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High Accuracy Optical Metrology for MicroLED Displays and Wafers

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16.10.2025

Die Massenproduktion von MicroLEDs erfordert sowohl Geschwindigkeit als auch Genauigkeit.
In diesem Artikel stellt Dr. Tobias Steinel einen innovativen Messansatz vor, der ein hochaufgelöstes Kamerasystem (LumiTop-Serie) mit einer Live-Kalibrierung über ein Spektralradiometer (CAS-Serie) kombiniert. Diese Methode ermöglicht spektrale Genauigkeit auf Emitterebene und reduziert die Testzeit von mehreren Stunden auf wenige Minuten – ein entscheidender Fortschritt für die Messung von µLED-Wafern und -Displays.

Herkömmliche LIV-Messungen mit Ulbrichtkugeln sind für die Serienprüfung zu langsam. Das LumiTop-System führt dagegen für jedes aufgenommene Bild eine Live-Spektralkalibrierung durch und kompensiert automatisch Wellenlängenabweichungen, die durch Fertigungstoleranzen oder unterschiedliche Ansteuerungsbedingungen entstehen. Ein 6-Zoll-Wafer mit 17 Millionen µLEDs konnte in rund fünf Minuten vollständig vermessen werden – mit Ergebnissen, die innerhalb eines Farbpunktes mit den reinen Spektrometer-Messungen übereinstimmen.

Der Single Pixel / Emitter Evaluation (SPE)-Algorithmus liefert Messdaten für jeden einzelnen Emitter, darunter dominante Wellenlänge, Leuchtdichte und Farbkoordinaten. Der neu entwickelte optimierte Stepped-Kernel-Filter entfernt zudem Abtastartefakte bei niedrigen Oversampling-Verhältnissen (Rs = 2–5) und verbessert so die räumliche Genauigkeit, ohne die Messzeit zu verlängern.

Die Kombination aus Kamerasystem und Spektralradiometer ermöglicht rückführbare, schnelle und genaue Wafer- und Displaytests und schafft damit die Balance zwischen Messgeschwindigkeit und spektraler Genauigkeit.
Dieser hybride Ansatz unterstützt Ertragssteigerung, Homogenitätskorrektur und zuverlässige Kalibrierung in der Massenproduktion von MicroLED-Displays.