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Micro—LED光学检测之现状和问题探讨

   2020-08-25 中华液晶网中华液晶网2550
核心提示:首先来看看Micro-LED的市场,其实刚才有听邱总和严总有分享Micro-LED有还多的优势,它相较于传统的LED或者背光,其实是一个非常新型的显示,但是因为它其实目前还存在一个成本高的问题,所以现阶段其实还用于一个小型的显示。在今天的演讲当中,针对这一部分我们主要会分析两个部分,第一是AR眼镜,第二部分就是TV。

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丁列(莎益博工程系统开发(上海)有限公司销售部长)

谢谢主持人,也谢谢各位坚持到了12点多,我是最后一个演讲,大家不要着急。今天很高兴有这个机会来到这里,也感谢我们的主办方给我们这样一个机会,让我们可以听到这么多大咖的分享,看到这么多场上的一些展示。

我叫丁列,我来自上海莎益博,我们公司其实是针对显示行业一直在致力于光学的软件和硬件的一个整体解决方案,其实很多厂商也对我们有一些了解。今年我们又成为了TOPCON在中国区全产品的一级代理商。

今天其实这个演讲主要是由TOPCON的西川和人先生来讲的,但是因为这次受疫情影响,他其实本人在日本就没有办法来参加这个展会,所以他特别委托我来分享这样的一个演讲。如果有说得不对的地方,也请大家多多包涵。我们的展台其实就在边上不远,在B746,如果各位有兴趣也欢迎移步我们的展台。

今天我们要演讲的主要内容其实是针对Micro-LED和Mini-LED的最新的光学测量的一种应用手段,针对这个主题,我今天主要会分成三个部分来进行说明:

1、Micro-LED部分的市场分析,包括光学检测的一些遇到的问题及建议。

2、Mini-LED部分。

3、寻找一些市场上比较主流的测量方式或者测量设备的一些对比给大家做一个分享。

首先来看看Micro-LED的市场,其实刚才有听邱总和严总有分享Micro-LED有还多的优势,它相较于传统的LED或者背光,其实是一个非常新型的显示,但是因为它其实目前还存在一个成本高的问题,所以现阶段其实还用于一个小型的显示。在今天的演讲当中,针对这一部分我们主要会分析两个部分,第一是AR眼镜,第二部分就是TV。

我们来看看AR眼镜,是一个非常时尚的词,在我们的概念里AR眼镜特别酷,具有未来感、科技感。其实我们也可以看到AR眼镜相较于其他的一些显示器件来讲,其实它相对来讲整个制造成本比较低,它的外观也很时尚。另外,因为没有摄像头,所以针对一些隐私保护、保密的措施其实也具有它的一些优势。

所以我们可以看到,AR眼镜可能成为一个受众面非常广的产品,我们也对这个市场非常看好,有一个比较专业的词叫做“蓝海市场”,所以我们可以看到很多厂商已经或者正在瞄准这样一个广阔的天地。

我们这里举了一些简单的例子,比如说像微软,很有名的HoloLens这个产品,其实还有一个Magic Leap,他们生产的Magic Leap已经正式地发布了。当然我们可以看到它的价格相对比较高,2000多、3000多美金,好像一般的小孩子不太买得起。这些其实都是一些国外的厂商,都是美国的一些知名厂商。

其实我们也看到,国内其实也有很多的一些AR的公司在做设计,目前这里我们举了一个例子叫Nreal,他们产生的一个Nreal Light这样一个产品,虽然它需要去配备手机去使用,但是其实它的价格已经降到了大概500美金这样的一个价格。

其实我们最关注的是什么?我们其实最关注的是最后一个,虽然打个问号,但也许在明年其实苹果可能就会发布他们自己的一个AR产品——苹果眼镜。,我们也希望苹果这样的一个产品可以去带动我们这个市场的发展,可以去让我们市场产生一个新的冲击。

刚才有讲到,AR产品搞得风生水起,各种各样的资本流入也使得AR所应对的Micro-LED技术在进行蓬勃的发展,我们就会发现越来越多大的厂商来涉足Micro-LED在AR中的一个应用。这里我们举了一个例子,就是夏普,夏普目前已经公开发布了全球首款基于蓝宝石晶圆的一个带有QD的当线的全材的Micro-LED,这是它的一个产品,其实显示效果都非常好,整个产品的尺寸大概只有0.38英寸,所以用在一些AR的产品上比较合适,它整个像素分辨率其实已经达到了1053 PPI。

当然了我们还知道一些其他的行业资讯,比如说苹果,苹果其实已经在台湾有专门针对Micro-LED的显示去做这样的一个研发中心的设立。这一部分我们预估苹果可能会选择一些台湾厂商,比如说友达光电或者是晶元光电去做这样的一个深入的合作。

