Micro-LED显示技术中关键专利简介

路丽芳 符媛英

摘  要：本文通过对全彩化技、巨量转移和微缩制程这三个技术分支中涉及技术难点和关键专利申请进行了简要介绍，为Micro-LED显示技术的实际研究和应用提供参考。

关键词：Micro-LED显示技术;全彩化;巨量转移;微缩制程

1全彩化关键专利技术介绍

全彩化技术主要包括RGB三色LED法和UV/蓝光LED+发光介质法。

（1）RGB三色LED法

RGB三色LED法是采用驱动芯片对单个像素中的RGB三色LED的驱动，实现全彩显示。但是由于驱动芯片实际输出电流会和理论电流有误差，单个像素中的每个LED都有一定的半波宽（半峰宽越窄，LED的显色性越好）和光衰现象，导致出光效率低，像素间存在串扰，继而产生LED像素全彩显示的偏差问题。针对前述问题，本领域主要从提高发光效率、降低像素之间串扰等方向进行改进。

武汉华星光电技术有限公司2016年的发明专利申请CN106229394A、京东方科技集团股份有限公司2020年的发明专利申请CN111863797A、上海天马微电子有限公司2020年的发明专利申请CN111863859A通过改进Micro-LED显示面板的制造方法提高发光效率。上海天马微电子有限公司2018年的发明专利申请CN107680960A通过对微型发光二极管射出的全部光线进行聚拢，从而减小微型发光二极管之间的相互干扰。

（2）UV/蓝光LED+发光介质法

UV/蓝光LED+发光介质法主要是通过激发发光量子点而进行全彩显示，其主要问题在于各颜色均匀性与各颜色之间的相互影响，所以解决红绿蓝三色分离与各色均匀性成为量子点发光二极管运用于微显示器的重要难题之一。此外，当前量子点技术还不够成熟，还存在着色域不够宽、材料稳定性不好、寿命短等缺点。

LUXVUE科技公司于2013年提出的国际专利申请WO2014186214A1公开了一种基于量子点的UV-蓝光Micro-LED显示面板，其通过合理选择量子点的材料和设置氧氣阻挡膜来延长量子点的使用寿命，该国际专利申请分别于2016年和2017年获得美国和中国台湾地区专利授权。深圳市华星光电技术有限公司2017年提出的发明专利申请CN107424524A公开了一种Micro-LED显示面板，通过设置特定的反射层来提高蓝光利用率，且可以减少量子点的用量，进而延长显示面板的使用寿命，该发明专利申请已于2020年获得授权。南方科技大学2017年提出的发明专利申请CN107331758A公开了一种Micro-LED显示器件的制备方法，通过该方法能够实现量子点材料的均匀涂覆，涂覆精度高，提高了Micro-LED显示器的颜色均匀性，该发明专利申请已于2019年获得授权。

2巨量转移关键专利技术介绍

巨量转移技术主要包括电磁力吸附转移技术、静电吸附转移技术、流体装配转移技术、弹性印模转移技术、激光剥离转移技术和滚轴转印转移技术。

（1）电磁力吸附转移技术

电磁力吸附转移技术是利用线圈电感产生电磁力的方式，将 Micro-LED 吸附及放下，拾取装置为电子- 可编程磁性模块包括微机电系统（MEMS） 和键合设备。该技术的难点在于需要在芯片上制作一层磁性材料，磁性材料的均匀性会影响电磁力吸附的精度和一致性，电子-可编程磁性模块的设计较为复杂，转移芯片间距不宜太小，电极材料需要匹配。

（2）静电吸附转移技术

静电吸附转移技术是通过在吸附转移头和芯片上产生不同电荷，利用异性相吸的原理将 Micro-LED 吸附拾取，并转移到接收衬底的转移技术。

勒克斯维科技公司2012年提出的发明专利申请US2013210194A1、歌尔股份有限公司2018年提出的发明专利申请CN108257905A均公开了通过静电吸附技术实现微发光二极管巨量转移。勒克斯维科技公司的发明专利申请及其同族已在美国、中国、韩国及中国台湾等多个国家和地区获得授权，歌尔股份有限公司的改发明专利申请也已于2020年获得授权。

（3）弹性印模转移技术

弹性印模转移技术又称微转印（μTP）技术，就是使用弹性印模结合高精度的打印头，有选择的从源基板上拾取Micro-LED芯片，并将拾取的Micro-LED芯片打印（printing）至目标基板。此技术的难点在于PDMS需要制作为PDMS stamp形状，只有粘附在表面平整度极为平坦的平面，才不影响转移的良率和精度，而且需要精准控制各个阶段粘力大小，否则将无法实现转移。

广东工业大学2021年提出提出的发明专利申请CN112908897A公开了一种基于无掩膜光刻的Micro-LED芯片粘附式阵列转移方法，有效提高Micro-LED芯片转移的速度与良率，提高转移准确率以及转移稳定性，解决了现有Micro-LED芯片转移方法转移准确率差、稳定性差、转移后容易发生位置位移的问题。

3微缩制程关键专利技术介绍

当前微缩制程技术的制程种类大致有3种：芯片接合、晶片接合、薄膜传输。芯片接合就是将LED微缩剪切Micro-LED等级的芯片之后，再将其通过COB、SMT封装到电路基板上。晶片接合直接使用耦合离子刻画LED磊晶结构，形成Micro-LED的薄膜层，并将LED晶粒封装到电路基板，通过物理或化学剥离在电路基板上进行Micro-LED的磊晶薄膜画面驱动。薄膜传输先将电路LED基板剥离，将磊晶薄膜层置于临时基板上，再通过等离子刻画形成Micro-LED的薄膜层构造，依据显示需求进行Micro-LED的磊晶薄膜转移封装，从而形成显示驱动。在前述制程中，容易出现剥离成品率低，Micro-LED间距难以缩小，转移封装定位困难， Micro-LED芯片焊接可靠性低，微缩后相邻Micro-LED容易出现光串扰、电极短路等问题，因此，本领域主要针对提高剥离成品率、缩小Micro-LED间距、提高转移定位精度、提高焊接可靠性、防止相邻Micro-LED光串扰、电极短路等方面进行了研究和改进。

4  小结

Micro-LED显示技术是当前热点显示技术之一，其是高亮度高分辨率显示屏的发展方向，对于Micro-LED显示技术中的热点技术同时也是难点技术，全彩化技术、巨量转移技术和微缩制程技术，各大面板厂商、显示技术公司、科研院所均有研究，并产出大量专利申请，相信在不久的将来，Micro-LED显示面板将会像今天的LCD和OLED面板一样，走进千家万户。

参考文献：

[1]陈跃，徐文博 等，Micro-LED 研究进展综述，中国照明电器，2020，2：10-21

[2]Micro-LED显示技术及应用白皮书，利亚德光电部技术，2020

[3]丁海涛，基于 Micro-LED 发展现状及其技术研究，科技与信息，2019，8，106

[4]邰建鹏，郭伟玲，Micro LED 显示技术研究进展，照明工程学报，2019，1（30），18-25

作者简介：

路丽芳（1989— ），女，硕士，审查员，主要从事显示和标签领域的发明专利审查;

符媛英（1989—），女，硕士，审查员，主要从事显示领域的发明专利审查。