凭借快速而精密的运动控制解决方案解决MicroLED制造中面临的挑战

更轻巧、更灵活的设计、更低的能耗、更高的分辨率以及更强的对比度和亮度:这是未来显示技术为满足对功能、操作和使用寿命的要求而应提供的一部分。例如,这不仅涉及进一步提高增强与虚拟现实应用的平视显示器的贴近眼睛和独立视角,从而使智能手表等可穿戴设备更紧凑、更坚固、更节能,而且还涉及增加大面积屏幕和显示面板的色彩强度和亮度。

各种显示技术对比:LCD – LED – OLED – MicroLED

目前,液晶显示器(LCD)在市场上占据主导地位。采用这项技术,每个像素由RGB颜色的红色、绿色和蓝色三个子像素生成。作为发光二极管的LED在这里仅用作背景颜色的白光变体。也可以制造彩色LED,但由于其尺寸限制,彩色LED仅适用于大型屏幕。

MicroLED显示器由微小的红色、绿色和蓝色LED阵列组成,其中每个LED对应于显示器上的一个像素。与OLED和等离子显示器类似,此类像素自发光、可调光并且可以完全关断,因此无需任何背景照明。与OLED相比,MicroLED基于氮化镓技术,这项技术可提供30倍的整体亮度和更高的勒克斯/瓦效率,因此电流消耗低于OLED。MicroLED的基本优势还在于更高的色彩饱和度以及对氧气和湿气的较低敏感性,因此无需封装。

大批量生产面临的挑战

Micro LED显示屏由数百万个微小像素组成。为了挖掘MicroLED技术的潜力并使经济上可行的大批量生产成为可能,制造商必须克服因组件的极小尺寸、功能和数量而带来的诸多挑战。

要制造显示器,必须首先通过外延生长生成MicroLED晶圆。在特殊的拾放工艺中,成千上万个数微米大小的LED芯片(阵列)被拾取并转移到基板或背板上。这需要快速、精密且可靠的转移工艺 – 这是MicroLED制造面临的主要挑战之一。要放置单个阵列,需要能够以±1.5微米的精度进行定位的设备。这意味着制造商必须开发出能够在达到大批量生产速度的同时以极小精度实现高质量的工艺。

另一个关键点是像素良率。坏点可能出现在制造过程的不同阶段,因此,不仅应在工艺结束时而且应该在整个制造过程中进行检验和修复,以确保均匀的辉度(亮度)和波长(颜色)。为了在全分辨率(1920 x 1080像素)的RGB彩色显示屏上实现少于五个坏点的比率,需达到99.9999%的良率。

检验时,成像系统可以检测和分析MicroLED芯片的辉度。此外,还面临所要求精度和速度的挑战。目前,修复MicroLED的解决方案主要采用紫外线辐射或选择性激光工艺等技术。

优化吞吐量和精度

为了满足对精度和速度的高要求,PI借助运动、控制和软件解决方案为全球研究小组和制造商提供支持。凭借多年的精密定位经验、广泛的技术和高水平的垂直整合,PI能够选择完全合适的方法来解决客户面临的挑战。

并联运动解决方案(例如六足位移台)可实现LED与基板之间的精密对准。空气轴承运动平台在晶圆之间提供了要求苛刻的连续XY精度,而为了在保持数微米性能的同时实现极限速度,龙门系统则提供了优化的性能。

PI系统工程师将在客户的设计和生产规划阶段为其提供帮助。PI团队可以配置客户特定的解决方案,从而进一步优化推动新一代显示器商业化的生产工艺。即使需求和产量不断变化,遍布全球的生产和服务基地依然可确保交付和效能的可靠性与高质量。

PI是您为以下应用提供运动和控制解决方案的合作伙伴:

磊晶圆制作
MicroLED单片集成
采用激光烧蚀和隐形划片在晶圆级上进行MicroLED切割
质量传递:弹性体压印、激光剥离、流体装配、静电式、卷对卷
检验与激光修复

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