2019年美國拉斯維加斯“First Look”活動期間，三星發表了全新的模塊化75英寸4K分辨率Micro LED顯示器：The Window。與(yu) 三星在2018年CES展會(hui) 上亮相的“The Wall”相比，“The Window”擁有更高密度的芯片、更佳的分辨率，展品一出，驚豔四座，引發業(ye) 內(nei) 關(guan) 注和討論。當下，Micro LED顯示技術處於(yu) 蓬勃發展階段，並正往市場應用上靠攏，未來可期。

Micro LED知識講堂

Micro LED顯示的結構是微型化LED陣列。目前，單個(ge) Micro LED芯片的尺寸可以做到10μm以下，為(wei) 常規LED尺寸大小的1％。每一個(ge) Micro LED可視為(wei) 一個(ge) 像素，每個(ge) 像素可以實現定址控製、單獨驅動自發光。在結構上，Micro LED是一個(ge) 由P型GaN材料和N型GaN材料相互緊密接觸時形成的P－N結麵接觸型二極管。當在P－N結兩(liang) 側(ce) 施加一個(ge) 正向電壓，即對P型GaN一側(ce) 施加正壓，而對N型GaN一側(ce) 施加負壓時，就可以使得P－N結兩(liang) 側(ce) 的載流子能夠容易地相互移動，進而發生電子空穴的輻射複合，產(chan) 生光出射。MicroLED陣列經由垂直交錯的正、負柵狀電極連結每一顆MicroLED的正、負極，通過過電極線的依序通電，以掃描方式點亮MicroLED以顯示影像。

由於(yu) Micro LED芯片特殊的結構特點和發光原理，基於(yu) Micro LED芯片的顯示屏具有高像素、高色彩飽和度、低功耗、高亮度、快速反應、長壽命等顯著優(you) 點。在顯示質量方麵，Micro LED單個(ge) 芯片大小可至10μm以下，因此Micro LED顯示屏可以集成極高的像素密度。根據相關(guan) 數據顯示，目前市場上搭載OLED屏幕的iphoness X像素密度為(wei) 458ppi，而Micro－LED顯示可達到2000ppi以上；在性能方麵，Micro LED由無機材料構成，相比於(yu) OLED易燒屏的有機發光材料，Micro LED屏的使用壽命會(hui) 更久；在技術層麵，Micro LED顯示為(wei) 單點驅動自發光技術，擁有納秒（ns）級的超快反應速度和效率。例如在VR行業(ye) 中的應用，由於(yu) Micro LED響應速度極快，可以有效解決(jue) 拖影、延遲問題，消除VR使用者的暈眩感，可大幅提高沉浸感、提升用戶體(ti) 驗；在能耗方麵，以P－N結為(wei) 典型結構的Micro LED有著高亮度、低能耗的特點，能提高可穿戴設備的續航時間。

正是因為(wei) 具備如此優(you) 異的性能，吸引了三星、LG、索尼、京東(dong) 方、華星等麵板廠商積極地進行技術研發儲(chu) 備，Micro LED顯示技術正在迅速發展。

Micro LED顯示中的關(guan) 鍵激光剝離技術

Micro LED顯示擁有優(you) 越的性能，但是在技術層麵還有待突破，其中一項關(guan) 鍵技術就是外延襯底的剝離。基於(yu) GaN發光材料的Micro LED芯片，由於(yu) GaN與(yu) 藍寶石晶格失配度較低且價(jia) 格低廉，所以藍寶石襯底成為(wei) 外延生長GaN材料的主流襯底。但是，藍寶石襯底的不導電性、差導熱性影響著Micro LED器件的發光效率；同時，脆性材料藍寶石不利於(yu) Micro LED在柔性顯示方向的運用，基於(yu) 以上原因及Micro LED顯示本身分辨率高、亮度高、對比度高等優(you) 勢特點，激光剝離藍寶石是必要且關(guan) 鍵的環節，且激光剝離技術更能凸顯Micro LED的優(you) 勢。

激光剝離環節實質上是一個(ge) 單脈衝(chong) 掃描的過程，因此對激光束的均勻度和穩定性有極高的要求。正是由於(yu) 對激光技術和工藝穩定性的極高要求，目前全球擁有該項技術並能用於(yu) 穩定生產(chan) 的企業(ye) 不多，現階段國內(nei) 以大族激光為(wei) 唯一用於(yu) 穩定生產(chan) 的代表。

