當(dāng)一個(gè)新技術(shù)剛開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，往往會(huì)帶來(lái)很多希望和很多可能。近期，LED行業(yè)又有哪些新技術(shù)?未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，就靠這些技術(shù)了?

無(wú)透鏡廣角Mini LED封裝技術(shù)

根據(jù)外媒AZO optics報(bào)道，近些年，科學(xué)家們已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)發(fā)出一些具有高色彩飽和度和長(zhǎng)壽命的白色發(fā)光二極管 (LED)，并開(kāi)始將其用于柔性照明和顯示技術(shù)。另一方面，由于具有顏色可調(diào)、柔性、量子效率高、發(fā)射光譜窄并支持光致發(fā)光等性能優(yōu)勢(shì)，膠體量子點(diǎn)(Colloidal QD)已經(jīng)成為下一代照明技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。這兩種技術(shù)的結(jié)合，在未來(lái)可能會(huì)取代有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和液晶顯示器 (LCD)。

圖1. 柔性廣角Mini-LED背光光源(a)關(guān)閉狀態(tài);(b)打開(kāi)狀態(tài)

實(shí)現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)換的稀土元素材料

量子點(diǎn)材料的各種性能，有助于進(jìn)一步降低Micro-LED顯示器的像素尺寸。

白光LED廣泛用于平面照明等領(lǐng)域，其用作顏色轉(zhuǎn)換材料的熒光粉通常都含有一些稀土元素 (REEs，Rare Earth Elements)。這是一種不可持續(xù)的方案，畢竟從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，開(kāi)采和使用稀土元素對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境來(lái)說(shuō)具有非常大的不利影響。

所以，開(kāi)發(fā)具有高柔性、穩(wěn)定性和光效的不含稀土元素的色彩轉(zhuǎn)換材料一直是這個(gè)領(lǐng)域的研究課題。近年來(lái)，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)使用超薄OLED面板來(lái)制作柔性燈和柔性顯示器的產(chǎn)品，不過(guò)截至目前，這些產(chǎn)品還存在可靠性差和驅(qū)動(dòng)電流高等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，研究人員做了相關(guān)研究，并顯著提高了量子點(diǎn)的光效、可靠性和顏色可調(diào)性。

先前研究人員建議的芯片方案

在這之前，對(duì)于一些便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品所需要的柔性、輕薄和輕便需求，一些研究人員曾建議采用藍(lán)色或紫色LED芯片搭配膠體量子點(diǎn)膜作為柔性平面光源模組的設(shè)計(jì)。實(shí)際上，基于鈣鈦礦量子點(diǎn)(PQD，Perovskite Quantum Dot)的混合型LED，就具有非常高的色域潛力，非常適合用于顯示背光模組。

封裝量子點(diǎn)顏色轉(zhuǎn)換器和鈣鈦礦量子點(diǎn)的白光LED，以及具有高色域潛力的高穩(wěn)定性介孔二氧化硅納米復(fù)合材料，已被廣泛用作顯示器背光源。另外，驅(qū)動(dòng)電流算法也已廣泛用于Mini-LED顯示器，它可以用來(lái)提升顯示器色域和顯示動(dòng)態(tài)范圍。

制造和封裝廣角(WA，Wide Angle)迷你發(fā)光二極管(Mini-LED)器件

在這項(xiàng)研究中，研究人員提出了一種搭配量子點(diǎn)膜的廣角Mini-LED封裝技術(shù)，可生產(chǎn)一種用于便攜式QLED顯示器的柔性超薄平面背光源，相對(duì)于其他Mini-LED封裝方案，這種方案可以顯著減少相同區(qū)域所需LED數(shù)量。

圖2. 廣角Mini-LED封裝方案的6個(gè)步驟

這種廣角Mini-LED封裝的基礎(chǔ)是發(fā)光波長(zhǎng)在450 nm左右的GaN倒裝藍(lán)色LED芯片。具體到這項(xiàng)研究中，這些芯片的高度、寬度和長(zhǎng)度分別為150um、127um和228.6μm。之所以選擇GaN倒裝芯片藍(lán)色LED芯片，原因是它具有低熱阻、無(wú)杯殼、能夠承受高電流密度以及無(wú)需引線(xiàn)鍵合等優(yōu)勢(shì)。

具體的封裝工藝大體上分六個(gè)步驟，包括基板上涂布擴(kuò)散層、基板上貼附導(dǎo)光膜、微芯片染料鍵合、側(cè)壁成型(Molding)、切割和與玻璃分離。

