(图片来源:艾比森官网,下同)
1 超高清时期,新一代显示技能Micro LED来临
Micro LED 是将 LED 显示屏微缩化到微米级的显示技能,具有高亮度、高比拟、广色域、龟龄命和高可靠性等优点,被认为是近乎完美的显示技能,其亮度和节能上风在0.X英寸和X英寸的可穿着产品上有广阔的运用前景,以苹果为代表,有望将Micro LED技能用于Apple Watch等2C产品中;而可实现无缝拼接的特点使得Micro LED成为85英寸以上的大尺寸电视产品的最佳办理方案。目前,包括索尼、三星以及海内一些显示厂商均已推出基于Micro LED技能的大尺寸消费级产品。

其余,随着点间距的减小,特殊是Micro LED技能的发展,LED显示屏超高清化已经成为趋势,显示画质越来越细腻,运用处景也从传统的工程级向商显和高端消费级扩展,如2B显示的运用处景电影院、阛阓、会议室、掌握室等室内大屏、户外显示等。可以窥见,Micro LED因其独特的上风,在2C和2B市场均有极强的竞争力。传统的面板厂商和LED显示屏厂商均在积极布局这一技能,作为环球领先的至真LED显示运用与做事供应商的艾比森也不例外。目前艾比森面向环球发布的Micro LED商用显示产品是2K 55英寸(P0.6),2K 73英寸(P0.8),2K 82英寸(P0.9),4K 110 英寸(P0.6),4K 138英寸(P0.7),4K 165英寸(P0.9),8K 220英寸(P0.6)等产品。
Micro LED显示技能可以认为是传统LED显示屏的微间距化和高清化,Micro LED 显示将眇小的LED晶体颗粒作为像素发光点,LED芯片构造和封装办法直接影响着Micro LED显示器件的性能。
2 Micro LED发光芯片构造比拟
LED芯片常日由衬底、P型半导体层、N型半导体层、P-N结和正负电极组成,当在正负电极之间加正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子在P-N结处复合,电能转换为光能,发出不同波长的光。LED芯片的构造紧张有正装构造、倒装构造和垂直构造三种,图1为三种芯片构造示意图。
图1:芯片构造示意图
(1)正装芯片构造
正装芯片是最早涌现的芯片构造,该构造中从上至下依次为:电极,P型半导体层,发光层,N型半导体层和衬底,该构造中PN结处产生的热量须要经由蓝宝石衬底才能传导到热沉,蓝宝石衬底较差的导热性能导致该构造导热性能较差,从而降落了芯片的发光效率和可靠性。正装芯片构造中p电极和n电极均位于芯片出光面,电极的遮挡会影响芯片的出光,导致芯片发光效率较低;正负电极位于芯片同一侧也随意马虎涌现电流拥挤征象,降落发光效率;此外,温度和湿度等成分可能导致电极金属迁移,随着芯片尺寸缩小,正负电极间距减小,电极迁移可能导致短路问题。
(2)倒装芯片构造
倒装芯片构造从上至下依次为蓝宝石衬底、N型半导体层,发光层,P型半导体层和电极,与正装构造比较,该构造中PN结处产生的热量不经由衬底即可直接传导到热沉,因而散热性能良好,芯片发光效率和可靠性较高;倒装构造中,p电极和n电极均处于底面,避免了对出射光的遮挡,芯片出光效率较高;此外,倒装芯片电极之间间隔较远,可减小电极金属迁移导致的短路风险。
(3)垂直构造芯片
与正装芯片比较,垂直构造芯片采取高热导率的衬底(Si、Ge和Cu等衬底)取代蓝宝石衬底,极大的提高了芯片的散热性能,同时,垂直构造芯片的正负电极分别位于芯片高下两侧,电飘泊布更加均匀,避免了局部高温,进一步提升了芯片可靠性,但是目前垂直芯片本钱较高,量产能力较低。
