MicroLED顯示出未來顯示應(yīng)用的巨大潛力。它們將根據(jù)AR/VR應(yīng)用的需求，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)并擴(kuò)展超大直視顯示器和超亮微型顯示器的應(yīng)用范圍。當(dāng)前MicroLED制造標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，縮小芯片尺寸以及將大量芯片同時(shí)從生長晶圓轉(zhuǎn)移到臨時(shí)載體和最終背板基板上的能力仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 深紫外(DUV)準(zhǔn)分子激光器具有較大的可用脈沖能量和微米精度，是促進(jìn)大規(guī)模MicroLED生產(chǎn)中轉(zhuǎn)移步驟的合適候選者。

與miniLED相比，藍(lán)寶石生長晶圓可能與LED保持在一起，而MicroLED需要從晶圓中釋放出來，并且只有幾微米的厚度。因此它們非常脆弱，這意味著需要使用非機(jī)械加工技術(shù)才能將它們從晶圓上安全取下。為了生產(chǎn)具有成本競爭力的MicroLED顯示器，必須將芯片尺寸減小到幾微米，并且通道寬度必須相應(yīng)縮小，以在一塊晶片上實(shí)現(xiàn)最大數(shù)量的MicroLED。

另一方面，基板上的RGB像素間距必須增大，以便在將晶片從生長晶圓轉(zhuǎn)移到基板時(shí)提供操作空間。將不同晶圓的每個(gè)子像素組裝起來并進(jìn)行螺距放大，需要單獨(dú)選擇每個(gè)鏡頭。將不同晶圓的每個(gè)子像素組裝起來并進(jìn)行螺距放大，需要僅選擇每個(gè)鏡頭（例如每六分之一或十分之一）傳輸MicroLED。

圖1：基于DUV準(zhǔn)分子激光的掩模成像系統(tǒng)，均質(zhì)頂帽光束可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量轉(zhuǎn)移

相干公司開發(fā)并設(shè)計(jì)了一種基于掩膜的高分辨率成像系統(tǒng)（見圖1），提供了微米級(jí)精度和大視場尺寸，可同時(shí)傳輸多塊芯片。掩膜成像可以達(dá)到大約2μm L/S的分辨率。DUV光學(xué)系統(tǒng)的分辨率與高能激光相結(jié)合是一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的概念，可滿足當(dāng)今和未來幾年的要求。

其他傳輸技術(shù)無法同時(shí)結(jié)合分辨率和吞吐量可擴(kuò)展性，因此已經(jīng)達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)的極限。對(duì)于基于掩膜的系統(tǒng)，吞吐量取決于MicroLED的密度/間距、晶片上的場大小和激光的重復(fù)率，從而實(shí)現(xiàn)每小時(shí)一億個(gè)MicroLED的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。

圖2：在供體和受體基板之間，RGB傳輸距離為80μm

量產(chǎn)潛力 

如果一臺(tái)4K電視需要大約2400萬個(gè)RGB像素，那么未來這種電視的處理時(shí)間需要在幾分鐘的范圍內(nèi)。三種顏色必須在三步過程中分別轉(zhuǎn)移。在圖2中，顯示了在單獨(dú)顏色轉(zhuǎn)移后經(jīng)過處理的接收器基板，在這種情況下它是40×40μm2氮化鎵裸片，在外延晶圓上具有10μm的間隔寬度。 

基于激光的質(zhì)量轉(zhuǎn)移工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，已經(jīng)有將MicroLED轉(zhuǎn)移到基板的成熟方法。如今，一種方法是使用激光剝離步驟將MicroLED從生長晶圓釋放到臨時(shí)載體，然后通過選擇性轉(zhuǎn)移步驟將間距增加到顯示分辨率。在這里，DUV激光器是激光剝離和轉(zhuǎn)移的最佳選擇。另一種減少工藝步驟的方法是直接從生長晶片使用基于激光的傳輸機(jī)制，具有選擇性和更少步驟的優(yōu)勢，從而最大限度地減少損壞和不準(zhǔn)確風(fēng)險(xiǎn)（如圖3所示）。

圖3：直接從生長晶圓進(jìn)行激光質(zhì)量轉(zhuǎn)移與從臨時(shí)載體轉(zhuǎn)移

展望工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，基于激光的轉(zhuǎn)移工藝由于精度和產(chǎn)量可擴(kuò)展性將顯現(xiàn)出巨大潛力。從研發(fā)系統(tǒng)級(jí)別開始，每分鐘轉(zhuǎn)移大約20萬個(gè)MicroLED，通過增加基板上的場尺寸和激光能量，可以實(shí)現(xiàn)每分鐘數(shù)百萬個(gè)MicroLED的轉(zhuǎn)移。

每分鐘傳轉(zhuǎn)移百萬個(gè)MicroLED，完整顯示器的總生產(chǎn)時(shí)間達(dá)到了將成本降低到合理水平所需的吞吐量水平。今天的超大型MicroLED顯示器將通過拼貼方法制造，并且根據(jù)顯示器的尺寸，一定數(shù)量的較小面板將被縫合連接到一個(gè)顯示器。高光學(xué)分辨率、光束整形和高精度機(jī)械概念的結(jié)合是面向未來下一代MicroLED顯示器的制造解決方案，而這將由紫外高能激光器來實(shí)現(xiàn)。