通過(guò)上述工藝步驟，研究人員制成了800 x 800 x 580 µm3的方形廣角Mini-LED封裝的器件。據(jù)介紹，這種方法不僅可以顯著減少所使用LED芯片數(shù)量，還賦予了整個(gè)光源超薄、柔性和高光效等性能。這些結(jié)果也表明，采用這些技術(shù)設(shè)計(jì)的廣角Mini-LED方形封裝為高端QLED 顯示應(yīng)用提供了非常適合的背光源。

量子點(diǎn)膜的制造

通過(guò)將市場(chǎng)上的紅色和綠色量子點(diǎn)與紫外線(xiàn)聚合物相結(jié)合，研究人員進(jìn)一步制作了一種混合量子點(diǎn)膜。接著，他們使用自動(dòng)刮刀涂布機(jī)，將該混合量子點(diǎn)膜進(jìn)一步涂布在一層用作保護(hù)膜的PET薄膜上，最終形成了一種具有三明治狀結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)膜。之后，研究人員將這種具有PET/QD-PMMA/PET結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)薄暴露于365 nm紫外線(xiàn)下30秒以完成固化。為了制造出最終具有ODL/PET/QD-PMMA/PET/ODL結(jié)構(gòu)的成品膜，研究人員最后還需要使用刮刀涂布機(jī)將一種光學(xué)擴(kuò)散層 (ODL，Optical Diffusion Layer) 涂布到PET/QD-PMMA/PET 薄膜兩側(cè)。

圖3. 鈣鈦礦量子點(diǎn)膜結(jié)構(gòu)

柔性電路板制作

研究人員在一片用環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維(FR4)制成的電路板上排列鍵合了3200顆上述封裝好的廣角Mini-LED。整個(gè)背光單元中除了最底側(cè)的電路板(含Mini-LED)，上方還有上述鈣鈦礦量子點(diǎn)膜和棱鏡等其他光學(xué)膜材。這些部品組合在一起后，就構(gòu)成了一片超薄、平坦且均勻的面光源。這里，光學(xué)膜一層一層地疊放在另一層上，它們之間的間隙很小。

圖4. 使用廣角Mini-LED封裝結(jié)構(gòu)和鈣鈦礦量子點(diǎn)膜方案的背光結(jié)構(gòu)

結(jié)論

通過(guò)獨(dú)特的封裝方式設(shè)計(jì)，這種廣角Mini-LED的性能得到了極大的提高。與傳統(tǒng)的Mini-LED相比，中心亮度降低到26.5%，不過(guò)光取出效率提高到96.1%。與具有相同表面積的未封裝Mini-LED相比，它可以讓發(fā)光角度更寬，照明區(qū)域更大，單位面積LED顆數(shù)更少。這些發(fā)現(xiàn)，連同104.2%NTSC的高色域，都表明未來(lái)QLED顯示器可能會(huì)使用這種背光技術(shù)并實(shí)現(xiàn)更高的色域。

浙江大學(xué)狄大衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)光二極管進(jìn)展

近日，浙江大學(xué)光電學(xué)院狄大衛(wèi)教授課題組先后在Nature Communications及Nature Photonics發(fā)表其課題組的最新研究文章。《Ultralow-voltage Operation of Light-emitting Diodes》一文創(chuàng)紀(jì)錄地發(fā)現(xiàn)可以以L(fǎng)ED能帶寬度的36-60%超低壓下觀(guān)察到發(fā)光。《Ultrastable Near-infrared Perovskite Lightemitting Diodes》實(shí)現(xiàn)了超高穩(wěn)定性、高效率(22.8%)的近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管(鈣鈦礦LED)。

LED的發(fā)展對(duì)照明、顯示和信息產(chǎn)業(yè)有著深遠(yuǎn)的影響。新興的LED技術(shù)的研究倍受關(guān)注。LED發(fā)光的關(guān)鍵機(jī)制為電致發(fā)光(EL)，即在外部電壓下注入的電子和空穴的輻射復(fù)合。有文獻(xiàn)報(bào)道III-V 族半導(dǎo)體的 LED 的工作電壓低至標(biāo)稱(chēng)帶隙的 77%，這是由于新型量子阱設(shè)計(jì)增強(qiáng)的輻射復(fù)合。對(duì)于OLED，其最小工作電壓約0.5Eg/q，使用TTA工藝來(lái)解釋這種低工作電壓仍有爭(zhēng)議，即電致發(fā)光的最低驅(qū)動(dòng)電壓到底是多少，以及它們是否基于同一個(gè)機(jī)理。