激光剝離技術通過利用高能脈衝(chong) 激光束穿透藍寶石基板，光子能量介於(yu) 藍寶石帶隙和GaN帶隙之間，對藍寶石襯底與(yu) 外延生長的GaN材料的交界麵進行均勻掃描；GaN層大量吸收光子能量，並分解形成液態Ga和氮氣，則可以實現Al2O3襯底和GaN薄膜或GaN－LED芯片的分離，使得幾乎可以在不使用外力的情況下，實現藍寶石襯底的剝離。

大族顯視與(yu) 半導體(ti) 從(cong) 2013年便開始對激光剝離（Laser Lift Off，簡稱LLO）技術進行研發及技術儲(chu) 備，針對GaN基Micro LED和垂直結構LED晶圓藍寶石襯底的剝離，成功研發並推出全自動LLO激光剝離設備。

設備采用全固態半導體(ti) （DPSS）激光器作為(wei) 光源，自主研發的266nm波長可用於(yu) 穩定生產(chan) 的激光倍頻模組，具有穩定周期長、維護成本低的優(you) 點；激光光束、功率穩定，激光效率遠高於(yu) 國外的準分子設備，優(you) 越的加工性能尤其對於(yu) 一些特殊的外延襯底（如圖形化藍寶石襯底等）的剝離表現優(you) 異；聚焦焦深長達1000μm，對於(yu) 有翹曲的晶圓，在一定範圍內(nei) 也可保證很穩定的剝離效果；設備穩定性好，可全自動上下料、24小時持續生產(chan) ，大幅節省人力成本；加工幅麵大，可選擇性加工2～6寸晶圓，並搭載高精度CCD相機，能精準實現區域剝離；加工效率高，以4寸晶圓為(wei) 例，單片加工完成隻需140秒左右，而傳(chuan) 統準分子設備需要300秒以上。優(you) 異的性能表現使得設備已在行業(ye) 內(nei) 多家光電公司、研究所和高校通過性能驗證並穩定運行。

大族自主研發的全自動激光剝離設備

傳(chuan) 統LED垂直芯片的激光玻璃後效果

Micro LED激光剝離後效果圖

這些年來，大族顯視與(yu) 半導體(ti) 在LLO激光剝離技術領域內(nei) 不斷積累行業(ye) 經驗、完善技術儲(chu) 備，持續改進並優(you) 化工藝，積極進行設備更新換代，使得技術與(yu) 設備具備核心競爭(zheng) 力；同時，大族顯視與(yu) 半導體(ti) 還提交了激光剝離技術、設備整機相關(guan) 的專(zhuan) 利申請。

大族顯視與(yu) 半導體(ti) 對Micro LED其他技術領域也在積極地進行戰略布局，對於(yu) 其發展中遇到的更多技術難題，也可提供對應的解決(jue) 方案：

1、目前可針對多大單元的Micro LED芯片進行穩定且高良率的激光剝離？大族顯視與(yu) 半導體(ti) 可針對市場上已經出現的最小單元顆粒為(wei) 10－15μm的Micro LED進行激光剝離。

2、如何將這些微米級別的LED轉移到基板、如何黏接、電路如何驅動？激光剝離後的巨量轉移成為(wei) 目前各個(ge) LED廠與(yu) 麵板廠的研發重點，大族顯視與(yu) 半導體(ti) 致力於(yu) Micro LED的相關(guan) 工藝的研發，目前配合進行的相關(guan) 的巨量轉移方案有激光D－bounding的轉移方案與(yu) 接觸式搬運轉移方案。

3、Micro LED由於(yu) 波長一致性差導致LED顏色不均，因此想要做出一整塊像現在智能手機大小的Micro LED麵板，良品率非常低。針於(yu) Micro LED芯片的光學性能、電學性能的檢測也是後續的一大難點，目前大族顯視與(yu) 半導體(ti) 在進行檢測方麵的技術研發。

Micro LED技術的發展過程還是有諸多瓶頸，但歸功於(yu) Micro LED的優(you) 勢與(yu) 優(you) 點，該技術仍然是未來發展的一大亮點。大族顯視與(yu) 半導體(ti) 作為(wei) 國產(chan) 化高端裝備領先供應商，始終追隨市場需求、走在相關(guan) 行業(ye) 應用技術的前列，為(wei) 企業(ye) 提供專(zhuan) 業(ye) 激光解決(jue) 方案。