COHERENT公司的UVTRANSFER 係統可用於(yu) 在MICROLED 顯示器生產(chan) 過程中執行三個(ge) 關(guan) 鍵步驟，助力產(chan) 出具有出色分辨率和亮度，且尺寸幾乎沒有限製的顯示器。

在平麵顯示器生產(chan) 係列中，我們(men) 將展望未來，看看激光如何實現自動化大量生產(chan) 基於(yu) MicroLED 的下一代顯示器。

當前，AMOLED 技術為(wei) 我們(men) 提供了適用於(yu) 智能型手機和電視的薄型顯示器，這些顯示器具 有極為(wei) 出眾(zhong) 的色彩和解析度。然而，顯示器製造商已經開始籌備大量生產(chan) 新一代顯示器了，也就是 MicroLED 顯示器。

這項快速興(xing) 起的技術基於(yu) 小型（<50 微米）無機 LED ，具有多種優(you) 勢。首先，它沒有過早老化問題。有些情況下，過早老化會(hui) 對 OLED 發光體(ti) 造成影響。此外，它可以提供更高的亮度和對比度。同時，這種技術可應用於(yu) 大大小小的熒幕，既有可能實現以更經濟的價(jia) 格生產(chan) 大型電視和戶外顯示器，又可用於(yu) 生產(chan) VR/AR 設備的超袖珍型顯示器。

實際上， MicroLED 顯示器的麵世已有一段時間，隻不過產(chan) 量有限。目前，顯示器製造商正在研究如何將其投入全麵生產(chan) 。事實證明，激光在其中發揮著幾個(ge) 關(guan) 鍵作用。我們(men) 來詳細了解一下。

晶圓級生產(chan) 實現規模經濟

無機（半導體(ti) ） LED 支援高亮度輸出，比如它們(men) 可應用於(yu) 高亮度汽車頭燈。因此，作為(wei) 無 機 LED 的 MicroLED 就可以做到尺寸雖小，但非常明亮。目前，較先進的 MicroLED 尺寸約為(wei) 50 x 50 微米，預計最終將接近 10 x 10 微米。

這些發光體(ti) 分為(wei) 三種：紅光、綠光和藍光。每種類型的發光體(ti) 都是在密集圖案化的藍寶石晶圓上大量生產(chan) 的（采用外延生長技術） 。因此，一個(ge) 直徑 6 英寸的圖案化晶圓可以有數百萬(wan) 顆單獨的 MicroLED ，從(cong) 而實現規模經濟。

這些 MicroLED 最終被放置在一塊相對便宜的大尺寸玻璃上，再配上必要的電路，就是一塊薄型顯示器了。由幾個(ge) 單獨的麵板拚成的大型顯示器可能總共有兩(liang) 米寬，像素間距可能是一毫米或以上。即使在每個(ge) 像素有三個(ge) 這樣的微型發光體(ti) ，顯示器的大部分區域都是空著的。對於(yu) 發展大尺寸熒幕方麵，主要成本驅動因素是像素數量，因此這種技術有望最終降低成 本。

這個(ge) 概念看似簡單，但實際實施起來絕非如此！

實現剝離

實際上，要完成所有這些工作，存在一個(ge) 貫穿始終的巨大挑戰。必須將數百萬(wan) 顆 MicroLED （裸片）從(cong) 製造它們(men) 的藍寶石晶圓上移出，並精確地放置在大型顯示麵板上。也許您想不到，在早期的一些原型中，每顆裸片都是通過機械方式拾取和放置的，例如藉助真空取置。但這對於(yu) 最終生產(chan) 速度來說太慢了。而且，隨著裸片尺寸變得更小，很難做到在快速拾取和放置的同時，避免在處理過程中損壞其中一些裸片。良率必須非常高，因為(wei) 裸片數量非常大，以 8K 顯示器為(wei) 例，它有超過3000萬(wan) 像素，也就是近1億(yi) 顆裸片。

解決(jue) 方案是在自動化多重工藝（涉及一些成熟技術）中采用雷射技術。

實際上，其涉及三項獨立工藝：剝離、轉移和修複。首先，使用一項基於(yu) 激光的傳(chuan) 統技術，即激光剝離技術（LLO），將 MicroLED 與(yu) 生產(chan) 它們(men) 的藍寶石晶圓分離，然後將其轉移到臨(lin) 時載體(ti) 上，以便於(yu) 處理。載體(ti) 塗有粘合劑，並與(yu) 裸片頂部接觸。準分子雷射發出的紫外光 從(cong) 藍寶石晶圓背麵射入，將在裸片形成之前沉積在晶圓上的可蒸發薄材料層汽化。這樣一來，MicroLED 就以其在晶圓上生長時的間距轉移到了臨(lin) 時載體(ti) 上。

