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Mikro-LEDs für Displays mit 2D-Kamera optisch prüfen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit einem 2D-Kamerasystem lassen sich Mikro-LEDs auf einem Wafer optisch überprüfen. Es lassen sich Pixelgrößen von 30 µm gleichzeitig testen.

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Mit dem 2D-Kamerasystem „LumiTop 4000“ lassen sich Mikro-LEDs auf Wafern optisch prüfen.
Mit dem 2D-Kamerasystem „LumiTop 4000“ lassen sich Mikro-LEDs auf Wafern optisch prüfen.
(Bild: Instrument Systems)

Eine Mikro-LED nutzt die Vorteile einer OLED und die eines LED-LC-Displays. Kurz zur Erklärung: Bei einem LC-Display nutzt man die LED-Technik zur Hinterleuchtung. Es gibt dann meist drei Subpixel in den Farben rot, grün und blau. So entstehen Farben und Helligkeit. Bei der OLED-Technik leuchtet jedes Subpixel selbst. Nachteil der organischen LED: Wird das Pixel zu warm, kann es früher ausfallen. Es hat also nur eine begrenzte Lebensdauer. Bei der Mikro-LED-Technik kommen LEDs aus Galliumnitrid zum Einsatz. Sie sind kleiner als 100 µm und es werden rote, grüne und blaue Subpixel verbaut. Solch ein Display ist modular aufgebaut und es lassen sich mehrere Mikro-LED-Displays kombinieren.

Um bereits während der Produktion simultan tausende Mikro-LEDs auf einem Wafer zu testen, bietet sich beispielsweise ein 2D-Kamerasystem hat. Der Hersteller Instrument Systems bietet für die optische Inspektion sein „LumiTop 4000“ an: Es besitzt eine Auflösung von 12 Megapixel und ist in der Lage, kleinste Defekte und Inhomogenitäten zu erfassen. Für den Test in der Massenproduktion muss der Prüftest parallelisiert werden. Allerdings muss der Hersteller dafür möglichst viele Mikro-LEDs zeitgleich kontaktieren.

Mikro-LEDs mit 2D-Kamera getestet

Zusätzlich soll die optische Prüfung schnell und genau sein und synchron zum getakteten Produktionsfluss laufen. Das funktioniert nur mit einer 2D-Messung über spezifisch kalibrierte Geräte, um Messfehler zu vermeiden. Die 2D-Kamera wird kombiniert mit einem Highend-Spektralradiometer, das als simultanes Referenzmessgerät für hochgenaue Messergebnisse sorgt. Die LumiTop-Familie bietet für Testobjekte jeder Größe eine spezielle Ausführung.

Die „LumiTop 4000“ ist mit einem 100-mm-Objektiv ausgerüstet und eignet sich deshalb für den Test von Mikro-LED-Wafer. Bei einem FoV (Sichtfeld) von ungefähr 1,0 cm x 1,4 cm können potentiell viele tausende Mikro-LEDs mit einer minimalen Pixelgröße bis zu 30 µm gleichzeitig vermessen werden. Ein Hardware-Trigger synchronisiert die Kamera mit der vorgegebenen Taktzeit. Der CMOS-Sensor bietet einen besonders großen Dynamikbereich.

Die dazugehörige LumiSuite-Software ermöglicht unterschiedliche Analysen der Messergebnisse. So ist unter anderem die Erstellung einer Pixel-Intensity-Map bzw. Farb-Map möglich. Algorithmen können über wählbare Kriterien nach Pixeldefekten suchen und diese markieren. Die LumiTop-Systeme sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch in der Produktionslinie geeignet.

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