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阳明交大以ALD与全自动AI镭射返修技术,提升MiniLED HDR技术及良率

MicroLED.cn 技术文章 2021-04-29 14:40:40 14029 0 | 文章出自:阳明交大 MiniLED

液晶显示器(LCD)由于其轻巧、高解析度、良好的色彩表现和其他特性而成为流行的显示器/电视。然而,液晶和一对非理想的交叉偏振器之间会形成漏光,所以传统LCD的缺点是图像对比度差。动态背光相关的技术可以对背光讯号进行调制以扩展LCD的图像动态范围。因此,寻找合适的背光讯号已经成为高动态范围(HDR)系统中的重要因素。

台湾阳明交通大学(以下简称“阳明交大”)的黄乙白教授(SID Fellow、SPIE Fellow)于2008年获得交大卓越计划并展开高动态范围的液晶显示器(HDRLCD)的研究项目,它可以通过局部控制的动态背光来增强图像的对比度,研究出将HDR LCD作为双面板显示器:背光模组和液晶(LC)单元。

其中,背光模组的gamma功能,既可作为LC讯号的gamma值,也可控制HDR图像的对比度。同时也提出了一种有效的方法,即映射函数(IMF)的逆函数,来控制背光讯号,以进一步改善HDR图像质量。

IMF方法为背光讯号提供了动态gamma来优化背光讯号,如此一来不仅可以保持较高的对比度,还可以保持最大的亮度和清晰的图像细节,还可以减少功耗和图像失真。相关研究成果经过十年后终于可以实际应用在产品上,目前黄乙白教授与林芳正博士已任职美国苹果公司显示部门。

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                                                                                        图片来源:阳明交大

美国苹果公司在近期发表iPad Pro系列,分成11英寸及12.9英寸两种,其中12.9英寸版本已经开始搭载MiniLED显示器。新款iPad Pro搭载的Liquid Retina XDR屏幕显示效果,采用1万颗、采2596分区设计的miniled背光模组,分别可对应1000 nits亮度表现,并且支持1000000:1的显示对比表现,表示MiniLED未来是可以取代LCD面板当前的背光技术,而更令人期待的是未来MiniLED直接显示的全面商业化。

然而发光二极体一直为人诟病的缺点为当越小尺英寸的LED其EQE越低,是由于电浆辅助乾式蚀刻导致平台的表面重组和非辐射复合效应产生,导致漏电流提升,造成发光效率大幅下降。结合MiniLED与ALD侧壁钝化保护技术的方式可以降低LED受到电浆损坏,并提升MiniLED发光效率,在未来显示器产业中扮演着重要且关键的角色。

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                                                                                        图片来源:苹果

阳明交大郭浩中教授研究团队在ALD钝化技术上有多年的研究成果,近几年先是在单一磊晶片上采用应力调变方式且结合高精度量子点喷涂技术实现RGB全彩显示技术,并利用ALD钝化技术能够沉积厚度为纳米级的高密度电介质膜的特性,大幅提升发光强度,研究成果也被刊登在国际知名期刊《Photonics Research 2020》。

此外,也在10х10μm2 Micro LED上结合ALD钝化保护技术使其侧壁沉积ALD钝化层来减少Micro LED侧壁受到电浆的侵蚀的影响,提升Micro LED的外部量子效率(EQE)。

与没有进行ALD钝化保护技术的Micro LED相比,有进行ALD钝化保护技术的Micro LED阵列元件的EQE提升了37.5%。证实使用ALD侧壁钝化保护技术可以减少元件侧壁因蚀刻所产生得非辐射复合效应与漏电特性,进而增强小尺英寸Micro LED的EQE,该成果已被期刊《IEEE Nanotechnology Magazine》所接受。

ALD钝化保护技术除了提升对元件本身的特性之外,郭浩中及林建中教授研究团队导入低温ALD钝化保护技术,成功维持量子点高色纯度、高色转换效率的特性,相关研究成果已经刊登至期刊《IEEE Transactions on Electron Devices 2021》。在业界合作方面,郭浩中与刘柏村教授研究团队也与錼创科技签订MOU,针对Micro LED尺英寸大小的特性进行分析研究,预计将开发15000 ppi的Micro LED显示器模组。

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                                                           结合ALD钝化保护技术与奈米结构μLED,提升元件发光效率
                                                                                       图片来源:阳明交大

基于过去长期与阳明交大深入合作的成功,ALD技术发明人公司-芬兰Picosun公司与台湾地区总代理元锋精密将再次携手阳明交大,进行第二期的合作计划,持续在光电、半导体及生医领域联合开发ALD最新的技术应用。

Picosun公司技术行销协理钟锺佩翰表示:“阳明交大过去累积相当深厚的光电、半导体及生医等领域的研发能量,期待双方在新一期的合作计划中能创造出更多的新技术与跨领域应用。Picosun公司专为氮化镓功率半导体开发的最新氮化物薄膜,是全球领先电浆技术,将结合阳明交大进行新一代元件材料的整合开发。”

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                                                     导入ALD钝化保护技术,提升μLED元件特性与维持量子点生命周期
                                                                                       图片来源:阳明交大

针对MiniLED量产部分,阳明交大郭浩中教授研究团队也与台湾新服务股份有限公司(Innos)进行产学合作,针对移转打件后的MiniLED不良品,以AI人工智能进行全功能雷射返修,可依照不同模组材料特性进行融接设定,决定雷射能量、路径、光斑尺英寸与频率等。

此项技术亦结合全程自动化AI视觉检测(AOI),将MiniLED打件后的不良品以高精度全自动功能返修设备进行修复,提供自动溶融去晶、自动精控补锡、锡量高度量测与铺平、自动补料固晶以及芯片偏斜及反向等判定功能。

现阶段已成功返修各类型MiniLED模组,包含背光、COB、COG、PACKAGE等模组,为产业界迈入MiniLED量产提供了保障,目前此技术设备已正式量产开售,对于即将迈入市场的MiniLED显示器产业提供高品质保证的关键角色。

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                                                              导入全自动AI雷射返修技术,提升MiniLED打件良率
                                                              图片来源:创新服务股份有限公司    来源:阳明交大


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