研究方法

在這項(xiàng)工作中測(cè)試了17種不同類(lèi)型的LED，首先選擇鈣鈦礦LED，制備了以近紅外發(fā)光的碘基材料FPI、NFPI以及綠色發(fā)光的溴基材料PCPB的鈣鈦礦LED，這三種LED的最低驅(qū)動(dòng)電壓分別是1.3V、1.3V及1.9V，LED中光子的最高能量分別為1.55eV、1.56eV及2.4eV。這表明三種材料的LED均可在低于帶隙所限制的最小閾值電壓下發(fā)光。接下來(lái)選擇幾種不同的OLED、QLED以及商業(yè)III–V族半導(dǎo)體LED，得到的結(jié)論與之前的相似。

圖 1 不同種LED的電致發(fā)光強(qiáng)度-電壓的關(guān)系。

(a. 近紅外發(fā)射FAPBI3(FPI)鈣鈦礦LED;b.近紅外發(fā)射N(xiāo)FPI鈣鈦礦LED;c.綠光PCPB鈣鈦礦LED;d.基于Ir(ppy)3的磷光OLED;e.基于4CzlPN的TADF OLED;f.基于F8BT的聚合物OLED;g.基于紅熒烯的熒光小分子OLED;h.基于CdSe/ZnS QDs的II-VI QLED;i.基于 GaAsP 的商用 III-V 無(wú)機(jī) LED 。)

研究還發(fā)現(xiàn)幾種鈣鈦礦LED驅(qū)動(dòng)電壓的數(shù)值從帶隙上方調(diào)整到下方時(shí)，LED的電致發(fā)光EL譜線(xiàn)峰形及峰位都不變。

圖2. 鈣鈦礦LED在高于及低于帶隙所限制閾值電壓下的EL光譜

為解決LED最低驅(qū)動(dòng)電壓到底是多少的問(wèn)題，他們采用一套能探測(cè)到微弱光子信號(hào)的高靈敏度光子探測(cè)系統(tǒng)，確定了鈣鈦礦LED的光致發(fā)光強(qiáng)度與電壓之間的關(guān)系，得出EL 的最小驅(qū)動(dòng)電壓為低于半導(dǎo)體帶隙 50% 的值，并表現(xiàn)出每個(gè)光子0.6-1.4eV的表觀(guān)能量增益。

圖3. 不同LED在近帶隙和亞帶隙電壓下的光致發(fā)光強(qiáng)度-電壓曲線(xiàn)

論文中提到的測(cè)試方法中，使用了海洋光學(xué)高靈敏度QE Pro光譜儀對(duì)LED的發(fā)光性能進(jìn)行表征。

圖4. 用于測(cè)量在亞帶隙電壓下的 EL 光譜的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

與鈣鈦礦太陽(yáng)能電池類(lèi)似，鈣鈦礦LED的不穩(wěn)定性是一重大難題。近年來(lái)，鈣鈦礦LED在外量子效率(EQE)方面發(fā)展十分迅速，但其在連續(xù)工作條件下T50工作壽命(亮度降低到其初始值一半所需時(shí)間)一般在10到100小時(shí)量級(jí)，而實(shí)際應(yīng)用需器件在高EQE、寬輻亮度范圍下實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的工作壽命(高于10000小時(shí))。

和III-V族半導(dǎo)體及有機(jī)半導(dǎo)體相比，鈣鈦礦在器件工作過(guò)程中存在額外的降解通道。電場(chǎng)作用下的離子遷移和鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，是影響鈣鈦礦器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵問(wèn)題。解決這些問(wèn)題，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命與高效率，是領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。

研究亮點(diǎn)

作者選取了在高性能太陽(yáng)能電池與LED均有應(yīng)用的FAPbI3鈣鈦礦作為基本研究對(duì)象，引入雙極性分子SFB10，實(shí)現(xiàn)了高效和超穩(wěn)定的近紅外(~800 nm)鈣鈦礦LED。器件峰值外量子效率(EQE)為22.8%，峰值能量轉(zhuǎn)化效率(ECE)為20.7%。這些鈣鈦礦LED展現(xiàn)了優(yōu)異的穩(wěn)定性，在5 mA/cm2下連續(xù)運(yùn)行超過(guò)3600h(5個(gè)月)沒(méi)有觀(guān)察到輻亮度衰減。據(jù)加速老化測(cè)試獲得，在初始輻亮度(或電流密度)分別為0.21 W/sr/m2 (0.7 mA/cm2)時(shí)，預(yù)期T50工作壽命為2.4×106h (約270年)。

