По мере появления инновационных приложений для микросветов решение проблем массопереноса и тестирования становится главным приоритетом

Микро-светодиоды недавно стали широко известной новой технологией в индустрии дисплеев, где решение существующих технических проблем для массового производства является конечной целью, которую разделяют компании. На Touch Taiwan 2021 ведущие игроки, такие как AUO, Innolux и PlayNitride, поиграли мускулами, продемонстрировав различные инновационные приложения Micro LED. В дополнение к потрясающим визуальным впечатлениям, партнерские отношения между восходящим и нижним звеньями, продемонстрированные на демонстрационном мероприятии, предполагают, что Micro LED больше не является «научной фантастикой» и приблизился к цели коммерциализации.

На выставке Touch Taiwan 2021 будут представлены будущие применения микро-светодиодов

На выставке Touch Taiwan 2021 гигант панелей AUO представил передовые приложения технологии светодиодных дисплеев Micro, связанные с домашними развлечениями и автомобильными дисплеями. Например, компания работала с PlayNitride над разработкой 1,39-дюймового полнокруглого микро-светодиодного дисплея с разрешением 338 PPI с самой высокой плотностью разрешения в мире, который можно использовать с центральной консолью для использования с электрическими ручками. Кроме того, гаджет может похвастаться уникальной технологией криволинейной резки, позволяющей компаниям-производителям автомобилей настраивать решения для разнообразных конструкций различных автомобильных приборных панелей, тем самым повышая интуитивность вождения и безопасность.

1,39-дюймовый полный круг MicroLED-дисплей с разрешением 338 пикселей на дюйм (Источник: AUO)

Кроме того, модуль отображения полного круга подходит для мобильных устройств. Его потрясающее разрешение 338 PPI, сверхширокие углы обзора и высокая яркость, вероятно, вдохновят на применение носимых устройств в различных сценариях. От статических и динамических движений до солнечных и снежных погодных условий продукт Micro LED может последовательно и четко представлять информацию с значительно улучшенным визуальным восприятием для пользователей.

Далее AUO представила на выставке 12,1-дюймовый 169PPI Micro LED дисплей. Монолитный монитор, использующий технологию преобразования цвета, отличается превосходной атмосферостойкостью и стабильностью, а также высокой яркостью светодиодов. Указанные особенности позволяют продукту четко отображать информацию о безопасности вождения для водителей при солнечном свете; приборные панели автомобиля и центральные консоли – это два возможных сценария применения нового устройства.

Микро-светодиоды AUO отличались высокой яркостью, контрастностью, широкой цветовой гаммой, быстрым откликом и высокой надежностью, что делало их пригодными для различных применений на автомобильных приборных панелях. (Источник: TechNews)

Innolux не отстает; поставщик панелей выпустил свой первый бесшовные мозаичный дисплей AM-Micro LED с диагональю 92,4 дюйма и разрешением 4K с квантовыми точками. Преодолевая технические ограничения, с которыми сталкиваются ЖК-дисплеи, OLED и светодиодные мониторы с мелким шагом, продукт Micro LED может похвастаться трехмерным стереозвуком, широкой цветовой гаммой, сверхвысокой контрастностью, плавным динамическим изображением, высоким разрешением на уровне сетчатки глаза и крупномасштабным бесшовным изображением. черепица. Гигантский дисплей будет нацелен на рынки кинотеатров 8K, игровых центров, крупных операционных центров безопасности, виртуальных музейных экспозиций и больших дисплеев для элитных клиентов.

92,4-дюймовый бесшовный мозаичный дисплей AM-Micro LED с квантовыми точками 4K (Источник: TechNews)

PlayNitride представила 89-дюймовый изогнутый Micro LED дисплей с разрешением 5K, использующий технологию PixeLED MatrixTM со сверхширокими углами обзора, а также еще один SenMirror на базе PixeLED MatrixTM с интерактивным дисплеем. PixeLED MatrixTM – это технология отображения, разработанная PlayNitride, основанная на бесшовном мозаичном расположении микро-светодиодов. 89-дюймовая модель, представленная на выставке Touch Taiwan 2021, состоит из 168 матричных модулей, которые плавно соединены плиткой для получения сверхширокого дисплея 32: 9; Изогнутый экран в сочетании с конструкцией механизма имеет радиус кривизны 2500 мм и яркость 2000 нит, что делает его идеальным решением для многозадачности, игр и рекламных щитов.

