Vincere le sfide nella produzione di MicroLED con soluzioni di controllo del movimento veloci e precise
Un design più leggero e flessibile, meno consumo di energia, una maggiore risoluzione e ancora più contrasto e brillantezza: Questo è ciò che le future tecnologie di display dovrebbero offrire per soddisfare i requisiti di funzionalità, maneggevolezza e durata. Si tratta, per esempio, di migliorare ulteriormente la vicinanza all'occhio e l'angolo di visione indipendente degli head-up display per applicazioni di realtà aumentata e virtuale, rendendo i wearable come gli orologi intelligenti più compatti, robusti ed efficienti dal punto di vista energetico, ma anche di aumentare l'intensità del colore e la brillantezza degli schermi di grande superficie e dei pannelli di visualizzazione.
Tecnologie di Display a Confronto: LCD - LED - OLED - MicroLED
Attualmente, gli schermi a cristalli liquidi (LCD) sono dominanti sul mercato. Con questa tecnologia, ogni pixel è generato da tre subpixel nei colori RGB, rosso, verde e blu. I LED, che sono diodi emettitori di luce, sono in questo caso utilizzati solo come varianti di luce bianca quale colore di sfondo. Si possono produrre anche LED colorati, tuttavia, a causa delle loro dimensioni, sono adatti solo per schermi di grandi dimensioni.
I display MicroLED sono costituiti da array di LED rossi, verdi e blu di dimensioni microscopiche, dove ogni LED corrisponde a un pixel del display. I pixel sono auto-luminescenti, dimmerabili e possono essere spenti completamente, come i display OLED e al plasma, e non hanno quindi bisogno di alcuna illuminazione di fondo. Contrariamente agli OLED, i MicroLED si basano sulla tecnologia del nitruro di gallio, che offre una luminosità complessiva 30 volte superiore, nonché una maggiore efficienza in Lux/W e quindi un consumo di corrente inferiore rispetto agli OLED. I vantaggi essenziali dei MicroLED sono anche la maggiore saturazione del colore e la minore sensibilità all'ossigeno e all'umidità, per cui non è necessario ricorrere all'incapsulamento.
Sfide della Produzione di Massa
Un display MicroLED è formato da milioni di piccoli pixel. Per sfruttare il potenziale della tecnologia MicroLED e rendere possibile una produzione di massa economicamente redditizia, i produttori devono superare molte sfide date dalle dimensioni estremamente piccole, dalla funzione e dalla quantità dei componenti.
Per realizzare un display, occorre prima generare dei wafer MicroLED per crescita epitassiale. Con uno speciale processo di pick-and-place, migliaia e migliaia di chip LED (array) di pochi micrometri vengono prelevati e trasferiti su un substrato o backplane. Questo richiede un processo di trasferimento veloce, preciso e affidabile - una delle principali sfide della produzione MicroLED. Sono necessari dispositivi per posizionare le singole matrici che possono disporsi con una precisione di ±1,5 µm. Questo significa che i produttori devono sviluppare processi che offrano un'alta qualità con una precisione microscopica mentre raggiungono le velocità necessarie per la produzione di massa.
Un altro fattore critico è la resa dei pixel. Si possono verificare pixel morti in diverse fasi del processo di fabbricazione, per cui l'ispezione e la correzione non dovrebbero avvenire solo alla fine del ciclo, ma anche durante l'intero processo di fabbricazione, al fine di garantire una luminanza (luminosità) e una lunghezza d'onda (colore) uniformi. Per ottenere un tasso di meno di cinque pixel morti per display a colori RGB a piena risoluzione (1920 x 1080 pixel), è necessario un rendimento del 99,9999%.
Per l'ispezione i sistemi di imaging possono rilevare e analizzare la luminanza dei chip MicroLED. Anche qui, le sfide sono la precisione e la velocità richieste. Le soluzioni attuali per riparare i MicroLED sono le tecnologie quali la radiazione ultravioletta o le tecniche laser selettive.
Per soddisfare le elevate esigenze di precisione e velocità, PI affianca gruppi di ricerca e produttori in tutto il mondo con soluzioni di movimento, controllo e software. Con molti anni di esperienza nel posizionamento di precisione, una vasta gamma di tecnologie e un alto livello di integrazione verticale, PI è in grado di selezionare l'approccio più adatto per risolvere le sfide che i clienti devono affrontare.
Le soluzioni a cinematica parallela come gli hexapods consentono un allineamento di precisione tra il LED e il substrato. Le piattaforme di movimento a cuscinetti d'aria offrono una precisione XY costante ed impegnativa tra i wafer, e i sistemi gantry offrono le prestazioni ottimali in termini di velocità, pur mantenendo prestazioni pari a poche decine di micron.
I system engineers di PI affiancano i clienti sia nella fase di progettazione che in quella di pianificazione della produzione. Il team di PI è in grado di configurare soluzioni specifiche per il cliente che ottimizzano ulteriormente i processi di produzione portando alla commercializzazione della nuova generazione di display. Le sedi di produzione e assistenza in tutto il mondo assicurano l'affidabilità e la qualità delle consegne e delle prestazioni, anche in caso di requisiti e volumi di produzione variabili.
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