Was ist ein MicroLED-Display?

MicroLED (µLED) ist eine relativ neue Technologie zur Herstellungvon Displaysmit lebendigen, hellen Farben und hoher Auflösung, die sich kostengünstig auf große Formate von weit über 6 Metern (20 Fuß) skalieren lassen. Derzeit kommen sie in Konferenzräumen,Bühnen, Konzertlocations und Großbildschirmen im Außenbereich eingesetzt. Letztendlich könnten sie sich zu einer gängigen Technologie für die Herstellung großer Fernseher entwickeln. In den nächsten fünf Jahren werden µLED-Displays zu einem Markt mit einem Wert von über 10 Milliarden US-Dollar heranwachsen, wobei Laser eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung ihrer Produktion spielen.

Der Unterschied zwischen AMOLED und MicroLED

Bei AMOLED und anderen derzeit für Mobilgeräte und Fernseher verwendeten Displaytechnologien werden leuchtende (oder lichtfilternde) Pixel direkt auf der Glasplatte erzeugt, aus der das Display besteht.Eine Vergrößerung der Bildschirmdiagonale bedeutet daher, dass auf einem überdimensionalen Panel, das alle erforderlichen Schaltkreise enthält, mehrere Arbeitsschritte unter Verwendung teurer OLED-Materialien durchgeführt werden müssen. Mit zunehmender Größe wird ein solches Vorgehen schnell kostspielig und unpraktisch. Das ist der Grund, warum Fernseher mit einer Bildschirmdiagonale von über 80 Zoll mehrere Zehntausend Dollar kosten können.

Bei MicroLED-Displays ist das anders. Die einzelnen LED-Emitter werden in Serie auf relativ kleinen Saphirwafern hergestellt. Sie sind dicht beieinander angeordnet, was die Stückkosten senkt. Anschließend werden diese µLEDs vom Wafer abgetragen und auf eine Glasplatte übertragen, auf der bereits ein Schaltkreismuster eingraviert ist. Durch die Vergrößerung des Abstands zwischen den µLEDs auf dem Display lassen sich besonders große Displays kostengünstig realisieren,wodurch der Hauptkostentreiber die Pixelanzahl und nicht die Glasgröße ist. Auch durch das Zusammenfügen vieler einzelner Panels lassen sich die Kosten für große Displays senken.

Milliarden Pixel 

Derzeit gibt es jedoch eine große Hürde. Jedes Pixel eines µLED-Displaysbesteht aus drei separaten LED-Emissionselementen (rot, grün und blau), die sehr,sehr klein. Der derzeitige Stand der Technik liegt bei etwa 50 Mikrometer x 50 Mikrometer, und es wird erwartet, dass sie letztendlich eine Größe von etwa 10 Mikrometer x 10 Mikrometer erreichen werden. Außerdem beläuft sich ihre Anzahl tatsächlich auf mehrere Millionen. Selbst ein Standard-HD-Display (1920 x 1080) verfügt beispielsweise über mehr als 2 Millionen Pixel.Bedenken Sie außerdem, dass jedes dieser Pixel drei separate µLEDs benötigt. Wenn ein Display also sehr groß ist, kann es Hunderte von Millionen µLEDs enthalten.

Die Herausforderung in der Fertigung besteht darin, all diese winzigen LEDs von ihrem Saphirsubstrat auf das endgültige Glasdisplay zu übertragen.Zudem müssen sie äußerst präzise platziert werden, ohne dass dabei Beschädigungen entstehen. Ob mit Vakuumgreifern oder hochpräzisen Aktuatoren – jede mechanische Methode ist für den Umgang mit µLEDs zu langsam und möglicherweise zu grob. Angesichts dieser Umstände ist es nicht verwunderlich, dass Laser genau die „sanfte Berührung“ bieten, die für solch feine und anspruchsvolle Vorgänge erforderlich ist.

Was ist LIFT (Large-Scale Transfer)? Vielen Dank für die Frage. 

Der LIFT-Prozess (Large-Scale Transfer) hat sich als sehr praktikable Methode erwiesen. Wie funktioniert er?In diesem Videofinden Sie eine detaillierte Erklärung. Kurz gesagt handelt es sich um einen zweistufigen Prozess. Zunächst werden die µLEDs von dem Saphirwafer, auf dem sie gewachsen sind, getrennt und anschließend mithilfe einer weiteren, als Laser-Lift (LLO) auf einen temporären Träger übertragen. Auf diese Weise haben die µLEDs auf dem temporären Träger denselben Abstand wie auf dem Wachstumssubstrat.

Abbildung: Bei der Massenübertragung durchdringt ein großflächiger Laserstrahl eine Maske, um nur bestimmte Chips freizugeben und diese auf den Display-Träger zu befördern. Der sogenannte gleichmäßige Flachstrahl ist für die präzise Platzierung von entscheidender Bedeutung (nicht maßstabsgetreu).

Als Nächstes folgt der Massentransfer.Hier dringtein Impuls aus einem UV-Laser (Excimer-Laser)durch die Rückseite des transparenten Trägers ein. Der Laser wird von einer dünnen Klebstoffschicht absorbiert, die zuvor zur Befestigung der µLEDs auf dem temporären Träger diente und unter der Einwirkung des Lasers verdampft. Dadurch werden die µLEDs praktisch weggeblasen und auf das eng anliegende endgültige Displaypanel gedrückt. Der Klebstoff auf dem endgültigen Glaspanel fixiert die µLEDs an ihrem Platz.

Lichtstrahl und Maske 

Der Clou liegt jedoch genau darin: Ein rechteckiger Laserstrahl durchdringt eine mit Löchern versehene Maske, deren Abstand dem der Pixel auf dem endgültigen Display entspricht. Daher wird nur jede fünfte (oder sogar jede zehnte) µLED durch einen bestimmten Laserimpuls auf das Display geschleust.Der Lichtweg unter der Maske ist fest vorgegeben, und der temporäre Träger bewegt sich dann leicht, um zur nächsten µLED-Gruppe zu gelangen, während sich das Displaypanel über eine große Strecke bewegt und der Vorgang in einem neuen Bereich des Panels wiederholt wird. Auf diese Weise lassen sich kostengünstig große Mengen an µLEDs auf relativ kleinen Saphirwafern montieren und anschließend mit größeren Abständen anordnen, wodurch ein einziges großes Panel entsteht.Ein weiterer wesentlicher Vorteil von LIFT ist zudem die hohe Geschwindigkeit. Mit jedem Impuls können Tausende von μLEDs übertragen werden. Bei einer Laserimpulsfrequenz von 500 Impulsen pro Sekunde (500 Hz) können die μLEDs in nur einer Sekunde eine Fläche von bis zu 32 mm x 1 m abdecken!

Wir arbeiten daran 

Coherent eine µLED-Display-Verarbeitungsanlage namens UVtransfer, die drei separate Prozesse ausführt: Laser-Laminatablösung (LLO), Massentransfer (LIFT) sowie Laserreparatur. Diese 3-in-1-Anlage wird neue Maßstäbe in der Verarbeitung setzen und das Potenzial für die Herstellung praktischer und kostengünstiger großflächiger µLED-Displays aufzeigen.