LIFT—改變間距

接下來是雷射誘導前向轉移（ LIFT ，也稱為(wei) 雷射巨量轉移）。在這一步，來自紫外光（準分子）雷射的脈衝(chong) 會(hui) 從(cong) 透明載體(ti) 的背麵進入。雷射穿過載體(ti) 和粘合劑，並與(yu) 剩餘(yu) 的GaN 緩衝(chong) 層發生相互作用。如果使用短紫外光波長（248nm），則可以實現幾乎沒有殘留物的轉移，並且對 MicroLED 下麵的麵板表麵幾乎沒有影響！這實際上是將裸片從(cong) 載體(ti) 上吹離，並將它們(men) 推到最終顯示麵板上。最終顯示麵板是緊挨著放置的，但有一定間隙，這個(ge) 間隙必須大於(yu) MicroLED 的厚度以避免碰撞。最終玻璃麵板上的粘合劑會(hui) 將 MicroLED 固定在位。

基於(yu) LIFT 的 MicroLED 巨量轉移

圖 1. 使用 LIFT 工藝時，大麵積激光束穿過光罩，以便僅(jin) 釋放特定裸片並將其推到顯示基板上。所謂的均勻平頂光束對於(yu) 精確放置來說至關(guan) 重要。（不按比例）。

現在來到了“魔法”的關(guan) 鍵部分，即改變間距（裸片間距） 。矩形激光光束穿過一個(ge) 有孔的光罩。然後，將光束縮小 2.5 倍或 5 倍，以便投射孔的圖案與(yu) 最終顯示器中的像素間距相同 。通過這種方式，可以按每 5 個(ge) ，甚至每 10 個(ge) ，或每任何其他整數 LED 中隻有1個(ge) 被給定的激光脈衝(chong) 推動的間距，將 EpiWafer 上的 LED 經過幾微米的微小間隙推到顯示器。然後，載體(ti) 相對於(yu) 固定光束和光罩略微移動，以轉到相鄰的 MicroLED 晶粒。顯示麵板則會(hui) 移動較遠的距離。然後再重複這一過程。如果您覺得上述步驟和過程重複聽起來有點混亂(luan) ，無需擔心；我們(men) 有一段精彩的視頻，可以說明您輕鬆理解這些內(nei) 容。

另外，一些製造商正在研究一種略微不同的方法，這種方法是隨著裸片從(cong) EpiWafer上剝離而改變間距。 這稱為(wei) 選擇性激光剝離。但總體(ti) 結果是一樣的。

高生產(chan) 量和強修複能力

LIFT 支援在相對較小的藍寶石晶圓上經濟地生產(chan) 大量 MicroLED ，然後以更大的間隔（間距）放置它們(men) ，從(cong) 而製造出單個(ge) 大幅麵顯示器。此外， LIFT 的另一個(ge) 顯著優(you) 勢是速度快。 每次脈衝(chong) 可以轉移數以千計的 MicroLED 。

在當前以研發為(wei) 目標的設備中，準分子雷射脈衝(chong) 頻率高達 20 脈衝(chong) / 秒（ 20 Hz），這意味著可以在一秒鍾內(nei) 用 MicroLED 覆蓋高達 640 平方毫米的區域！

而且在使用高（超過 1 J）脈衝(chong) 能量和高重複頻率的退火應用中，這種準分子激光技術也表現出了極為(wei) 出色的可擴展功率水平。使用 LIFT 工藝，可以利用更高的脈衝(chong) 能量來實現更大 的光罩和加工尺寸。

現在，對於(yu) 製造相對簡單的半導體(ti) 器件（如無機 MicroLED） ，其良率已經達到了非常高的水平。但是每個(ge) 顯示器上都有數百萬(wan) 個(ge) 器件，因此存在像素有缺陷或處理不當的可能性，即其中一個(ge) RGB 器件沒有正確發光。不過這種可能性很小，並且有限。通過使用帶有單孔的光罩或基於(yu) 掃描器的係統添加替換裸片，這很容易用激光工藝自動進行修複。

Coherent 公司現已提供一款名為(wei) UVtransfer 的 MicroLED 顯示器生產(chan) 工具。

該工具可執行全部三項工藝：雷射剝離（LLO） 、雷射誘導前向轉移（LIFT）以及缺陷像素的修複和修整。這款三合一工具將助力生產(chan) 出實用且經濟的大型 MicroLED 顯示器。