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颗颗分明,缺陷检测技术保障Mini LED产品品质
2021-10-14 15:13:00

今年,Mini LED格外受到关注,热度不断攀升。4月,苹果发布搭载Mini LED背光的新款iPad Pro;7月29日,三星首款Mini LED背光电竞显示器发布;7月29日晚,华为首款Mini LED背光电视发布......创维、LG、TCL等厂商也相继发布了多款Mini LED电视。

作为新一代显示和背光技术的代表,Mini LED正式进入商业化元年!

面对比传统液晶显示更复杂的制程工艺,MiniLED是如何保障品质的呢? 

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01
什么是Mini LED

Mini LED,又名次毫米发光二极管,是指晶粒尺寸约在50-200μm的LED。


随着工业4.0时代的到来,互联网+、物联网、人工智能、虚拟现实及增强显示等新技术飞速发展,市场对超高清、高动态、高对比度的高端显示需求愈发强烈。和传统LED背光相比,Mini LED 背光不仅具有功耗低、寿命高、亮度高等优势,其“多区背光调控”功能还可以实现分区调光、强化画面高对比度和高解析度,达到与OLED显示器相近的高动态(HDR)效果。此外miniLED的金属半导体相对于OLED的有机物发光组件寿命更长,而且不会发生烧屏的现实问题。


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与传统小间距LED相比,Mini LED芯片尺寸更小(约100μm),单位面积里有更多灯珠。如华为最新发布的智慧屏V75 Super在 75寸的屏幕下放置了高达46080颗Mini LED芯片,并且达到3000nits的超高HDR峰值亮度。


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面对比传统液晶显示更复杂的制程工艺,如基板制造、焊锡材料处理、芯片转移、固晶等较为复杂的技术问题。为了保证出货品质,缺陷检测技术在Mini LED多个工艺制成中发挥着极其重要的作用。

02
Mini LED制作工艺中的检测需求

Mini LED产品在生产过程关键工艺是将LED灯珠转移到PCB板或玻璃基板,因此,基板来料外观检查、保护膜涂覆后检查、测量、3D 锡膏检查、焊剂检查、虚焊检查、产品外观检查、灯珠缺陷、亮度均匀性、色度准确性,以及灯珠区域控制准确性都关系到背光产品的品质。

当前市场对Mini LED背光产品需求多集中在中大尺寸,中大尺寸背光基板尺寸大、灯珠数量多、工艺复杂度高,人工目视检测已不能满足现有检测需求,缺陷检测自动化设备可以很好的解决这个问题




03
Mini LED背光检测的难点及核心检测技术


难点1
如何适应Mini LED范围更宽的亮度检查


让亮的更亮,让暗的更暗。对于HDR,最重要的是对比度。液晶电视能表现的最低亮度为0.1nits,最亮为500到1000nits之间,对比度一般只有5000比1,而市面上已经在售的MiniLED产品,对比度已经达百万级甚至千万级对比度!


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面对数倍于传统液晶显示器亮度的Mini LED亮度检测,需要采用具有科学级芯片的深度制冷相机,该相机具有超高分辨率、高灵敏度、 高信噪比和高动态范围,搭配使用不同层级的中性密度衰减片并采用多次曝光技术,可以适应0.05-10000nits的背景亮度产品的检查。



难点2
如何进行色度和亮度测量,保证Mini LED灯珠发光的准确性和一致性

在贴合荧光膜、增透膜、扩散膜后,为保证Mini LED背光亮度、色度的均匀性,需要对整个发光面进行均匀性测量,传统的点式色度测量方式无法满足需求。


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▲Mini LED背光与传统背光对比图


为了使色度检测结果与人对色斑颜色的主观感觉相一致,需要用符合CIE1931色度标准的面阵成像色度计对其进行检测,亮度测量精度达到±3%以内,色度测量精度达到±0.003。


难点3
Mini LED区别于常规显示屏缺陷判定规则


Mini LED相较于常规显示屏(LCD/OLED),在成像上存在较大差异,具体表现为大片黑色背景下,规则排布的LED颗粒,颗粒与颗粒之间存在远大于颗粒尺度本身的间距。因此无法使用传统显示屏检测的方法直接提取显示区域进行检测。Mini LED产品检测基准相较于传统显示屏也存在差异。



基于光学对整个显示基板成像,主要有以下检测要求:


a、颗粒全亮检测颗粒不亮、颗粒弱亮/爆亮。

对颗粒全部点亮时,拍摄整个显示基板,要求准确提取每个LED的亮度,若单颗LED、单区(例如3*3为一个区块)的亮度超过正常范围,比如过亮或者过暗,则属于异常。


b、正反棋盘格:检测颗粒不亮、颗粒弱亮/爆亮、格子显示异常(显示偏移)。


c、全黑画面:颗粒全黑,检测颗粒弱亮、闪烁。


d、所有颗粒全亮+覆膜检测亮度均匀性和波动率是否符合检测规格。

以9点检测基准为例,对基板上选定特定范围的一系列点,提取每个点的亮度信息,然后代入公式得出均一性与波动率。




亮度均匀性:

∆Y=9点亮度最小值/9点亮度最大值

亮度波动:

1-avg[MIN(P1,P3)/MAX(P1,P3),

MIN(P4,P6)/MAX(P4,P6),

MIN(P7,P9)/MAX(P7,P9)]






04
凌云光Mini LED背光检测系统

随着Mini LED背光出货量不断提升,检测需求也不断增加,凌云光以市场需求为导向,坚持自主研发,不断加强关键核心技术攻关,积极投身Mini LED背光检测和Mini LED直显检测相关技术研究。经过公司研发团队的努力,凌云光首台Mini LED 背光检测设备成功通过客户厂验,顺利进入到客户端工厂使用。


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MiniLED检测整体解决方案

凌云光Mini LED 检测设备是集成 AOI、ET、Auto label,OQA等功能整体解决方案。设备包含上料、主检、电测站点、品质抽检等单元。核心单元可对全亮、全黑、灰阶、奇偶棋盘格、10% Peek窗口、低电流等画面中的各种点、线、 Mura(色斑)、颗粒不亮、颗粒弱亮、爆亮、棋盘格显示异常等进行检测。


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凌云光Mini LED背光检测设备,是基于视觉图像技术、深度学习技术打造的质量检测设备。该系统可以在Mini LED背光产线上安装使用,及时发现不良、精确定位不良,推动产线工艺改进,提升产品质量,提高生产效率。


“0”的突破

设备的成功交付,标志着凌云光成功进入到Mini LED行业,在Mini LED检测领域实现“0”的突破。凌云光一直践行“为机器植入眼睛和大脑”,坚持“质量兴业”,攻坚克难,砥砺前行,致力持续引领次世代显示视觉检测市场技术和产品发展趋势。

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