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视觉技术在Micro-LED制造过程中的应用

   2020-08-25 中华液晶网dxl2500
核心提示:其实Micro-LED这个是未来的显示方向而已,但是我们在技术里面有一些自己的见解,那视觉技术从2015、2016年的自动化技术到2017、2018年的智能技术,整个装备技术始终没有跟上产品的技术,今天讲一下粗浅的观点跟大家分享一下。

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张容(天准科技股份有限公司光电事业部大客户总监FPD业务)

大家下午好!

今天我给大家演讲的主题是视觉技术在Micro-LED中的应用。

其实Micro-LED这个是未来的显示方向而已,但是我们在技术里面有一些自己的见解,那视觉技术从2015、2016年的自动化技术到2017、2018年的智能技术,整个装备技术始终没有跟上产品的技术,今天讲一下粗浅的观点跟大家分享一下。

首先,我们FPD的显示,从我毕业开始接触的PDP到南京视像协会看他们的产品,我们经历了很多时代,这张图是我一些简单的理解,我们的屏经历了三个阶段,一个是TN时代、TFT时代,和LTPS时代,在2013、2014年的时候Color STN曾经是真彩手机卖了一段时间很火,摩托拉的V63转屏的技术,那个时候相当火热,但是很不巧的是CSTN阶段很简短,仅仅维持了1—2年的过程,结果就过渡到了TFT时代。

那从事国内的第一条TFT生产线上广电NEC这条线开始,我们经历了从TFT技术加上CCFL背光源的技术,当时TFT的视觉因为采用超扭曲的形式,他的结构上面采用IPS结构,那有些公司也叫SFD技术,总的来说是改变视觉的问题。

在TFT后面有一个IGZO的技术,这个技术是氧化铟锡(ITO),他改变的是TFT的迁移率,但是在这个过程中我们的PPI始终做不上去,目前最高的也就500PPI左右,后面新一代的技术为了改变TFT的迁移率,我们在LTPS采用低温多晶硅技术,利用离子注入掺杂和激光净化的技术,从非晶硅过渡到了一个多晶硅的技术。这个技术对于现有的电子迁移率来讲的话是走到了高速的柏油马路上面,这时候它的像素的PPI就做高了。第一代的显示无源的驱动显示,叫做PMOLED。

技术的发展下,大家都在寻求出路,那TFT放弃现有的发展技术吗,LED放弃现有的生存吗?不可能。所以说这个时候有了AM-OLED和Micro-LED显示,这两个技术对于目前来讲这是两个不同的先进显示技术的方向,我们从下面这张图来看的话用灯管形式CCFL,就是冷阴极荧灯管,然后过渡一段时间以后由SMD-LED技术LED灯条,再加上Micro-LED的量子点,这个时候圆满的婚姻就从此告别结束了,量子点上面我专门写了一个PCB,有可能未来的我们LED行业用PCB做基板来做Micro-LED技术,但是我认为他是一个目前现有的仅存的过渡时代,因为未来有可能他的精度PCB行业的精度不断提升,结合LED精度做成我们的Micro-LED技术。

另外LTPS的TFT驱动开关的一个Micro-LED,这个是我们Micro-LED的方向,我现在围绕着Micro-LED这个技术方向往上看,这是三代不同的显示技术,TFT-LCD,它的一个技术背光模组是作为一个被动显示的光源,然后再加上两层基板。然后再到OLED,是去掉背光源以后的一个显示层,再到Micro-LED往上作为一个主动显示的过程。这三个来看,我觉得OLED、Micro-LED这是两个不同的显示方向,它有各自的优缺点。

我们基于Micro-LED做了一个比较,其实目前投资的生产线在10.5在线左右,它能够做到的最大尺寸也就是在120寸左右。我们以120寸作为一个中间线来进行划分,其实未来Micro-LED的尺寸可能通过拼接的技术能够做到无限大,但是基于LCD玻璃基板它只能做到120寸。我们再看像素,从PPI上面看到因为灯珠都是独立显示,它的PPI明显要比其它的两个显示技术高出很多。

灯控因为它是灯株,工作稳定性比LCD和OLED电子驱动的方式稳定很多,所以它的宽温比比现有的显示技术要好。我在成本上面写了一个高,我回忆当年PDP、LCD这个过程的时候,当时说LCD的成本非常高。经过我们这几代显示人的努力,我们已经把LCD做到了白菜价,基本上不赚钱了。

