Рідкі-кристальні дисплеї (РК) та органічні світлодіоди, що випливають з світла (OLED) добре слугували нам протягом десятиліть, але попит на менші та ефективніші дисплеї для смартфонів, наведених реальності (Віртуальна реальність (VR)/доповнена реальність (AR)/змішана реальність (MR).
У той час як технології мікродісплея забезпечують переваги перед РК -дисплеєм та OLED, як -от менша енергетика, посилення яскравості та швидший час реагування, виробничі виклики повинні бути подолані, перш ніж вони побачать широке прийняття.
Прогноз ринку для мікродісплей
Завдяки перевагам MicroLED дисплеїв перед традиційними технологіями дисплея для висококласної споживчої електроніки, між 2024 та 2032 роками, вони, як очікується, будуть найбільш швидко зростаючою технологією дисплея.1
Британська компанія Hendy Consulting, фахівець з показів та напівпровідникових технологій, нещодавно передбачила, що глобальний бізнес MicroLed зросте з 200 мільйонів доларів у 2024 році до 3,6 млрд. Дол. Яскраві та енергоефективні дисплеї для AR/VR/MR (48%), телевізорів (38%), смарт-годинників (7%), автомобільних (6%) та автоматичним головним дисплеєм та вивісками (1%).
У цьому ж звіті прогнозується, що глобальний бізнес з мікроулами зросте з 700 млн. Дол. США в 2024 до 3,5 млрд. Дол.
Європейські фотоніки вирішують проблеми з виробництвом мікродісплей
Технологія MicroLED була інтегрована у телевізори високого класу, але для виробництва мікровних дисплеїв потрібні хитромудрі методи виготовлення, які є як дорогими, так і важкими для масштабування для масового виробництва.
Аналогічно, хоча мікредери добре розміщені для комплектування мікроледів для застосування AR, вони страждають від нижньої яскравості та коротшого життя матеріалу, оскільки вони виготовлені з органічних випускних матеріалів. Вони також дорожче виробляти і мають менші врожаї через невідповідності органічних матеріалів, дефекти від осадження та обмежену масштабованість, що перевищує виготовлення в масштабах вафель.
Технологія кремнієвих вафель
Для забезпечення масштабованості та економічної ефективності, Micledi Microdisplays, бельгійська компанія Fabless, використовує технологію 300 мм кремнію для виробництва високого обсягу.
Процес натискає на супер тонкі кремнієві вафлі (шириною 300 мм) та стандартні методи виготовлення додаткових метал-оксид-оксид (CMOS). Нітрид галію (GAN) використовується для підвищення продуктивності мікросвідів, а мікролії пов'язані з розумною основою (конструкція, що нагадує мікросхему), щоб контролювати, як висвітлюється кожен світлодіод. А мікроскопічна лінза, розміщена на кожному світлодіоді на рівні пікселів, робить дисплей яскравішим і більш чітким, зосереджуючи його світло ефективніше.
Квантовий легкий чіп
Квантова легка мікросхема Vitralab (QLC; див. Рис. 1) розроблена для того, щоб забезпечити управління ультрапрецинним світлом у фотонному інтегрованому ланцюзі (PIC). Використовуючи пряме лазерне написання, компанія виготовляє складні тривимірні (3D) оптичні мережі для керування світлом, що є ключовим для окулярів AR, де він доставляє яскраві, висококонтрастні зображення.
Використовуючи архітектури 3D -хвилеводу, вони подолають традиційні планарні обмеження, щоб забезпечити ультракомплектні та легкі рішення для дисплея. Інновації Vitralab прокладають шлях для наступного покоління AR-дисплеїв-визначаючи візуальні враження з передовою інтегрованою оптикою.
Розширені рішення на основі лазера
Ще один виклик виготовлення мікродісплей – це точне та ефективне перенесення мікролів на дисплейні субстрати. Когерентне розроби на основі лазера, такі як лазерне підняття (LLO) та індукована лазером передача вперед (підйом) для точного розташування мікролів для підвищення ефективності виробництва та виходу.
Основним елементом є високопродуктивна задня площина, яка вимагає точної обробки матеріалу. Процес ексимерного лазерного відпалу когерентного перетворює аморфний кремній в низькотемпературний полікристалічний кремній, і ця конверсія посилює електронні властивості дисплеїв, щоб забезпечити яскравіші, більш високі роздільну здатність та більш енергоефективні екрани.
Субстрати
Багато мікролів покладаються на GAN, щоб генерувати світло, оскільки матеріал ефективно випромінює світло в широкому діапазоні довжин хвиль. Але для отримання мікролів з розмірами, що мають 1 мкм, потрібні вдосконалені методи виготовлення для досягнення необхідної високої точності та рівномірності. Німецька компанія Qubedot спеціалізується на обробці GAN, щоб забезпечити такі зменшувальні джерела світла.
Qubedot розробив структуровану платформу з мікро-освітленням (Smile), щоб запропонувати налаштовані мікрослітині масиви з різною кількістю пікселів, розміром, довжиною хвиль та інтенсивністю для біології, оптогенетики, мікроскопії та процесів метрології.
Фотомази
Фотомаки є критичними для виробництва мікровних дисплеїв, оскільки вони дозволяють точно залучити мікросхеровані мікросхеми на напівпровідникових вафлях. Фоторесистський шар вперше застосовується до вафлі і піддається впливу фотомаски за допомогою глибокого ультрафіолетового (DUV) світла. Потім оголені ділянки видаляються (негативний опір) або зберігають (позитивний опір) для створення мікровних структур, таких як активні області (де випромінюється світло), контакти та електроди для електричних з'єднань. Вирівнювання на основі фотомаски забезпечує точне позиціонування для масової передачі світлодіодів на задню площу дисплея.
У вересні 2022 року, на базі Японії Photomask Photomask (нині Tekscend Photomask) співпрацював з австрійським постачальником напівпровідникового виробничого обладнання та процесів процесу для просування наноїмпрограмної літографії (NIL) як високообробленого виробничого процесу для фотоніки для AR та VR-головних, сенсорів смартфонів та систем автоматичних зображень.
Клеї
Німецький виробник високотехнологічних клеїв DELO активно просуває технологію мікродісплеї, розробляючи спеціалізовані клеї для мікросендних застосувань (див. Рис. 2). Визнаючи обмеження традиційних методів пайки, зокрема, ризик електричних коротких схем, оскільки світлодіодні компоненти продовжують скорочуватися, компанія досліджувала використання клеїв для підключення мікролів до задньої площини дисплея.