我们刚才讲过AR产品发展得非常迅速,也有很多的优势,但是其实它依然具备着很多目前的一些劣势。

针对Micro-LED的部分,我们可以看到首当其冲目前Micro-LED的产能相对比较低,尺寸也相对比较小,整个市场的受众面其实还比较窄,这部分其实我们是希望通过一些用户接受度高的产品来推动这个市场技术壁垒的突破。比如说我们其实就会寄希望于Apple Glasses这样的一个产品,也许明年就可以带来这个行业的一个迅猛发展。

第二部分其实是我们关注的,就是针对光学测量的部分,现阶段作为Micro-LED来讲,在10微米这样一个像素级别的测量,其实目前更多的是局限于实验室的一个测量,而PL的传统的测量方式其实没有办法来支持产线的大规模的批量化的测量。这个时候其实拓扑康公司有提出了一种叫做非接触式的新型的一个EL的测量方式,来针对前端的晶圆级的测量进行测量。

这里我们列举了一个单片Micro-LED的一个工艺流程,其实很简单,从外延片通过光刻或者石刻的工艺,经过荧光粉或QD进行色彩转换,最后我们进行一个晶圆的切割。以光学检测这个角度来讲,以拓扑康为例,以往我们可能更多地局限于后端的一个测量,我们通常在实验室会通过探针去添加电流,去进行一个光学的测量。这种方式相对的比较慢,而且对于测量会有很高的一个要求,因此其实我们现阶段在做的是在针对晶圆这一个层面在整个工艺的前端,就希望通过一种非接触式的EL的测量方式,来帮助我们更快速的一批次的进行测量。

所以针对这一部分针对AR眼镜的Micro-LED的测量方式帮助我们更快速的一批次进行测量,所以针对这个部分,针对AR眼镜的Micro-LED的应用,-提出了三种不同规格的测量手段,首先是最简单的,我们会应用SI5000M这样的设备机种来配合显微镜头去做一个直接的测量,那当然我们其实也可以把我们的设备架到整个探测平台去做整体的测量,当然目前其实还有一整套完整的系统,来做整个系统的测量,那我们可以看到在50倍显微镜头状态下我们可以做到像素尺寸分辨率0.13微米这样的测量级别。

比较新颖的话题我们聊传统的话题,电视的领域虽然两个字,但是电视可讲的东西很多,刚才讲过Micro-LED目前具有很多问题,尺寸很小,针对电视这一块依然有非常广泛的前景,京东购物节会发现55寸的某平台电视最低的价格可能做到了1399元,那这个是LCD的背光,那OLED价格比较高了,因此我们还是会发现这个部分有很多优势,第一个电视这个领域家家户户还用短时间内不容易替代,所以整个市场刚需非常大。

第二,无论年轻人、年纪大了也好,我们的消费者对于电视,对于显示的追求会越来越高,因此我们依然觉得这个部分的市场电视面板的市场仍然会成为整个面板行业占据非常重要的市场份额,未来很长的一段时间里。

刚才讲完Micro-LED之类的有很多缺点,到现在为止目前主流的TV背板的背光显示还是以LCD、OLED、QD为主要的显示模式。Micro-LED目前来看更多的处于探索或者是研发的阶段,那这里举了一些例子,其实可以看到的是Micro-LED有一些特别的优势,显示效果更加好,更重要的一点因为老的传统的工艺的限制,因为专利的限制其实Micro-LED给很多国内的厂商提供弯道超车可能性赶超国外的厂商,我们可以看到这个照片稍微有点时间,所以上面写的预估三星可能有2021年有Micro-LED的电视产品,但是其实我们在展厅有看到利亚德他们也有自己的产品了。

除了特点以外其实国内很多厂商刚才邱总提到有BOE、TCL、创维、康佳他们都在全力以赴这样的领域,相信这个市场依旧非常激烈的领域。

那我们再来看一看TV这一端的Micro-LED的工艺流程,相较于AR这个小尺寸单片的留存来讲,TV需要RGB单颗的芯片做巨量的转移,所以整个工艺来讲会有一些差异,针对光学检测部分,这两者差异不是那么大,所以在这里依然会希望在晶圆级在上游,通过设备去做非接触式的EL的测量,那这种测量方式有很多优点,第一个测量的时间很快,因为是批量化的。第二个,具备很低的测量成本。第三个,可以提前做测量,如果用传统的方式我们可能要到后面产品做出来才发展有缺陷或者是质量问题,通过前段的测量更早的把有缺陷的产品检测出来并且修正或者是做其他的处理。