我们这一屋子的人,我们能不能再把这些成本去降低呢?我觉得完全有可能,技术可以不断的迭代。

这一页是做一个性能对比,这是我们视觉技术的3个方向,一个是光学检测,一个是影像测量,一个是视觉引导。

我们在做芯片的时候,其实通过光学检测可以检查出表现的缺陷,做一些图形的对比,显示模组的时候,可以做一些显示表面的缺陷,显示模组坏点的检查,后面模组拼接的时候能够做一些Mura的检测,色度的检测,关键是还有一些3D结构尺寸的测量。

大家可以看到我在下面看的时候,我们这块拼接屏我们可以看到很多拼接的缝,拼接缝的来源是哪里呢?其实我这几天一直在研究拼缝的问题,这些用手一摸它的高度差非常明显,如果说我们看不见明显拼缝的地方,它的高度其实不明显。

也就是说,它在这个点上面光学的显示效果是不一样的,才会造成一个拼缝,我们基于这几个绿色的点跟大家分享一下,天准的对于Micro-LED的技术,我们光学技术怎么去应用它,其实在之前,我认为它名面上是一个光学公司,我认为实质上是它是一个软件公司,那天准自主开发的Micro软件平台支持地形屏的开发,其实我们在Array段的检测里面,对于AA区里面的像素它能够准确的检测,但是对于周边线路PI区域和一些存储器电容还有金手指区域的那些配线问题很难检测出来的。

这种独有的标定技术,可以支持到各个图像高精度的拼接,因为四项里面有一个拼接的视野问题,在多个视野进行拼接的问题,它往往会造成这些拼接造成自身的技术问题,但是天准经过多年影像测量技术的累计,10多年的技术累计,可以做到高精度影像拼接,目前我们的检测精度能做多1.0微米,当然我们有最高精度的设备,还有0.3微米的测量设备。

我们有通过一些深度学习和AI分类瑕疵类检测库一个不断完善。其实大家都知道在产线里面很多缺陷瑕疵检测的时候,这个缺陷还没有很多的算法能够做到95%-98%,已经挺不容易了,但是天准有自己的算法支持,能够深度的去学习它,不断完善它的缺陷。

通过高扫描以及高图像拼接的技术,我们能够节省我们的GTA,GTA对于一个生产工厂来讲,它其实就是一个品质的生命,还有一个就是产能的突破。我个人在工厂提出过很多提升节拍和改善精度的问题,这一台设备对于工程制程来说,能够精密的去做每一个LED的生产过程。

这是我们对于点灯坏点的一个检测过程,首先我用相机对Micro-LED屏进行扫描,定位到RGB指向矢位置的时候,我提取它的一些灰度信息,我能够识别出暗点等缺陷,从而指导后面的修复技术。

这是刚才李总提到的Mura,我们是这么理解的,首先第一幅图理想的城市画面下它是纯绿色的,但是我们看第二幅图的时候,有一点点暗色了,其实大家认为左边可能是正常的,但是不好意思我告诉你从热图来讲,其实它是右边部分是正常的。

我们通过热图分析,我们找到了三条Mura线在这边出来,我们通过数据分析,123和50,其实50是正常的。我们从直方图的分布来看其实就那一个点发生了一些问题。

影像测量我讲3条:

第一,精准的影像测量仪,其实在行业内它作为2.5次元的设备来讲,已经累计了很多检测的技术理论和实践,对于机器视觉,对于外围技术的检测图像更通透,分辨率更高,效率更快,这个其实还是测量设备行业规范的一个制定者,广泛应用到显示模组和精密电子的一些领域。

为什么要讲到这台设备呢?其实刚才因为我讲到了一个Micro-LED拼缝的问题,在拼缝里面其实它的高度差很明显,我们在装修的时候,其实很容易发现有经验的泥瓦匠是怎么来的,它会把相同颜色的瓷砖,差不多尺寸的先放在一起,先做一个预拼。我的想法是天准的影像测量仪对于这些Micro-LED测量的色度差不多,亮度、尺寸差不多的,我先做一个大致收集,我对于拼接之前做一个预演,这样的预演对于拼缝来说就是一个很好的克服拼缝高低差的一个技术缺陷的问题。

对于龙门的机构,就是我们能够随着产品一些尺寸的大小,能够做到不同尺寸拼接的测量。这是天准,2019年7月22日上市在上海上交所敲钟的那一刻,它从2009年在苏州注册成立,2013年获得了国家的重大专项,第一台智能检测设备其实我们是供给一个手机的大客户。这是未来的版图,到2025年之前这些有色的厂房都能够建完,目前我们一二三栋已经建完,第四栋正在建设中,我们此次参展的设备是这些,在B205展位。

谢谢大家的聆听。

 


 
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