圖5. 鈣鈦礦LED器件結(jié)構(gòu)和性能

上述數(shù)據(jù)表明，鈣鈦礦LED可在滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的光功率(輻亮度)下穩(wěn)定工作。作為參考，基于Ir(ppy)3的高效率綠光OLED器件，在1000 cd/m2的高亮度下時(shí)對(duì)應(yīng)的輻亮度為2.1 W/sr/m2, 在100 cd/m2的較低亮度下對(duì)應(yīng)的輻亮度為0.21 W/sr/m2。

表1：經(jīng)SFB10穩(wěn)定的鈣鈦礦LED壽命數(shù)據(jù)

為了探索器件高穩(wěn)定性的原因，作者研究了雙極性分子SFB10對(duì)鈣鈦礦薄膜穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，雙極性分子SFB10提高了鈣鈦礦薄膜的熱穩(wěn)定性、相穩(wěn)定性與熒光穩(wěn)定性。經(jīng)SFB10穩(wěn)定劑處理的鈣鈦礦樣品在空氣中放置322 天，仍然維持了具有良好光電活性的α相FAPbI3鈣鈦礦，而對(duì)照組樣品在14天內(nèi)就發(fā)生了相變與降解。

圖6：鈣鈦礦樣品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熒光穩(wěn)定性

圖7：SFB10與鈣鈦礦前驅(qū)體化學(xué)相互作用表

論文提到的測(cè)試方法中，使用海洋光學(xué)QE Pro光譜儀進(jìn)行EQE的J-V曲線(xiàn)測(cè)量，使用Maya2000Pro記錄角電致發(fā)光強(qiáng)度分布。

QE Pro Maya2000 Pro 光譜儀

結(jié)論

超低驅(qū)動(dòng)電壓的研究為超低壓LED器件的發(fā)展以及照明、顯示及通信行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。超長(zhǎng)的器件壽命有望提振鈣鈦礦LED領(lǐng)域的信心，這些近紅外LED可用于近紅外顯示、通訊與生物等應(yīng)用，為鈣鈦礦發(fā)光技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用鋪平了道路。

Micro LED生產(chǎn)與制程監(jiān)控解決方案

Micro LED顯示器適用多種場(chǎng)域，應(yīng)用從穿戴裝置、車(chē)用面板到大型廣告看板，場(chǎng)景從室內(nèi)延伸到戶(hù)外各種應(yīng)用，是顯示技術(shù)未來(lái)之星。Micro LED擁有高階顯示器不可或缺的關(guān)鍵性能與優(yōu)勢(shì)，如高亮度、高對(duì)比、廣色域、低耗能，以及更長(zhǎng)使用壽命，相比其他顯示技術(shù)都可以勝任未來(lái)顯示應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)。

而micro LED顯示器未來(lái)能否受到市場(chǎng)廣泛采用，主要的挑戰(zhàn)取決于技術(shù)成熟和成本降低;提高產(chǎn)能正是為這挑戰(zhàn)提供了學(xué)習(xí)途徑，這兩者也都是量產(chǎn)(HVM)過(guò)渡期所需衡量的關(guān)鍵指數(shù)。由于整體良率是每一段制程良率的綜效結(jié)果，這包括磊晶和microLED圖形化生產(chǎn)良率、背板與驅(qū)動(dòng)器IC生產(chǎn)良率、巨量轉(zhuǎn)移與晶粒鍵合良率，因此需要每個(gè)生產(chǎn)階段皆達(dá)成高良率目標(biāo)，以降低維修時(shí)間與晶粒成本。

MicroLED顯示器整體良率即是每一段制程良率的綜效結(jié)果

Micro LED顯示器集合上游的晶圓磊晶與晶粒生產(chǎn)，中游的驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與封裝，再到下游面板背板生產(chǎn)、晶粒巨量轉(zhuǎn)移與系統(tǒng)組裝，這樣的供應(yīng)鏈雖然也有mini LED類(lèi)似生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但micro LED的生產(chǎn)制程和傳統(tǒng)LED/mini LED不大一樣，它更接近半導(dǎo)體技術(shù)，量產(chǎn)中所面臨的新挑戰(zhàn)，不論是如何提升小晶粒的發(fā)光效率(EQE)、主動(dòng)式玻璃基背板的設(shè)計(jì)復(fù)雜、背板黃光制程次數(shù)增加、支援大玻璃基板與<10μm晶粒的巨量轉(zhuǎn)移，以及生產(chǎn)4K電視所需的轉(zhuǎn)移速度，都是顯示器業(yè)界的全新挑戰(zhàn)，唯有生產(chǎn)與檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新與相互配合，才能提早解決所有micro LED顯示器生產(chǎn)過(guò)程中所面臨的瓶頸，并順利邁向量產(chǎn)(HVM)的里程碑。

