制約下一代顯示技術Micro LED大規模商用的瓶頸,有望被這家企業打破。2023年12月19日,來自重慶中科搖櫓船信息科技有限公司(下稱搖櫓船科技)的消息稱:公司已成功研發出Micro LED晶圓檢測設備,可幫助顯示面板企業解決巨量芯片精準轉移難、壞點檢測難這兩大導致Micro LED 技術難以大規模商用的“痛點”。本月,該設備將在國內某顯示面板企業生產線上進行應用測試。

Micro LED被認為是顛覆產業的“終極顯示技術”,也是未來顯示技術的主流趨勢和發展方向。相對應的Micro LED顯示屏,幾乎集合了OLED、LCD顯示屏的優點,具有高分辨率、高對比度、高色彩飽和度、低功耗、壽命長等諸多優勢,可廣泛應用于手機等各種電子產品中,發展前景被行業普遍認可。早在2012年,全球首塊Micro LED顯示屏就已問世。但時至今日,Micro LED顯示技術的大規模商用仍差“臨門一腳”。

搖櫓船科技相關負責人介紹,生產一塊Micro LED顯示屏,通常需要將單個尺寸小于50微米(比一根頭發還細)的數百萬個紅、綠、藍三色Micro LED芯片,從晶圓上依次精準轉移到僅有幾英寸甚至更小的驅動電路基板上,進行RGB(一種色彩模型,代表紅、綠、藍三種基本顏色的組合)排布,從而產生各種顏色。而在芯片制造環節,誰都無法保證每顆Micro LED芯片都是完好無缺的。因此,在轉移之前,需要對幾英寸大小晶圓上的數百萬顆芯片進行檢測,找出有缺陷的芯片,從而避免后續的巨量修復,降低成本。

相機采集芯片原圖(wafer)

這兩方面的工作,難度之大,讓全球業內研究機構和企業一直未能取得重大突破。受此影響,目前已問世的Micro LED顯示屏,像素良率較低,遠遠達不到業界公認的至少99.99999%的水平,影響觀感。并且,成本之高,讓人咂舌——據測算,僅是一塊14英寸的Micro LED顯示屏,成本價就超過7萬元,電子產品制造企業用不起,消費者也用不起。

2年前,國內某顯示面板企業與多家機器視覺企業進行了探討,力圖借助機器視覺技術實現突破。最終,該企業與搖櫓船科技“志同道合”,攜手踏上“破局”之路。經過反復論證,雙方確定了攻克難關的方向:利用搖櫓船科技的機器視覺技術,結合該顯示面板企業的生產工藝,量身研發Micro LED晶圓檢測設備來代替人眼,對巨量芯片壞點進行檢測,并引導芯片轉移裝置轉移巨量芯片。而要成功研發出這種設備,關鍵在于兩點:在成像端,要打造出擁有超大視野的高精度顯微成像系統;在算法端,要開發出能夠滿足芯片精準轉移和檢測的高水平算法。

對于被業界稱為“智能視覺國家隊”的搖櫓船科技而言,在成像端,其擁有豐富的經驗和深厚的技術沉淀,相關研發工作難度不大。但在算法端,難度卻相當大。原因在于,針對Micro LED芯片的壞點檢測,缺乏缺陷數據。同時,以往業內通用的芯片轉移的標定方法,不適用于Micro LED芯片。針對這兩道難關,搖櫓船科技組建了一支20多人的研發團隊。研發團隊一方面采用異常檢測算法,通過訓練正常樣本,讓沒有缺陷的樣本去找缺陷芯片,解決了缺陷數據不足的問題。另一方面,他們設計了全新的標定板,創新推出了適用于Micro LED芯片轉移定位的標定方法。

搖櫓船科技Micro-LED晶圓外觀檢測系統

經過2年時間的反復嘗試、打磨、迭代,研發團隊成功研發出Micro LED晶圓檢測設備。經實驗室測試,該設備可以實現4-20倍連續變倍,在長工作距離及最高放大倍率下,景深超過15微米,視野達到2毫米,像素分辨率達到0.67微米,圖像定位精度達到3個像素,定位精度水平遠高于目前業內5個像素的最高水平。

這些指標綜合在一起,是什么概念呢?“通俗地說,在可見光范圍內,這套設備的‘視力’已達到理論極限,擁有兩種不可思議的能力。”搖櫓船科技相關負責人說。其一,在芯片檢測環節,它對數百萬顆放在幾英寸大小晶圓上、比頭發還細的Micro LED芯片的漏檢率,小于0.01%,顯著提高了芯片缺陷檢測效果;其二,在芯片轉移環節,其能夠引導芯片轉移裝置將芯片轉移精度控制在小于1微米的水平,確保每顆芯片位置都放得準。有了這兩種能力,這套檢測設備就能夠幫助顯示面板企業大大提升Micro LED顯示屏像素良率,并將需要修復的芯片數量控制在極低水平,進而大幅度降低Micro LED顯示屏生產成本,實現Micro LED顯示技術的大規模商用。

據悉,本月,該設備將在國內某顯示面板企業生產線上進行應用測試。如果一切順利,2024年上半年有望在該企業投用。