华灿光电张奕：新一代显示用MiniMicro LED芯片技术探讨研究与展望

  近日，由半导体产业网、中国半导体照明网主办的2021 Mini/Micro-LED显示技术商业化应用论坛成功召开。论坛由第三代半导体产业技术创新战略联盟指导，与2021宁波国际照明展览会&第三代半导体技术应用创新展同期举办。

  论坛期间，华灿光电股份有限公司外延技术开发经理张奕博士分享了用于“显示的新一代LED芯片技术探讨研究与展望”主题报告，详细分享了Mini/Micro LED应用与市场趋势以及芯片技术的研究与展望。

  LED自发光技术发展到现在，焦点多集中于Mini&Micro，LED自发光显示微缩化的核心是Mini/Micro LED芯片。

  Mini/Micro和其他显示技术相比在对比度、响应时间、分辨率、视角、色域、亮度、功耗效率等方面都有显而易见的优势。

  Mini LED RGB显示技术作为小间距显示屏的自然延伸，无论是下游应用还是工艺技术均可无缝衔接，有望为LED显示屏注入新的源头活水。P1.1以下的显示屏应用，Mini LED 为主流芯片方案。

  随着LED显示屏于娱乐、零售，远程会议，教育、医疗、安防等市场需求增加，小间距、超小间距显示屏景气度持续向好。有研究显示，全球LED小间距市场预估2019~2023年CAGR达27%，继续保 持快速地增长，未来几年P1.1以下的产品将最具成长动能，预估 2019~2023 年的 CAGR 达58%，2023年市场规模预估将达到19.56亿美元。

  张奕认为Micro LED是超高清显示的终极技术，Micro LED显示将应用于电视、手机、AR/VR，车载显示、可穿戴电子、数字显示（商业广告与显示等），预估2024年在TV以及IT显示器应用上，Micro LED 片量将有迅速增加。2024年在TV应用上， Micro LED 芯片产值将达到21亿美元。

  背光应用是Mini LED产业化的另一重要推手，Mini LED背光显示的优势包括精细的Local Dimming能轻松实现超高对比度(1000000:1)；RGB三色背光方案可实现宽色域，色彩的鲜艳度媲美OLED；减少光学混光距离（OD），降低屏幕厚度实现超薄化，在轻薄的便携式消费电子中应用广阔；散热均匀，传统分立LED器件方案没办法做到的，能轻松实现高亮度（＞1000nit），HDR成为可能。

  高品质显示要求精细的Local Dimming分区，更精细的分区要求多而小的发光源，高密Mini LED阵列是最优选择。

  从市场角度来看，随着良率的提高Mini LED背光显示的成本将以每年15-20%的幅度下降，将大比例替代现有的 LED 背光，成为大尺寸液晶背光显示方案的主流选择；预估2025年MiniLED背光芯片市场规模将达到14.3亿美元，其中用于数字显示的芯片产值将达到6.14亿美元，其次为IT产品及TV显示，产值均超过3亿美金。

  Mini LED为巨量转移技术的集成提供了可能，结合N合1或COB封装，提供了更高显示密度的解决方案，P1.0以下的显屏应用，Mini RGB芯片将逐渐占据主流。

  报告中，张奕介绍了当前华灿背光Mini LED关键技术的出光调节设计，其关键共性技术具有高可靠性、高亮度的倒装芯片结构，高效钝化层的制作，金属连接层的平滑覆盖，高可靠性的电极等特点。

  华灿R/G/B Mini LED关键共性技术的Mura效应是COB封装形式中常见的显示异常；华灿通过特有的混编技术，可以消除COB应用情况下的Mura效应。

  免锡膏封装芯片方案，可以随着芯片尺寸的持续减小，免锡膏方案将成为提高良率减少相关成本的关键；华灿可以将锡球直接制作在Mini LED 芯片电极上。

  Micro LED的外延技术关键涉及波长均匀性一致性、缺陷和Particle的控制、外延面积的有效利用。芯片技术关键涉及Sub微米级的工艺线宽控制、芯片侧面漏电保护、衬底剥离技术（批量芯片转移）、阵列键合技术（阵列转移键合）、Micro LED的光形与取光等。

  报告中分享了华灿微米级工艺线宽控制、华灿Micro LED的巨量测试效果、华灿衬底激光剥离技术、红光Micro LED效率提升进展、华灿Micro LED缺陷控制水平。

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