針對(duì)micro LED顯示器專(zhuān)屬的制程控制設(shè)備不若LCD/OLED供應(yīng)鏈完備，其中檢測(cè)與修補(bǔ)更是如何提升制程良率的關(guān)鍵步驟，不論制程解決方案供應(yīng)商、半導(dǎo)體設(shè)備商與電子供應(yīng)鏈，應(yīng)充分合作扮演關(guān)鍵的推手，產(chǎn)業(yè)界共同期望國(guó)際大廠(chǎng)能對(duì)上、中、下游進(jìn)行優(yōu)勢(shì)整合，并同時(shí)提出端對(duì)端的解決方案。

KLA公司因應(yīng)這樣的需求，針對(duì)MicroLED提出全方位LED生產(chǎn)與制程監(jiān)控的解決方案，其中涉及多個(gè)制程階段，包括磊晶制程、micro LED圖形化、驅(qū)動(dòng)IC生產(chǎn)、顯示背板及巨量轉(zhuǎn)移，并以數(shù)據(jù)分析串聯(lián)檢測(cè)資料流，貢獻(xiàn)整個(gè)micro LED制造的良率提升— 從磊晶到最終micro LED顯示器，我們經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證的制程與制程監(jiān)控設(shè)備，旨在滿(mǎn)足獨(dú)特又嚴(yán)苛的micro LED生產(chǎn)流程所面臨的各種新挑戰(zhàn)，并能加速提升廣泛應(yīng)用市場(chǎng)所需的產(chǎn)能，協(xié)助客戶(hù)達(dá)成高良率目標(biāo)。

LED晶圓成膜與蝕刻

我們來(lái)探討micro LED晶粒制程的挑戰(zhàn)，其中有三個(gè)制程影響良率至深，KLA致力于這三個(gè)關(guān)鍵制程解決方案，首先，LED mesa制程需要干凈且蝕刻一致性高的設(shè)備，尤其是當(dāng)晶圓尺寸放大、晶粒密度變高，且增加高品質(zhì)側(cè)壁保護(hù)層以滿(mǎn)足發(fā)光效率，如此一來(lái)蝕刻均勻度的挑戰(zhàn)就不容小覷，KLA透過(guò)穩(wěn)定的低損傷mesa電漿蝕刻，維持micro LED小晶粒的高良率，并同時(shí)達(dá)到降低成本的目標(biāo)。

LED晶圓成膜與蝕刻

其次，為micro LED晶粒轉(zhuǎn)移前做準(zhǔn)備，選擇性蝕刻犧牲層是一大挑戰(zhàn)，KLA在這關(guān)鍵制成投入十余年氣相HF 研發(fā)，透過(guò)定向性氣相HF 制程對(duì)氧化物進(jìn)行干蝕刻，不但可以維持蝕刻品質(zhì)的穩(wěn)定度，并使各式microLED從藍(lán)寶石晶圓轉(zhuǎn)移到下一站制程，例如暫存基板COC(Chip on Carrier)或顯示背板，變得更加容易、可行。

最后，為實(shí)現(xiàn)micro LED發(fā)光波長(zhǎng)與亮度水平的均勻性，抗反射涂層和其他介電層需要具有非常高的晶圓內(nèi)與晶圓間厚度和成分均勻性。因此，KLA在該領(lǐng)域?qū)ω?fù)責(zé)介電薄膜的典型PECVD沉積制程做了很多開(kāi)發(fā)，以達(dá)到最終micro LED均勻度的要求。

LED晶圓制程監(jiān)控

從Micro LED制造過(guò)程控制的角度來(lái)看，再次強(qiáng)調(diào)KLA所研究的關(guān)鍵挑戰(zhàn)領(lǐng)域，當(dāng)晶粒逐漸變小到<10μm時(shí)，無(wú)塵室與機(jī)臺(tái)潔凈度設(shè)計(jì)、檢測(cè)靈敏度便成為驅(qū)動(dòng)良率的重要因素。首先，為了制造出高品質(zhì)的micro LED，micro LED元件在高品質(zhì)的基板與磊晶制程中生產(chǎn)。這導(dǎo)致需要大量發(fā)展MOCVD制程檢測(cè)，包括對(duì)裸晶圓的高靈敏度、高檢測(cè)速度，以及使用人工智慧對(duì)想要避免的特定磊晶缺陷進(jìn)行分類(lèi)。