89-дюймовый изогнутый дисплей Micro LED с разрешением 5K (Источник: Играть)

Умное зеркало SenMirror также использует технологию PixeLED MatrixTM. Используя высокую яркость и свободу выбора размера, предоставляемую технологией, PlayNitride установила датчики жестов в SenMirror, что позволило продукту одновременно служить зеркалом и интерактивным дисплеем.

Массоперенос остается ключом к коммерциализации микросветодиодов

Благодаря более широкой цветовой гамме, более высокой яркости, более низкому энергопотреблению, более длительному сроку службы и большей прочности, а также устойчивости к окружающей среде, Micro LED может создавать потрясающие визуальные впечатления, которые подходят для различных интеллектуальных приложений и очень полезны для индустрии дисплеев. Если существующие технические проблемы, с которыми сталкиваются Micro LED, будут преодолены, эта модная технология станет мейнстримом дисплеев следующего поколения.

Массообмен в настоящее время является одним из основных узких мест, препятствующих развитию светодиодных дисплеев Micro. Массообмен также является наиболее трудоемким процессом при производстве мониторов Micro LED. Например, для производства монитора 4K 3840 × 2160 требуется перенести на объединительную плату более 20 миллионов светодиодов Micro LED. Если скорость массопереноса недостаточно высока, процесс может занять до нескольких дней (даже нескольких недель). Кроме того, низкая скорость массопереноса и низкая пропускная способность могут сделать продукцию Micro LED дорогостоящей.

Например, 65-дюймовый телевизор 4K Micro LED сейчас стоит не менее 100 000 долларов США; сколько людей может позволить себе такую ​​роскошь в гостиной?

Следовательно, как улучшить существующие методы массообмена – это ключ к массовому производству Micro LED; Вот почему многие ведущие компании недавно инвестировали в массоперенос, что привело к появлению различных новаторских подходов. Существующие технологии массообмена включают в себя гидравлическую сборку, лазерный перенос, рулонный перенос и установку штампа, каждая из которых ориентирована на различные требования клиентов.

Выбор и установка штампа включает в себя сортировку и размещение штампов с использованием технологии массива MEMS. Тем не менее, низкая скорость переноса при обычном самовывозе (примерно 25 000 штампов в час) представляет собой серьезную проблему для производства Micro LED. Такая низкая скорость передачи указывает на то, что процесс массопередачи панели смартфона с высоким разрешением (1440 × 2560) с 11 миллионами Micro LED займет 19 дней; процесс, необходимый для дисплея 4K (3840 × 2160), очевидно, займет гораздо больше времени.

Таким образом, производители обратили внимание на новые механизмы передачи. Например, Apple Inc. приобрела LuxVue, компанию по производству микро светодиодов, специализирующуюся на массообмене на основе статического поглощения. Статический перенос включает использование передающих головок, высвобождающих статическое электричество, чтобы снимать микросветодиоды с несущей подложки (или «промежуточной подложки») и передавать их на целевую подложку. Затем несколько головок образуют массив статических передающих головок, который может одновременно передавать массив микро-светодиодов в больших количествах, тем самым удовлетворяя производственным требованиям дисплеев с высоким разрешением. Действительно, есть альтернативы самовывоза в дополнение к решению LuxVue, такие как трансферная печать Ван-дер-Ваальса и электромагнитная передача.

Лазерный перенос, как следует из названия, относится к использованию лазерных лучей для быстрого переноса большого количества микро-светодиодов с исходной подложки на целевую. Как и другие процессы, лазерный перенос включает несколько производных. Стартап Uniqarta из США, например, разработал технологию Laser-Enabled Advanced Placement (LEAP), которая выполняет массообмен с использованием одного или нескольких лазерных лучей. Высокоточная и сверхбыстрая система лазерного переноса и размещения штампа помогает Uniqarta преодолевать технические проблемы, с которыми сталкиваются традиционные подходы к подбору и размещению. Бесконтактный характер LEAP при размещении большого количества штампов также ускоряет процесс переноса.

