更輕量化、更靈活的設計、更低的能耗、更高的分辨率以及更鮮明的對比度和亮度:這是未來顯示技術應該具備的特性,以滿足對功能、操作和使用壽命的不同要求。例如,顯示技術是為了進一步提高增強與虛擬現實應用中平視顯示器的近距和獨立視角,從而使智能手表等可穿戴設備更加緊湊、耐用和節能,同時也是為了提高大尺寸屏幕和顯示面板的色度和亮度。
顯示技術對比:LCD – LED – OLED – MicroLED
目前,液晶顯示屏(LCD)在市場上占據主導地位。使用這項技術,每個像素由RGB顏色(紅、綠、藍)的三個子像素生成。發光二極管(LED)在這里只作為背景顏色的白光變體使用。盡管也可以制造彩色LED,但由于其尺寸限制,它們僅適用于大型屏幕。MicroLED顯示屏由微小的紅、綠、藍LED陣列組成,每個LED對應顯示屏上的一個像素。這些像素自發光、可調光,并且可以完全關閉,這與OLED和等離子顯示屏相似,因此無需任何背景照明。與OLED相比,MicroLED基于氮化鎵技術,其整體亮度高30倍,勒克斯/瓦效率更高,因此電流消耗更低。MicroLED的根本優勢還包括更高的色彩飽和度和更低的氧氣和水分敏感性,因此無需進行封裝。
大規模生產的挑戰
MicroLED顯示屏由數百萬微小的像素組成。為了挖掘MicroLED技術的潛力并使經濟上可行的大規模生產成為可能,制造商必須克服因組件的極小尺寸、功能和數量所帶來的諸多挑戰。為了制造顯示屏,必須首先通過外延生長來生產MicroLED晶圓。在專門的拾放工藝中,數以千計的幾微米大小的LED芯片(陣列)被拾取并輸送至基板或背板。這需要快速、精密、可靠的輸送工藝,這也是MicroLED制造面臨的主要挑戰之一。放置能夠以±1.5微米精度定位的單個陣列時,需要使用設備。這意味著制造商必須開發在達到大規模生產速度的同時提供具有微觀精度的高質量工藝。
另一個關鍵點是像素良率。死像素可能出現在制造過程的不同階段,因此檢驗和修復不僅應在工藝結束時進行,還應在整個制造過程中進行,以確保均勻的輝度(亮度)和波長(顏色)。為了在全分辨率(1920 x 1080像素)下實現每臺RGB彩色顯示屏低于5個死像素的比率,需要達到99.9999%的良率。檢驗時,成像系統可以檢測和分析MicroLED芯片的亮度。此外,挑戰還在于所需的精度和速度。目前,修復MicroLED的解決方案是紫外線輻射或選擇性激光技術等技術。
優化產量和精度
為了滿足對精度和速度的高要求,PI通過運動、控制和軟件解決方案為全球的研究團隊和制造商提供支持。憑借多年的精密定位經驗、廣泛的技術和高度的垂直整合,PI能夠選擇較合適的方法來解決客戶所面臨的挑戰。六足位移臺等并聯運動解決方案可實現LED與基板之間的精密對準。空氣軸承運動平臺在晶圓之間提供苛刻的連續XY精度,而為了達到最終速度同時保持數微米的性能,龍門系統提供了最佳性能。PI的系統工程師正在協助客戶進行設計和生產規劃階段的工作。PI團隊隨時準備為客戶配置特定的解決方案,進一步優化生產工藝,從而推動新一代顯示屏的商業化。即使需求和產量不斷變化,遍布全球的生產和服務地點依然可確保交付和性能的可靠性和質量。
用于MicroLED頂部和底部檢驗、交付前質量傳遞和裝配后的精心設計的系統
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·磊晶圓制作
·MicroLED單片集成
·采用激光燒蝕和隱形劃片技術
·在晶圓級對MicroLED進行切割
·質量傳遞:彈性體沖壓、激光剝離、流體裝配、靜電、卷到卷