技术。


                目前,激光工艺为 μLED 显示屏生产带来的优势包括:

                • 激光◥剥离技术(LLO)将成品 μLED 晶粒从蓝宝石外延片剥离;

                • μLED 的激光修复功能可以解决良率★问题并降低缺陷率;

                • 准分子激光退火(ELA)用于制造 LTPS-TFT 背板;

                • 按不同的聚合程度进行激光切割。


                以下是其中一些领域的最新重要发展


                      激光剥离技术(LLO)可以将成品▆ μLED 晶粒从蓝宝石外延片剥离,通常将蓝宝石作为最佳生长基板来批量制造 GaN μLED。但是,随后必须将薄LED 与蓝宝石分开,以便为垂直△结构 LED 创建第二个接触点。此外,对于下游加工过程而言,蓝宝石体积过于庞大ㄨ,其厚度是 μLED 芯片的50~100倍。这就需要从蓝宝石基板上移走高密度 μLED,并将其转移到临时载体上。


                                                                                                     图片

                    

                                                                                                                                                                  图 2:用于从蓝宝石晶外延片上剥离 GaN 膜的 LLO 工艺示意图。

                激光微精细加工工艺技术主要∩是利用激光束与物质相互№作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。它具有精准对位(加工精度可达0.01mm)、激光切◆割的切割面无毛刺、激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中的★特点↓。“精准对位,一次扫描”是最近的一项→技术进步,它消除了激光线边缘上的芯片被部分照亮的可能性。精细对准是使用闭环的智能视觉系统实现的,该系统使用芯片的棋盘图案使晶元相对¤于光束对准。这样可以确保激光场的边缘始终与走道的中间重合,并且永远不会横穿芯片。


                 在激光微精细加工工艺中,将紫外光激光束通过光掩膜投射到蓝宝♂石晶元之前,会将其形状改变为具有“平顶”的矩ω 形光束。这种均匀的强度可以确保在加工々区域内的每个点上施加相同的力。光学器件经过配置,使得每个高能脉冲都会剥离大面积芯片。激光微精细加工工艺在LLO 中应用高能◥量、紫外光准分子激光脉冲,因此具备这种独特的多用途优势。


                激光微精细加工工艺还有其他几个特性也对其运作十分关键。例如,即使贴附在载↙体上的晶粒与TFT基板之间的间⊙隙接近于零,也必须管理和控制冲力,以成功转移□每个晶粒,同时确保放置准确且无损坏。具体而言,必须在整个显示屏上优化力的大小和方向,并保持一致,以便确保传输工艺质量。

                      激光微精细加工工艺可以轻松支持比←目前试生产更小的晶粒(<5μm)和更狭窄的间距。实际上,由于紫外光波长较短,将来可以实现微米级分辨率。较小的晶粒所需的只是一个不同的投影掩膜。该工艺㊣ 的第一步是在晶元上找到并去】除缺陷晶粒。但是,这样会在临时载体上留下空缺(原本№由缺陷晶粒所占据)。因此,必须在最终基板上重新填充这些空缺。将该工艺仅应用于选定区域,或仅应用于单个晶粒,就可以在LLO之前从晶元上去除缺陷晶粒。然后,每个晶元上去除的晶粒会形成一张地图,并进△一步形成基板上缺失晶粒的地图。


                      MicroLED是一项激动人心的开发技术,可以拓展微型和大型显示屏的性能和应用范围,使用紫外光激光束的两种多用途工艺已经在试验线证明了其∞强大的功能。更重要的〗是,激光微精细加工工艺是可扩展的,可以№对应越来越小的Micro LED芯片的趋势,而无需进行成本高昂的再投资或工艺更换,符合当今和未来精确发展要求。


                      本文主要讲述了激光工艺在MicroLED显示屏生产的运用, 武汉博联特是激⌒ 光精密加工及其自动化装备的领导者,在自主研发产品的路上坚持不懈,坚持以优质的产品开拓市场,赢得客户赢得信任,在激光加工工艺、紫外激光打■标等方面有着丰富的经验。


                  


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