K&S приобретает Uniqarta для развития технологии лазерной передачи （Источник ： K&S）

QMAT, другой стартап в США, применяет технологию Beam Addressed Release (BAR), принцип которой аналогичен: использование лазерных лучей для быстрого переноса огромного количества микро-светодиодов с исходной подложки на целевую. Примечательно, что QMAT также предложила решение для проверки фотолюминесценции (PL) / электролюминесценции (EL), чтобы гарантировать отсутствие дефектов ppm и высокую пропускную способность во время процесса массопереноса. Перед передачей необходимо провести осмотр и проверку, чтобы убедиться, что рассматриваемый Micro LED не является дефектным. Таким образом, решение помогает сократить время последующего обслуживания и затраты на обработку.

Гидравлическая сборка в основном используется компанией eLux, которая владеет запатентованным подходом к гидравлической сборке, в котором используются поверхности раздела расплавленного припоя для выполнения механических и электрических соединений с электродом во время сборки с жидкостью суспензии, являющейся средой. Экономичный и эффективный процесс сборки позволяет быстро захватывать и выравнивать микросветодиоды в паяных соединениях. Роликовый перенос – это уникальная запатентованная технология, разработанная Корейским институтом машин и материалов (KIMM). Основанный на рулонном процессе, этот метод включает в себя «транскрибирование» компонентов TFT и светодиодов на подложку, что в конечном итоге приводит к созданию гибкой панели Micro LED (AMLED) с активной матрицей.

Инструмент для автоматической гидравлической сборки （Source ： eLux）

Методы массообменной инспекции с высокой эффективностью также имеют значение

Для повышения производительности микро-светодиодных дисплеев, помимо массообмена, еще одним важным процессом является проверка. Поскольку продукты Micro LED содержат множество светодиодных чипов, то, как точно и быстро проверить и отремонтировать эти тонкие чипы, оставалось сложной задачей.

В настоящее время предприятия в основном используют два типа инспекций Micro LED; то есть тесты PL и EL. Однако у этих двух есть свои недостатки. PL позволяет проводить осмотр без контакта со светодиодными чипами и с меньшей вероятностью повредит чипы, но тест не так эффективен, как EL. Тест EL, напротив, выполняет проверку, устанавливая электрические токи с помощью светодиодного чипа; несмотря на его способность выявлять больше дефектов, метод тестирования может повредить микросхемы, поскольку требует контакта микросхемы.

Чтобы повысить эффективность инспекции Micro LED, разработчики технологий и производители оборудования продолжают изучать методы инспекции. Например, стартап Tesoro Scientific разработал метод бесконтактного тестирования электролюминесценции, в котором используются структуры и интегрированные слои, присутствующие на несущих подложках, для подачи тока и тестирования светодиодных компонентов. Результаты тестирования могут помочь смоделировать процент выхода идентифицированных исправных микросхем и отобразить хорошо работающие микросхемы светодиода, тем самым увеличив производительность массопереноса микро-светодиодов.

Помимо тестов PL и EL, исследователи также ищут альтернативы, разрабатывая новые методы проверки. Например, исследовательская группа, сформированная из Университета Сямэня и Национального университета Цзяо Дун, разработала систему микроскопической визуализации на основе камеры для тестирования микросветодиода. Обладая компьютером, источником электрического тока, цифровой камерой, датчиком подачи тока и вспомогательным программным обеспечением, система способна захватывать и анализировать микроскопические изображения и определять яркость микросхем Micro LED.

Схема системы микроскопического измерения яркости для массива Micro LED （Source ： IEEE Access）

Таким образом, различные технические вопросы, связанные с коммерциализацией светодиодных дисплеев Micro, остаются нерешенными. Однако преодоление этих трудностей не невозможно, а требует времени. Во время мероприятия Touch Taiwan 2021 были продемонстрированы различные потенциальные применения Micro LED. На выставке также были продемонстрированы результаты партнерских отношений в цепочке поставок, свидетельствующие о том, что предприятия укрепили альянсы в области добычи и переработки, чтобы преодолеть существующие препятствия. По мере увеличения ресурсов и усилий по исследованиям и разработкам технические проблемы, связанные с массопереносом, осмотром и ремонтом, будут решены в один прекрасный день, чтобы создать зрелую цепочку поставок, которая сделает микро-светодиоды повсеместными.

(Эта статья опубликована TechNews)