基于氮化鎵 (GaN) 的Micro-LED 可用于制造分辨率、能效、亮度、使用壽命和工作溫度遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)的顯示屏，前景可觀。要實(shí)現(xiàn)從 LED（晶元尺寸約 200 μm）到Micro-LED（晶元尺寸約 20 μm）的過(guò)渡，必須采用先進(jìn)的制造方法，這就為基于激光的加工創(chuàng)造了新機(jī)遇。

由于藍(lán)寶石晶片的晶格失配度和成本均相對(duì)較低，因此當(dāng)今的大多數(shù) LED 制造工藝采用藍(lán)寶石晶片作為晶體生長(zhǎng)基板。不過(guò)，如果使用藍(lán)寶石作為最終（永久）載體材料，會(huì)在光效率和散熱方面給 GaN LED 帶來(lái)很大限制。因此，在高亮度 LED 開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了這樣一個(gè)活躍領(lǐng)域：先通過(guò)激光剝離技術(shù) (LLO) 實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石非接觸式分離，然后利用晶片粘合工藝將 GaN 層與異種主基板整合。為了生產(chǎn)薄型乃至柔性顯示器件，新型Micro-LED 同樣需要去除藍(lán)寶石基板。

在 LLO 加工過(guò)程中，高強(qiáng)度 248 nm 脈沖會(huì)穿透藍(lán)寶石基板，直接照射到Micro-LED 晶片上。約 10 nm 的面間 GaN 層在吸收紫外光的光子后，開(kāi)始熱分解成液態(tài)鎵和氮?dú)狻Ｋ{(lán)寶石晶片隨即便可在幾乎不產(chǎn)生任何作用力的情況下，實(shí)現(xiàn)與Micro-LED 晶元的分離。

例如，利用由相干公司與 Fraunhofer ILT（德國(guó)亞琛市）聯(lián)合開(kāi)發(fā)的新型 248 nm 準(zhǔn)分子激光器光束系統(tǒng)，只需一次掃描即可覆蓋一塊 6 英寸晶片。為確保整個(gè)晶片區(qū)域接受相同且最佳的光通量照射，上例中的系統(tǒng)使用平頂光束輪廓。

組裝包含數(shù)百萬(wàn)Micro-LED 芯片的高分辨率顯示屏面臨獨(dú)特的難題。實(shí)際上，打造一塊擁有 3,840 x 2,160 x 3 RGB 亞像素的 4K 顯示屏需要向顯示背板傳送近 2400 萬(wàn)個(gè)Micro-LED。如果使用單獨(dú)“取放”方法，打造一塊顯示屏將需要 6 周時(shí)間！

如今，使用大型準(zhǔn)分子激光光束實(shí)現(xiàn)并行傳送為解決這一挑戰(zhàn)提供了一種高速的解決方案。在這種方案中，需要利用易于吸收紫外線(xiàn)的聚合物粘合薄膜，將經(jīng)過(guò)處理的Micro-LED 外延片粘合到臨時(shí)載體晶片。然后，在接受 248 nm 準(zhǔn)分子激光光束照射后，粘合物便會(huì)氣化。Micro-LED 芯片在實(shí)現(xiàn)分離的同時(shí)，會(huì)加快向接收背板傳送。準(zhǔn)分子光束脈沖的能量較高，只需一次照射就能覆蓋數(shù)平方毫米范圍，實(shí)現(xiàn)成千上萬(wàn)Micro-LED 的傳送。換算成子像素傳送速率，數(shù)值可達(dá)到每秒數(shù)百萬(wàn)。這種準(zhǔn)分子激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移 (LIFT) 工藝可將組裝一塊 4K 顯示屏的 LED 總傳送時(shí)間壓縮到一分鐘以?xún)?nèi)。

聚合物樹(shù)脂基體中由碳纖維組成的 CFRP 復(fù)合材料層。重量更輕，強(qiáng)度卻是鋼鐵的五倍。

綜合而言，準(zhǔn)分子激光器非常適合用于滿(mǎn)足顯示屏行業(yè)中新興應(yīng)用領(lǐng)域的要求。準(zhǔn)分子激光器擁有超短紫外脈沖，脈寬窄，光斑尺寸可調(diào)等特性，可以提高產(chǎn)能，這讓它能夠成為激光制造Micro-LED的關(guān)鍵促成技術(shù)。

文章來(lái)源：作者：相干公司Ralph Delmdahl

文章刊登于《Association of Industrial Laser Users》2018年第90期
 

如需獲取更多資訊，請(qǐng)關(guān)注LEDinside官網(wǎng)（www.007seojiaoyu.cn）或搜索微信公眾賬號(hào)（LEDinside）。