Page 24 - 高解析度UVA MicroLED顯示器—未來顯示技術新主流

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段主動式MicroLED陣列微型顯示 器，帶來達3200ppi的超高解析 度，同時成功印證無光罩微影技 術的應用可行性。
器其可操作率為80.9%，且是目前 高畫質(HD)顯示器主流16:9寬高 比之高解析度UV MicroLED顯示 器的首次展示。最後，透過在顯示 器播出特定圖案對光阻做圖像的 直接轉移，也成功證明了無光罩 微影技術的應用。
MicroLED陣列基本的製程大 多是先定義出高原(mesa)圖形， 也就是像素區，然後蝕刻出垂直 側壁至n層，接著依序在n層佈上 網狀電極、在p層佈上p電極、成長 鈍化層，最後成長銦球當bonding 金屬。前述每一道製程之前都需要 開一道新的黃光，然而受限於學 界實驗室contact aligner的機台 限制，製作這種結構的MicroLED 要做得均勻性高是困難的。首先 第一道的圖形因為像素尺寸只有 5微米，所以mesa圖案很容易在 顯影過程或是去離子水清洗過程 漂走;再者，因為曝光機的最小解 析線寬只有1微米，而且是手動對 準，所以要在mesa間隔只有3微米 的走道開出2微米寬度的佈線圖案 是極其困難的。
圖1:單顆5μm MicroLED的I-V特性圖(左圖為對數圖，右圖為線性圖)。
因此，清華大學電子所發展出 特殊梯型側壁的MicroLED技術。 梯型側壁讓金屬在階梯覆蓋率低 的電子束蒸鍍機蒸鍍時，可以自動 形成n電極和p電極，此即為自動對 準技術。梯型側壁蝕刻技術配合自 動對準技術，可以讓黃光道數少了 n電極和p電極兩道，不僅加快了製 程速度且不再有對準問題。
MicroLED特性全面剖析 圖1為對1920×1080 UV光 MicroLED陣列做單顆元件量測 的電特性圖，由左側對數圖我們 可以得到在逆偏壓10V時的漏電 流為9.48pA;此外，一般我們定 義元件的啟動電壓在電流密度 22.2A/cm2的大小，而由於單顆 元件大小為5μm，經過換算之後 可以得到啟動電壓是在4.36μA的 電流，因此從右側線性圖可以得 知，1920×1080 UV光MicroLED 的單顆LED啟動電壓是在3.29伏
1920×1080 UVA波段主動式 MicroLED是利用在每個像素上鍍 上銦作為黏著性金屬，接著藉由覆 晶技術與CMOS IC進行接合，這種 裝置為白光LED固態照明應用開啟 了改進之路，並且有望在高密度 數據儲存、化學和生物感測設備、 消毒器和微影曝光設備等領域提 供廣泛的適用性。近期以UV光波 段作為曝光工具尤為吸引人，以 370-nm UV光顯示器做為曝光工 具，可以將顯示器上的特定圖案 直接曝光到光阻上，這種做法可 免去使用價格高昂的光罩作為定 義圖案的工具;此外，這也提供了 一種透過立體微影技術構建三維 結構的簡單方法。因此，這樣的設 備被認為是更有效的曝光工具， 因為它可達到同時曝光和定義圖 案的作用。
自動對準微影技術 加速製 程開發的幕後推手
清華大學電子工程研究所已 成功研製出了這種高解析度的 微型顯示器，藉由SDK模組成功 演示印證了圖像的轉移。此種 1920×1080 UVA MicroLED顯示
特(V)的位置。 經過數據分析及比較後發
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現，MicroLED之漏電流主要是因 為乾式蝕刻造成的側壁缺陷所導 致，每一顆MicroLED元件所需要 的啟動電壓及負偏壓時的漏電流 都非常小。
圖2則呈現單顆MicroLED的 光特性表現，由圖2左圖可以得知 在電流為1mA時的光輸出功率為 70.4μW，由圖2右圖則量測得到外 部量子效率(EQE)最大值為3.74%， 出現在電流密度為153.2A/cm2 的位置;而電轉光效率(WPE)最 大值為3.61%，出現在電流密度為