MicroLED色度亮度同时检测？快照式高光谱成像帮你搞定

佚名　2022-03-30

今天我们继续给大家来说一下Micro LED色度亮度同时检测？快照式高光谱成像帮你搞定。

本文字数约3100字，阅读时长约8分钟，主要内容包括：

1. LED显示面板行业三个发展阶段

2. 什么是Micro LED

3. Micro LED的市场潜力

4. Micro LED的检测

LED显示面板行业三个发展阶段

随着电子工业的快速发展，发光二极管LED（Light Emitting Diode）因其寿命长、驱动电压低、耗电量少、点亮速度快、单色性好等优点逐步受到人们的重视并被应用于各个领域。目前，LED应用中市场规模最大的是照明领域，其次是背光应用和显示屏。显示面板行业的发展经历了以下三个主要阶段：

图：显示面板行业的发展三个主要阶段

中国的显示技术发展走过了一条引进、消化、吸收、创新的路径。目前Micro LED产业发展预期与国外同步，甚至具有先发优势。中国有望通过Mini/Micro LED下一代显示技术实现“弯道超车”。

什么是Micro LED

Micro LED又称微型发光二极管，是指高密度集成的LED阵列，阵列中LED像素点的距离在10微米量级，每一个LED像素都是能够自发光，并且都可以被独立定位、点亮。LED阵列化、微缩化后定址巨量转移到电路基板上，形成超小间距LED，以达到超高像素、超高解析率，理论上是一种能够适应各种尺寸屏幕的显示技术。

产业界现阶段对Micro LED较为通行的定义是根据LED芯片的尺寸。Mini LED芯片尺寸为50-200微米，Micro LED芯片尺寸小于50微米。Mini LED尺寸比Micro LED尺寸大，可以应用的场景包括户外显示屏以及显示背光。由于Mini LED整体像素尺寸过大可能不适合用于室内显示领域。室内显示、VR/AR等领域最终应用还是需要Micro LED来保证分辨率。以下是小间距、Mini LED、Micro LED 性能对比表格：

图：小间距、Mini LED、Micro LED 性能对比

Micro LED的市场潜力

Micro LED 显示拥有发光效率高、亮度高、响应速度快、对比度高、寿命长等优点，被业内誉为“终极显示技术”，未来有望替代LCD 和 OLED 显示，全面进入消费电子领域。据市场预测，到2025年，全球Micro LED显示屏销量有望增长至3.29亿片，市场规模将达到200亿美元。包括京东方、TCL华星、利晶微电子、深天马、深康佳A、三安光电、维信诺在内多家上市公司在Micro LED均有布局。

苹果：2014年收购LuxVue公司，在Micro LED领域有深厚的技术积累。专利覆盖芯片结构与制造、巨量转移、色彩转换、消光、显示驱动、缺陷管理和修复、测试、显示传感器等领域，全面涵盖了与Micro LED相关的所有关键技术。

三星：2018推出了Micro LED样机，2020年展示除了73、146、219甚至292英寸的大尺寸显示屏外，还提出了模块化解决方案：多个Micro-LED小屏可以任意组合并智能显示。三星与台湾Play Nitride合作，计划在2021年将75英寸Micro LED电视推向市场。

索尼：在2019年推出应用Micro LED技术的110英寸Crystal LED电视，还有147、182、219英寸三种规格。

BOE Pixey：京东方与美国Rohinni公司成立合资企业合肥京东方星宇科技有限公司BOE Pixey，2019年底宣称生产10微米晶粒速度已经达到50个每秒，良品率达到99.999%。

利晶微电子：台湾晶电与利亚德合资成立的公司，2019年利晶微宣布建立全球第一座Micro LED量产基地。

Micro LED的检测

斓彩®系列光谱成像模组SEE8810，可以同时、快速测量Micro LED阵列在工作时任意位置的亮度值和色度值。

Micro LED 显示技术涵盖了巨量转移、检测、驱动、返修、控制等，其中巨量转移和检测修复是影响产能和价格的关键因素。由于单个LED芯片达到了微米级，一块Micro LED手机显示屏上的LED芯片达几百万颗。如何实现对显示屏上百万级甚至千万级芯片中不良芯片亮度、色度的同时、快速、精准检测，是Micro LED产业化面临的重要问题之一。

目前针对Micro LED的检测即业内常称的“Demura”仍处宏观水平，主要有两种方式：

推扫式高光谱检测仪：为了实现扫描过程，推扫式高光谱检测仪一般利用外接扫描平台或内置式带动光谱仪运行，不仅增加了耗电量，而且速度慢，检测效率比较低。另外，采用滤光片式光谱分辨率不高，不能满足Micro LED精准检测要求。

图：堆扫式高光谱成像系统示意图

高分辨率工业相机：高分辨率工业相机用于评估Micro LED检测主要集中在亮度的测量上，不能检测色度。另外，相机的帧率要高，至少需要15帧以上，否则设备的产出非常低。这是因为Demura需要精确到每个LED灯珠，也就是每个屏幕上的像素。由于这个斑在不同灰度和不同颜色下呈现的形状、大小都不一样，涉及到LED灯珠的位置和数量就不一样。Demura的过程可能需要做很多次，需要相机把屏幕处于不同颜色和亮度的情况都进行拍照检测。RGB和不同灰度值的组合要拍很多张图像，Demura以后在每一个颜色和灰度值下都不能再有斑的出现。

图：Micro LED阵列的亮度测量示意图

小知识

Mura是一个源自日语的英语单词，意思是不均匀、不一致或瑕疵。由于Mini LED以及Micro LED显示器中的每个像素都充当自己的发射器，因此像素与像素之间的不一致性是不可避免的。Mura的出现会减损用户的观看体验，并可能会妨碍显示器的性能或功能，所以屏幕厂商无论是LED屏封装还是在屏幕模组或者手机组装好以后出厂前都会对Mura进行测试。主要从均匀性（评估不同位置亮度、色度均匀性指标）和对比度（评估显示屏最亮和最暗的亮度比对）两个方面对其进行检测表征。Demura实际上是一个对Mura进行补偿的过程。从相机拍摄面板画面的亮度，获取面内Mura信息，然后经过一些算法对Mura进行提取、修正，最终得到一张补偿表（Demura Table），供硬件插值调用，最后将补偿表烧录在存储设备中。

针对Micro LED检测难点和挑战，北京与光科技有限公司依托清华大学电子系多年研究成果及成熟的CMOS工艺，研发出了一种可用于Micro LED检测的斓彩®系列光谱成像模组澜彩®系列SEE8810，实现了低成本、小体积，集亮度、色度检测于一体的Micro LED检测，可以同时、快速测量Micro-LED阵列在工作时任意位置的亮度值和色度值。