Onderzoek door LEDinside van TrendForce heeft aangetoond dat veel bedrijven in verschillende sectoren over de hele wereld de micro-LED-markt hebben betreden en in een race zijn om methoden te ontwikkelen voor het massaoverdrachtsproces.
De massale overdracht van micro-LED's naar een display-backplane is een belangrijk knelpunt geweest bij de commercialisering van micro-LED-displays . Hoewel verschillende bedrijven concurreren om het massaoverdrachtsproces te ontwikkelen, moeten hun oplossingen nog voldoen aan de commercialiseringsnormen in termen van productie-output (in eenheid per uur, UPH) en overdrachtsopbrengst en grootte van LED-chips - micro-LED is technisch gedefinieerd als LED's die kleiner zijn dan 100 µm.
Momenteel werken nieuwkomers op de micro-LED-markt aan de massaoverdracht van LED's met een afmeting van ongeveer 150 µm. LEDinside verwacht dat displays en projectiemodules met 150 µm LED's al in 2018 op de markt zullen komen. Wanneer de massaoverdracht voor LED's van dit formaat volwassen is, zullen markttoetreders investeren in processen voor het maken van kleinere producten.
Zeven uitdagingen
"Massaoverdracht is een van de vier belangrijkste fasen in de productie van micro- LED-displays en heeft veel zeer moeilijke technologische uitdagingen", zegt Simon Yang, assistent-onderzoeksmanager van LEDinside. Yang wees erop dat het ontwikkelen van een kosteneffectieve oplossing voor massaoverdracht afhankelijk is van vooruitgang op zeven belangrijke gebieden: precisie van de apparatuur, overdrachtsopbrengst, productietijd, productietechnologie, inspectiemethode, nabewerking en verwerkingskosten.
Afbeelding 1: De zeven belangrijkste gebieden die essentieel zijn bij het ontwikkelen van een kosteneffectieve oplossing voor massaoverdracht. Bron: LEDinside, juli 2017.
Led-leveranciers, halfgeleiderfabrikanten en bedrijven in de hele toeleveringsketen van beeldschermen zullen moeten samenwerken om specificatienormen te ontwikkelen voor materialen, chips en fabricageapparatuur die worden gebruikt bij de productie van micro-leds. Samenwerking tussen verschillende bedrijfstakken is noodzakelijk, aangezien elke bedrijfstak zijn eigen specificatienormen heeft. Er is ook een langere periode van O&O nodig om de technologische hindernissen te overwinnen en verschillende productiegebieden te integreren.
5σ behalen
Met Six Sigma als model voor het bepalen van de haalbaarheid van massaproductie van micro-LED-displays, geeft de analyse van LEDinside aan dat de opbrengst van het massaoverdrachtsproces het vier-sigmaniveau moet bereiken om commercialisering mogelijk te maken. De verwerkingskosten en de kosten voor inspectie en reparatie van defecten zijn echter nog steeds vrij hoog, zelfs op het niveau van vier sigma. Om commercieel rijpe producten met concurrerende verwerkingskosten beschikbaar te hebben voor marktintroductie, moet het massaoverdrachtsproces het niveau van vijf sigma of hoger in overdrachtsrendement bereiken.
Van indoor displays tot wearables
Hoewel er geen grote doorbraken zijn aangekondigd, blijven veel technologiebedrijven en onderzoeksbureaus over de hele wereld investeren in R&D van massaoverdracht. Enkele van de bekende internationale ondernemingen en instellingen die op dit gebied actief zijn, zijn LuxVue, eLux, VueReal, X-Celeprint, CEA-Leti, SONY en OKI. Vergelijkbare in Taiwan gevestigde bedrijven en organisaties zijn onder meer PlayNitride, Industrial Technology Research Institute, Mikro Mesa en TSMC.
Er zijn verschillende soorten oplossingen voor massaoverdracht in ontwikkeling. Het kiezen van een van hen hangt af van verschillende factoren, zoals toepassingsmarkten, apparatuurkapitaal, UPH en verwerkingskosten. Daarnaast zijn de uitbreiding van de productiecapaciteit en het verhogen van de opbrengst belangrijk voor de productontwikkeling.
Volgens de laatste ontwikkelingen gelooft LEDinside dat de markten voor wearables (bijv. smartwatches en slimme armbanden) en grote binnendisplays eerst micro-LED-producten zullen zien (LED's kleiner dan 100 µm). Omdat massaoverdracht technologisch uitdagend is, zullen markttoetreders in eerste instantie de bestaande wafer bonding-apparatuur gebruiken om hun oplossingen te bouwen. Bovendien heeft elke weergavetoepassing zijn eigen pixelvolumespecificaties, dus markttoetreders zullen zich waarschijnlijk concentreren op producten met lage pixelvolumevereisten om de productontwikkelingscyclus te verkorten.
Dunne-filmoverdracht is een andere weg van het verplaatsen en rangschikken van LED's van microformaat, en sommige nieuwkomers op de markt maken een directe sprong om oplossingen volgens deze benadering te ontwikkelen. Het perfectioneren van dunnefilmoverdracht kost echter meer tijd en meer middelen, omdat apparatuur voor deze methode moet worden ontworpen, gebouwd en gekalibreerd. Een dergelijke onderneming brengt ook moeilijke productiegerelateerde problemen met zich mee.
Posttijd: 12 januari-2021