Micro LED芯片巨量转移技术介绍

2021年12月，天马发布了五大MicroLED新品，包括全球领先弯折半径达5mm Micro LED显示屏、全球最高的PPI拼接单元对拼Micro LED显示屏、全球最高的PPI拼接单元四拼Micro LED显示屏、车规级高分辨率（2.4K）Micro LED显示屏、全球首款透明度超过70%小像素间距Micro LED显示屏。

7.56" Flexible Micro LED显示屏

天马的透明Micro-LED显示采用AM LTPS背板，通过巨量转移技术将Micro-LED RGB芯片转移到玻璃TFT基板上，亮度可达到600nits，色域高于116%NTSC，在特殊的面板设计下，透过率可达到60%，PPI高达114，分辨率为720x480。

9.38" 透明Micro LED显示屏

今天给大家介绍一下Micro-LED的巨量转移技术。

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一、Micro-LED概述

Micro LED，又称为 mLED 或μLED，是一种基于微型发光二极管（LED）的新型自发光显示 技术。业内不同公司对 Micro LED 的定义不同，PlayNitride 和 Sony 公司定义 LED 芯片尺 寸小于 50μm，或发光区域小于 0.003mm²称之为 Micro LED。

(source: EE Times Asia)

二、Micro-LED与Mini LED的区别

Micro LED 和 Mini LED 核心区别不只是尺寸，LEDinside 曾经定义 100μm 作为 Micro LED 及 Mini LED 尺寸的分界，即 100μm 以上的为 Mini LED，小于 100μm 的则是 Micro LED。随着相关技术的持续进展，厂商已经能够制造 出尺寸小于 100μm 但仍带有蓝宝石衬底的 Mini LED 芯片。

LEDinside 重新定义二者关键区别是有无带蓝宝石衬底，且尺寸是否在 75μm 以下。

三、Micro-LED巨量转移技术

在完成微米级 Micro LED 晶粒制作后，要把数百万甚至数千万颗微米级的 LED 晶粒正确且有效率地移动到电路基板上的过程称之为“巨量转移”。

通常巨量转移技术的转移效率要求在每小时数十 KK 级以上，现有的 LED 机械式转移效率在每小时百 K 级，远远无法满足 Micro LED 显示的转移要求，需要采用全新的技术来实现。

许多公司和科研机构基于不同原理已开展大量研究，形成了精准拾取、激光转移、滚轴转印、自组装技术等流派。

目前业内主要有激光选择性释放、静电力吸附、流体装配、弹性印模、滚轴转印等几种技术方式，3D-Micromac、 LuxVux、eLux、XDC 等厂商陆续推出相关巨量转移设备。

1、静电力吸附转移

原理主要是利用静电力来控制内外电极电压差，实现对晶粒的吸附和转移。静电力采用具有双级结构的转移头，转移头被介电层对半分离呈一对 Si 电极。拾取晶粒阶段，在吸附转移头和芯片上产生不同电荷，利用异性相吸的原理将晶粒吸附拾取。放置晶粒阶段，通过调节电极电压差，同性电荷相斥，把晶粒放到既定位臵完成转移。在转移过程中要求被吸取的微型晶粒衬底平整度必须精确控制，以免造成无效的抓取动作，降低良率。

静电力吸附转移示意图 资料来源：LuxVue 公司专利 US 20140299837A1

2、流体装配转移

原理是将芯片分装在流体内，通过控制流体的流动，利用流体的流力和重力作用，将其中的 Micro LED 芯片颗粒捕获并放置到衬底上的对应井中。流体组装技术仅需在 Micro LED 芯片上做特殊设计，芯片即可精准对位。

流体装备转移技术示意图 eLux 公司专利

eLux 流体装配转移设备

3、弹性印模转移

原理是先处理 Micro LED 芯片衬底，使其只通过锚点和断裂链固定在基底上，然后利用聚二甲基硅氧烷作为转移膜材料制作弹性印模。弹性印模与芯片通过范德华力结合，断裂链发生断裂，所有芯片按原来的阵列排布被转移到弹性体上面，通过调整印模与芯片之间的黏着性，完成释放动作。要求精准控制各个阶段粘力大小，且印模必须表面度极为平坦，才不影响转移的良率和精度。

弹性印模转移技术示意图

XDC 弹性印模转移设备

4、选择性释放转移

选择性释放转移技术跳过拾取和释放的环节，直接从原有的衬底上将 LED 进行转移。目前实现方式通常是通过高能量脉冲激光透过镀有材料薄膜的基底，聚焦到基底与材料薄膜的交界面上，使薄膜被加热至熔融状态，基底上的芯片即可转移沉积到与之平行放臵的受体上。该转移技术需要精准控制激光的功率和分辨率，才能不影响芯片性能并达到产品良率。

激光转移技术示意图 资料来源：Kulicke&Soffa 官网

相关厂商包括德国激光微加工系统厂商 3D-Micromac、Coherent 相干公司等，3D-Micromac 认为激光转移方式效率最高，是其它几种巨量转移技术效率的数倍。

5、滚轴转印转移

利用带有计算机接口的滚轮系统，反馈模块包含两个负载传感器和两个 Z 轴执行器，滚轮系统通过两个显微镜保持精确对准，通过反馈模块精准控制，将 Micro LED 转印至接收衬底上。

滚轴转印技术示意图 资料来源：Micro-LED 技术路线图

Micro LED 显示设备芯片需求量极速增多，巨量转移设备将是一个广阔的市场。虽巨量转移技术在不断取得进展，但离实际大规模应用尚有相当距离。若巨量转移技术取得突破，将带来一个广阔的转移设备市场。

文章资料参考：

1.安信证券研报《Micro LED 巨量转移技术持续进展， Mini LED 应用方兴未艾》

2.Micro LED巨量转移技术研究进展https://codingnote.cc/p/180827/

从2021年开始，Mini LED应用正在快速增长。Mini LED产业链从芯片，封装，到模组以及显示器，到最终的终端产品，如平板电脑，笔电，汽车，电视，游戏机，VR；设备方面有固晶机，点胶机，AOI，清洗设备等等，为此，艾邦新建有Mini LED全产业链微信群，欢迎您识别二维码加入。

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