Badania przeprowadzone przez firmę TrendForce LEDinside wykazały, że wiele firm z różnych branż na całym świecie weszło na rynek micro LED i ściga się w celu opracowania metod dla procesu transferu masy.
Przenoszenie masy mikrodiod LED na płytę montażową wyświetlacza było głównym wąskim gardłem w komercjalizacji mikrowyświetlaczy LED . Chociaż kilka firm konkuruje o opracowanie procesu transferu masy, ich rozwiązania muszą jeszcze spełnić standardy komercjalizacji pod względem wydajności produkcji (w jednostkach na godzinę, UPH) oraz wydajności transferu i wielkości chipów LED — micro LED jest technicznie definiowana jako diody LED, które są mniejsze niż 100 µm.
Obecnie uczestnicy rynku mikro LED pracują nad przeniesieniem masy diod LED o wielkości około 150 µm. LEDinside przewiduje, że wyświetlacze i moduły projekcyjne wyposażone w diody LED 150 µm będą dostępne na rynku już w 2018 roku. Gdy dojrzeje transfer masy dla diod LED tej wielkości, wchodzące na rynek podmioty zainwestują w procesy wytwarzania mniejszych produktów.
Siedem wyzwań
„Transfer masy jest jednym z czterech głównych etapów produkcji mikrowyświetlaczy wyświetlaczy LED i wiąże się z wieloma bardzo trudnymi wyzwaniami technologicznymi”, powiedział Simon Yang, zastępca kierownika ds. badań w LEDinside. Yang zwrócił uwagę, że opracowanie opłacalnego rozwiązania transferu masy zależy od postępów w siedmiu kluczowych obszarach: precyzja sprzętu, wydajność transferu, czas produkcji, technologia produkcji, metoda kontroli, przeróbka i koszt przetwarzania.
Rysunek 1: Siedem kluczowych obszarów, które mają kluczowe znaczenie dla opracowania ekonomicznego rozwiązania do transferu masy. Źródło: LEDinside, lipiec 2017.
Dostawcy diod LED, producenci półprzewodników i firmy w całym łańcuchu dostaw wyświetlaczy będą musieli współpracować, aby opracować standardy specyfikacji materiałów, chipów i sprzętu produkcyjnego używanego w produkcji mikro diod LED. Współpraca międzybranżowa jest konieczna, ponieważ każda branża ma własne standardy specyfikacji. Potrzebny jest również dłuższy okres badań i rozwoju, aby przezwyciężyć przeszkody technologiczne i zintegrować różne dziedziny produkcji.
Osiągnięcie 5σ
Wykorzystując Six Sigma jako model do określenia możliwości masowej produkcji wyświetlaczy micro LED, analiza LEDinside wskazuje, że wydajność procesu transferu masy musi osiągnąć poziom czterech sigma, aby umożliwić komercjalizację. Jednak koszt przetwarzania oraz koszty związane z inspekcją i naprawą wad są nadal dość wysokie, nawet na poziomie czterech sigma. Aby mieć dostępne do wprowadzenia na rynek produkty dojrzałe komercyjnie o konkurencyjnych kosztach przetwarzania, proces transferu masy musi osiągnąć poziom wydajności transferu wynoszący pięć sigma lub wyższy.
Od wyświetlaczy wewnętrznych po urządzenia do noszenia
Chociaż nie ogłoszono żadnych znaczących przełomów, wiele firm technologicznych i agencji badawczych na całym świecie nadal inwestuje w badania i rozwój procesu transferu masy. Niektóre ze znanych międzynarodowych przedsiębiorstw i instytucji działających w tym obszarze to LuxVue, eLux, VueReal, X-Celeprint, CEA-Leti, SONY i OKI. Porównywalne firmy i organizacje z Tajwanu to PlayNitride, Industrial Technology Research Institute, Mikro Mesa i TSMC.
W trakcie opracowywania jest kilka rodzajów rozwiązań transferu masy. Wybór jednego z nich będzie zależał od różnych czynników, takich jak rynki zastosowań, kapitał sprzętowy, UPH i koszt przetwarzania. Dodatkowo, rozbudowa mocy produkcyjnych i podniesienie stopy zwrotu są ważne dla rozwoju produktu.
Zgodnie z najnowszymi osiągnięciami, LEDinside wierzy, że rynki urządzeń ubieralnych (np. smartwatche i inteligentne bransoletki) oraz dużych wyświetlaczy wewnętrznych najpierw zobaczą produkty micro LED (diody LED o wielkości poniżej 100 µm). Ponieważ transfer masowy jest wyzwaniem technologicznym, podmioty wchodzące na rynek będą początkowo wykorzystywać do budowy swoich rozwiązań istniejący sprzęt do klejenia płytek półprzewodnikowych. Co więcej, każda aplikacja wyświetlająca ma własne specyfikacje dotyczące objętości pikseli, więc nowi gracze na rynku prawdopodobnie skoncentrują się na produktach o małych wymaganiach dotyczących objętości pikseli, aby skrócić cykl rozwoju produktu.
Transfer cienkowarstwowy to kolejna droga do przesuwania i rozmieszczania mikrodiod LED, a niektóre podmioty wchodzące na rynek robią bezpośredni skok w opracowywaniu rozwiązań w ramach tego podejścia. Jednak doskonalenie transferu cienkowarstwowego zajmie więcej czasu i więcej zasobów, ponieważ sprzęt do tej metody będzie musiał zostać zaprojektowany, zbudowany i skalibrowany. Takie przedsięwzięcie będzie wiązało się również z trudnymi zagadnieniami związanymi z produkcją.
Czas publikacji: 12.01.2021