表1中列出了三种芯片的性能比拟,通过以上剖析,可以创造,倒装芯片发光效率高、散热性好、可靠性高、量产能力强,更适用于小间距和微间距显示产品。
表1:芯片构造及性能比拟
3 Micro LED封装方案比拟
单独的LED发光芯片无法知足利用哀求,须要对其进行封装,合理的封装构造和工艺可以为发光芯片供应电输入、机器保护、有效的散热通道,并有利于实现光的高效和高品质输出。
LED芯片尺寸和显示屏间距的减小对封装提出了更高的哀求。目前,常用的Micro LED封装办法紧张有Chip型SMD封装、N合一IMD封装和COB封装,如图2所示。
图2:Micro LED常用封装构造示意图
(1)Chip型SMD封装
Chip型SMD封装是将单个LED像素固晶在BT板上,然后利用封装胶封装发光芯片,得到Chip型封装的单个像素;利用SMD技能将Chip型封装的单个像素贴片在PCB板上,即可得到LED显示模组。Chip型SMD封装为单像素封装,尺寸较小,焊点面积较小、焊点数目较多,随着LED芯片尺寸及显示屏像素间距的减小,单个SMD器件气密性较差,随意马虎受到水汽侵蚀,同时易磕碰,防护性较差,焊点间隔过近也随意马虎造成短路风险,因而不适用Micro LED 微间距显示。
(2)N合一IMD封装
N合一IMD封装将N个像素单元(多为2个或4个)固晶在BT板上,之后利用封装胶将N个像素单元整体封装,与单像素SMD分立封装比较具有较高的集成度,可有效改进单个SMD器件气密性和防护性较差等问题,随意马虎受到水汽侵蚀,同时易磕碰,防护性较差,同时继续了单个SMD器件的成熟工艺、技能难度和本钱较低,但N合一IMD封装集成度仍旧较低,对付0.6mm以下的微间距显示,N合一IMD封装工艺难度较大,且显示效果、可靠性及寿命较差。
(3)COB封装
COB封装方案是将多个像素的裸芯片直接固晶在PCB板上,之后整体封装胶层。与Chip型SMD封装和N合一IMD封装比较,COB封装将多个LED芯片整体封装,防护性和气密性极大提升,更适用于小尺寸芯片封装和微间距显示产品。同时,COB封装中不额外利用BT板,而是将LED芯片直接封装到PCB板上,导热通道短,散热性能更好,更适用于高像素密度显示。
表2比拟了上述三种封装办法的特点,COB封装具有最高的集成度,理论上可实现最小的像素间距、最高的可靠性和最长的显示寿命,是Micro LED的最佳封装方案。
表2:Micro LED显示屏产品的封装办法及性能比拟
4 总结
Micro LED因其具有高亮度、高比拟、广色域、可实现无缝拼接等优点,被认为是近乎完美的显示技能,在85英寸以上的大屏显示领域具有广阔的运用前景,国内外各大显示屏厂商均在Micro LED显示领域积极布局。芯片构造和封装办法直接决定了Micro LED显示产品的性能,目前行业内采取的芯片构造紧张有正装构造、倒装构造和垂直构造,比拟三种构造可知,倒装芯片发光效率高、散热性好、可靠性高、量产能力强,更适用Micro LED显示产品。Micro LED的常用封装办法有SMD单像素封装、IMD多合一封装和COB封装,三种封装办法中,COB封装集成度最高,可实现最小的像素间距、最高的可靠性和最长的显示寿命,是公认的Micro LED的最佳封装方案。
艾比森发布的全系列Micro LED产品基于艾比森自主知识产权HCCI技能:
1)采取倒装COB封装技能
2)集成艾比森核心HDR3.0算法
3)集成聪慧显示技能
在光学设计及画质处理等显示效果方面有专业团队持续进行研究,具备显示画面平滑流畅、色彩还原度高、画面柔和且同等性效果好的特点,成果运用于各产品系列,广泛运用于各大掌握中央,会议中央等场景。