Untersuchungen von LEDinside von TrendForce haben ergeben, dass viele Unternehmen aus allen Branchen weltweit in den Mikro-LED-Markt eingestiegen sind und sich in einem Wettlauf um die Entwicklung von Methoden für den Massentransferprozess befinden.
Der Massentransfer von Mikro-LEDs auf eine Display-Backplane war ein Hauptengpass bei der Kommerzialisierung von Mikro-LED-Displays . Obwohl mehrere Unternehmen um die Entwicklung des Massentransferprozesses konkurrieren, müssen ihre Lösungen noch die Kommerzialisierungsstandards in Bezug auf Produktionsleistung (in Einheiten pro Stunde, UPH) und Transferleistung und Größe von LED-Chips erfüllen – Mikro-LED wird technisch als LEDs definiert, die kleiner als 100 µm sind.
Derzeit arbeiten Neueinsteiger auf dem Mikro-LED-Markt auf den Massentransfer von LEDs mit einer Größe von etwa 150 µm hin. LEDinside geht davon aus, dass bereits 2018 Displays und Projektionsmodule mit 150µm LEDs auf den Markt kommen werden. Wenn der Massentransfer für LEDs dieser Größe ausgereift ist, werden Markteinsteiger dann in Verfahren zur Herstellung kleinerer Produkte investieren.
Sieben Herausforderungen
„Massentransfer ist eine der vier Hauptphasen bei der Herstellung von Mikro- LED-Anzeigen im und hat viele sehr schwierige technologische Herausforderungen“, sagte Simon Yang, stellvertretender Forschungsleiter von LEDinside. Yang wies darauf hin, dass die Entwicklung einer kostengünstigen Massentransferlösung von Fortschritten in sieben Schlüsselbereichen abhängt: Präzision der Ausrüstung, Transferleistung, Fertigungszeit, Fertigungstechnologie, Prüfmethode, Nacharbeit und Verarbeitungskosten.
Abbildung 1: Die sieben Schlüsselbereiche, die für die Entwicklung einer kostengünstigen Stoffübertragungslösung entscheidend sind. Quelle: LEDinside, Juli 2017.
LED-Lieferanten, Halbleiterhersteller und Unternehmen in der gesamten Display-Lieferkette müssen zusammenarbeiten, um Spezifikationsstandards für Materialien, Chips und Fertigungsausrüstung zu entwickeln, die in der Mikro-LED-Produktion verwendet werden. Eine branchenübergreifende Zusammenarbeit ist notwendig, da jede Branche ihre eigenen Spezifikationsstandards hat. Außerdem ist ein längerer Zeitraum von Forschung und Entwicklung erforderlich, um die technologischen Hürden zu überwinden und verschiedene Bereiche der Fertigung zu integrieren.
5σ erreichen
Unter Verwendung von Six Sigma als Modell zur Bestimmung der Machbarkeit der Massenproduktion von Mikro-LED-Displays zeigt die Analyse von LEDinside, dass die Ausbeute des Massentransferprozesses das Vier-Sigma-Niveau erreichen muss, um eine Kommerzialisierung zu ermöglichen. Allerdings sind die Bearbeitungskosten und die Kosten für Inspektion und Mängelbeseitigung selbst auf dem Vier-Sigma-Niveau noch recht hoch. Um kommerziell ausgereifte Produkte mit wettbewerbsfähigen Verarbeitungskosten für die Markteinführung zur Verfügung zu haben, muss der Massentransferprozess ein Fünf-Sigma-Niveau oder mehr in der Transferausbeute erreichen.
Von Indoor-Displays bis hin zu Wearables
Auch wenn keine großen Durchbrüche angekündigt wurden, investieren viele Technologieunternehmen und Forschungseinrichtungen weltweit weiterhin in die Forschung und Entwicklung von Massentransferverfahren. Zu den namhaften internationalen Unternehmen und Institutionen, die in diesem Bereich tätig sind, zählen LuxVue, eLux, VueReal, X-Celeprint, CEA-Leti, SONY und OKI. Vergleichbare taiwanesische Unternehmen und Organisationen sind PlayNitrid, Industrial Technology Research Institute, Mikro Mesa und TSMC.
In der Entwicklung befinden sich verschiedene Arten von Stoffübertragungslösungen. Die Wahl eines davon hängt von verschiedenen Faktoren wie Anwendungsmärkten, Ausrüstungskapital, UPH und Verarbeitungskosten ab. Darüber hinaus sind der Ausbau der Fertigungskapazitäten und die Erhöhung der Ausbeute für die Produktentwicklung wichtig.
LEDinside geht nach den neuesten Entwicklungen davon aus, dass auf den Märkten für Wearables (zB Smartwatches und Smart Bracelets) und große Indoor-Displays zunächst Micro-LED-Produkte (LEDs mit einer Größe unter 100 µm) auftauchen werden. Da der Massentransfer eine technologische Herausforderung darstellt, werden Markteinsteiger zunächst die vorhandenen Waferbonding-Ausrüstungen verwenden, um ihre Lösungen aufzubauen. Darüber hinaus hat jede Displayanwendung ihre eigenen Pixelvolumenspezifikationen, sodass sich Markteinsteiger wahrscheinlich auf Produkte mit geringen Pixelvolumenanforderungen konzentrieren werden, um den Produktentwicklungszyklus zu verkürzen.
Der Dünnfilmtransfer ist ein weiterer Weg zum Bewegen und Anordnen von LEDs in Mikrogröße, und einige Marktteilnehmer machen einen direkten Sprung zur Entwicklung von Lösungen im Rahmen dieses Ansatzes. Die Perfektionierung des Dünnfilmtransfers erfordert jedoch mehr Zeit und mehr Ressourcen, da Geräte für dieses Verfahren entworfen, gebaut und kalibriert werden müssen. Ein solches Unternehmen wird auch schwierige fertigungsbezogene Probleme mit sich bringen.
Postzeit: 12. Januar 2021