LED晶圓制程監(jiān)控

這允許回饋到磊晶制程本身，以改進(jìn)該制程品質(zhì)，并向前回饋篩選出磊晶缺陷所導(dǎo)致的缺陷晶粒。其次，我們必須說(shuō)制造micro LED晶粒制程與傳統(tǒng)LED制程相比，需要使用相當(dāng)高的靈敏度水平上進(jìn)行缺陷檢測(cè)，然后將這些檢測(cè)結(jié)果再次回饋到巨量轉(zhuǎn)移制程，以允許面板制造商僅使用已知的KGD(Known Good Die)組裝顯示器。

最后，正如我們談到的micro LED需要具備非常高的發(fā)光波長(zhǎng)與亮度均勻度，我們需要對(duì)每顆LED的薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension)與對(duì)位精度(Overlay)進(jìn)行晶圓級(jí)的量測(cè)，以監(jiān)控制程的變異性，在我們的下一段巨量轉(zhuǎn)移制程中，僅對(duì)那些非常非常均勻的Micro LED晶粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

顯示背板制程監(jiān)控與良率提升

現(xiàn)在切換到背板生產(chǎn)需求，需要提供高品質(zhì)的背板來(lái)進(jìn)行巨量轉(zhuǎn)移microLED晶粒。首先，我們發(fā)現(xiàn)micro LED用的背板往往具有相當(dāng)長(zhǎng)的比對(duì)間距，且像素圖案不具重復(fù)性，這給背板的檢查帶來(lái)了極大的沖擊，從過(guò)去我們習(xí)慣使用的像素到像素比對(duì)(pixel to pixel)的演算法，升級(jí)到晶片到晶片比對(duì)(die to die)的演算法，這樣極需高速計(jì)算能力(HPC)來(lái)進(jìn)行完整的影像處理，以滿(mǎn)足更復(fù)雜背板設(shè)計(jì)所需要的缺陷檢出靈敏度。

顯示背板制程監(jiān)控與良率提升

其次，與過(guò)去的背板設(shè)計(jì)相比，KLA發(fā)現(xiàn)micro LED背板需要更多的電晶體與電容元件來(lái)做為補(bǔ)償電路，如此才能呈現(xiàn)高品質(zhì)畫(huà)面。為了達(dá)到micro LED顯示器的動(dòng)態(tài)切換和像素均勻性要求，這意味著背板電測(cè)需要完整測(cè)試電路的功能性，判定顯示像素亮度的均勻性，并檢出任何沒(méi)有作動(dòng)的像素。

巨量轉(zhuǎn)移制程監(jiān)控

最后，我們擁有測(cè)試過(guò)的高品質(zhì)micro LED晶粒，以及高品質(zhì)的背板。當(dāng)然，在micro LED晶粒和IC轉(zhuǎn)移后，我們也需要確認(rèn)最終顯示器的功能。首先是巨量轉(zhuǎn)移量測(cè)，KLA發(fā)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)并回饋巨量轉(zhuǎn)移制程，以及監(jiān)控與改善制程所需要的數(shù)據(jù)，必需測(cè)量每一顆LED晶粒和IC晶片的X/Y偏移，以及旋轉(zhuǎn)角度。這種在背板上進(jìn)行大規(guī)模測(cè)量，與前端邏輯和記憶體晶片的動(dòng)態(tài)測(cè)量非常相似，也就是回饋前端步進(jìn)曝光機(jī)做校正計(jì)算，這與使用大量測(cè)量來(lái)進(jìn)行巨量轉(zhuǎn)移的動(dòng)態(tài)監(jiān)控非常相似。

巨量轉(zhuǎn)移制程監(jiān)控

其次，需要確保巨量轉(zhuǎn)移后缺陷率低，通過(guò)光學(xué)檢查來(lái)確保轉(zhuǎn)移的LED晶粒和IC晶片在巨量轉(zhuǎn)移制程后不會(huì)遺失、損壞或變形，并回饋檢測(cè)結(jié)果以進(jìn)行必要的維修。最后在進(jìn)行切割大面板前，需要進(jìn)行電致發(fā)光測(cè)試(EL)，以確認(rèn)終端面板電性與發(fā)光功能、亮度和均勻度都受到良好的控制。