在这里针对TV其实会有话语种的搭配模式,我们会用SI5000M这样的设备,这里镜头会换一下,换成远心的变焦镜头,因为我们知道电视的尺寸变化很大,从30多寸、40多寸一直到70、80寸其实都有,那这个时候对测量的距离还有测量的尺寸要求就会变得不一样,所以这个时候会选择变焦的镜头去进行测量。

聊完了Micro-LED那我们接下来聊一聊Mini-LED了,目前Mini-LED主要还是背光的行业,那蓝光的Mini-LED作为背光源,通过QD再加上液晶这样的一种发光的模式其实弥补了OLED在寿命比较短响应时间比较长,还有价格等方面的不足,同时传统的LCD的工艺很大程度的可以转移到Mini-LED这样的工艺,因此其实也为很多传统企业转型提供了一些更大可能性。

这里我们其实也列举了一些厂商,我们可以看到大部分还是一些台湾厂商或者是一些日韩的企业,像友达、晶圆、隆大电子、三星,其实我们国内很多厂商像提到的TCL或者是其他的厂商,其实都在瞄准这样的一个市场,因为相对于Micro来讲,Mini实现的可能性快一点更高一点,但是基本上来讲大家使用的是Mini-LED搭配方式针对TV显示器或者是一部分平板的应用。

我们刚才讲到Mini有很多优点,但是有很急需解决的问题,那测量部分来讲的话,首先针对传统的LED目前积分球去对LED单颗进行峰值多长、主波长和发光强度测量,仍然是一个标准的测量方式,但是我们可以看到Min-LED其实跟Micro-LED一样,他可以做到更高的集成度,因此我们发现从现阶段的针对背光来讲,我们从100微米到300微米这样的通用尺寸,我们会很快的突破75微米以下的尺寸,像一个晶圆的上面的LED的颗数越来越多,这个时候通过积分球进行单点的测量就会变得非常的困难,这个耗时也非常的长,因此很多的国内厂商已经开始逐步的去选择用二维的封装辐射度计的方式进行快速的测量。

那针对Mini-LED的部分的话提供两种不同的测量模式供大家选择,首先一种如果我们的客户所针对的测量产品他的被测物相对的尺寸比较固定,测量的距离比较固定的情况下,那我们会比较推荐通过HR5000来搭配一个定焦的镜头进行校准,优势很明显了。第一,测量时间很快。第二,重复精度也会高一些。

那当然像针对一些尺寸比较大或者是测量范围比较大的情况,就像跟刚才的TV相似了,那这里我们依旧推荐客户选择用远心的变焦镜头进行测量,那我们可以看到我们的测量距离可以从175毫米到305毫米,同时测量尺寸要变化,这部分的规格因为随着现在测试需求的不断提升,其实也一直在不断的提高。

好,刚才其实我们聊完了Micro-LED的市场状况一些测量状况,包括Mini-LED的测量状况,最后我们希望跟各位分享的是测量本身的一些问题。

首先还是对传统的积分球的部分,那刚才其实有讲到积分球通常需要单片主点进行测量,测量的时候比较长,尤其是针对Micro-LED或者是Mini—LED来讲这里举了例子,如果要测20万Mini-LED的,保守估计那整个测量的时间可能要到12小时或者是将近24小时的测量时间。

那除了这个问题以外,其实我们依然会面临着重复精度相对比较低,以及对于低光情况下测量比较困难的问题,那因此我们可以看到针对这样一个级别,微米级别来讲我们厂商选择通过其他的方式去替代他,那最后其实是针对其他的二维的方式进行测量,目前市面上有三种,第一种是彩色风光辐射度剂,那他最大的问题其实就没有色彩的信息,没有光伏的信息,他只能测亮度或者是色度标的信息,那这种方式我们可以额外添加一个点式的光谱议,这样多一个中心点的光谱信息,但是依然没有去满足Mini-LED或者是Micro-LED的测量需求,因此最后我们提出了一种二维光辐射度计的测量方式,除了亮度信息和色度标信息以外,我们其实还可以提供整个测量区域内每颗LED或者是每个像素的光谱信息,最后我们给大家做了简单的展示来说明我们设备的精度情况。

那我们以单倍测量为一个标准,我们将我们的显微镜头放大了50倍,我们可以看到随着市场的变化,我们的亮度、色度标也好,峰值多长也好,其实整个的变动差异非常小,这个精度其实也是很多厂商或者是其他厂商不具备的因素,这个是引以为傲的部分,非常感谢各位的倾听,那我的报告就到这里,我们的展台在B746,大家有任何的问题,或者是对我们的设备感兴趣,我们有样机在那边,欢迎大家移步到我们的展台。

 


 
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