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硅基垂直结构Mini LED蓝绿芯片——2023神灯奖最佳产品奖

核心材料类-其他 Core Materials - others

发布时间:2023/3/28 22:31:04

申报项目名称(中文):硅基垂直结构Mini LED蓝绿芯片

申报项目名称(英文):GaN-on-Si Mini LED Blue & Green Chip

申报单位名称(中文):晶能光电股份有限公司

申报单位名称(英文):LatticePower Corporation Limited

完成时间:2021-01-01

进入市场时间:2022-01-01

综合介绍或申报理由
公司基于自主创新的硅衬底LED垂直结构芯片工艺开发的Mini RGB显示屏用硅基垂直结构Mini LED蓝绿芯片,克服了多个芯片制程工艺难点,荣获了2019~2020年度中国LED创新技术和产品奖。其单面出光,芯片高度和红光芯片高度一样,在显示对比度和发光角度均有优异的表现,且可以从物理本质上避免客户端长时间使用产生的金属离子迁移异常导致的屏幕黑点。 目前,市场上正反极性的红光芯片都比较普遍,而与之相匹配的高清屏解决方案就是垂直结构的蓝、绿LED芯片。对于P0.7以上,一方面和正极性红光芯片相配,3颗LED芯片高度一致,且垂直结构芯片没有金属离子迁移问题,可以实现P0.7-P1.0对比度高、色域好的显示成品;另一方面,每组垂直结构RGB LED芯片价格为每组RGB倒装芯片的1/2,后续可降至1/3,这对显示屏厂家有足够的吸引力。虽然垂直结构需要打线工艺,但封装厂现有设备可以无缝衔接使用,大幅降低封装厂固定资产投入。对于更高清的屏,P0.4-P0.6运用反极性的红光LED匹配垂直结构的蓝、绿LED芯片亦能较好的实现,占用空间小,可以共阳极,良品率较倒装也要更高。
产品缩略图
相关产品图片
主要技术参数
硅基Mini LED主要技术参数
技术及工艺创新要点
技术创新:
公司用获得2015年度国家技术发明奖一等奖的硅衬底LED蓝光芯片技术,制得了性能行业领先的硅垂直结构Mini LED芯片,该产品在全球拥有专利布局,且全垂直方案的全彩RGB显示可以有更好的显示效果(RGB三颗芯片发光在同一平面),更好的良率(较蓝宝石加普通红光方案少打两根线),更高的生产效率,另外各封装厂家还还可以用现有的设备,不需要更多的投入。
关键词:杀死“毛毛虫”
目前,Mini高清显示屏RGB方案主要有三种:
1)普通蓝宝石正装方案:R采用垂直正极性红光芯片,G、B采用普通正装水平芯片;
2)倒装方案的R采用倒装结构红光芯片,G、B采用倒装结构芯片;
3)垂直方案的R采用正极性或者反极性红光,G、B采用垂直结构芯片。

越小间距的显示屏越容易遇到“毛毛虫”的侵蚀,大部分的毛毛虫是由金属迁移导致。公司垂直结构Mini高清显示屏RGB方案在解决金属迁移问题上有天然的优势。其优势主要有三:一是垂直结构芯片正负极之间距离大于80μm,而正装水平结构芯片会随着芯片尺寸的减小,其正负极距离越来越小,如6×8mil芯片电极间距68μm,而4×5.5mil芯片电极间距就小至26μm了。由于正负极在物理空间的距离较大,即使假设发生金属离子迁移后,垂直芯片灯珠寿命会比水平芯片高4倍以上,极大地提高了产品的可靠性和稳定性。
二是垂直结构的蓝绿芯片表面为全惰性金属电极Ti/Pt/Au,较难发生金属迁移,主要性能与红光垂直芯片一样,而水平芯片电极材料使用ITO/Cr/Al,这些材料活性较强,极容易发生金属迁移。
三是普通正装水平芯片主要使用绝缘胶,散热性极差,且芯片尺寸越小,灯内温度越高;而垂直结构芯片采用银胶,导热性能好,灯内温度相对于正装水平低很多,可以大幅度降低金属离子迁移速度。
与国内外同类产品或同类技术的比较情况
关键词:高性价比
性价比是商家规模应用的决定因素。在显示效果方面,相比正装结构,垂直结构的芯片是单面发光、无侧光,随着间距变小,产生的光干扰会更少。也就是说,间距越小,亮度损失越少,因此,垂直芯片相对于正装水平芯片的亮度有大幅度提高;而且垂直结构由于RGB三色都是单面出光,相对于普通正装和普通倒装结构的五面出光,RGB三个颜色不会出现混光,从而在显示清晰度方面更胜一筹。
在生产良率方面,垂直结构相比普通正装结构还能少打两根线,器件内打线面积更充足,可有效增加设备产能,可以使器件由于焊线原因造成的不良下降一个数量级,从而节约成本。
成本上,垂直结构蓝绿LED芯片可以采用最普通的垂直结构红光LED芯片,对于高端应用或更小间距的屏而言,一组RGB垂直结构芯片成本是倒装芯片的1/2。同时,垂直结构方案封装工艺成熟度高,现有封装厂设备可以完全通用,无需投入新设备,但倒装方案就需要增加大批设备,封装良率提升难度极大。综合来看,现阶段垂直结构方案是Mini显示推进千家万户的最优选择。
经济评价分析
随着4K/8K技术和Mini/Micro LED技术的不断演进与应用以及人们对更美好生活的向往,LED高清显示屏的市场需求呈逐年递增趋势。硅衬底Mini LED蓝绿芯片拥有自主知识产权,从光源端避免中国LED显示屏出口海外的专利风险。同时,硅衬底垂直结构Mini LED技术和产品的问世,给中国LED显示屏向更高清、更高端市场推广提供了一种高性价比的选择,其从物理本质上解决P1.0以下的电子迁移现象而导致的黑屏现象,将会大大减少屏厂终端采用普通LED芯片光源而面临的昂贵的维护成本。
实际运用案例和用户评价意见
硅基垂直结构Mini LED蓝绿芯片已经大批量上市,产品已得到国内封装龙头企业及国内显示屏龙头企业的各种好评。
获奖、专利情况
硅基垂直结构芯片运用了自主创新的硅衬底LED芯片技术核心专利,可以实现单面出光,更高的光效。
第三方测试报告、垂直Mini-LED RGB显示屏用蓝绿芯片获奖证书、产品应用图片等见附件。

专利分类:实用新型专利

申报单位介绍
晶能光电创立于2006年,是具有底层芯片核心技术的全产业链IDM半导体光电产品提供商,为全球客户提供高品质的LED(外延、芯片、封装和模组)光源和感知传感器件产品和解决方案。 公司是全球硅衬底GaN技术的领导者之一,在全球率先实现了硅衬底GaN技术在LED领域的产业化,并获得2015年度国家技术发明奖一等奖。作为产学研协同创新的典型代表,习近平主席关心硅衬底LED技术的发展,高度肯定了晶能光电自主创新的成绩,并寄语:“我对你们寄予厚望”。 秉承“本分、创新、极致、开放”的企业精神,近年来,晶能光电在汽车电子、消费电子、高端显示和专业照明等细分领域市场占有率名列前茅,发展取得了长足的进步,荣获第四届中国质量奖提名奖、第四届江西省井冈质量奖。 未来,我们将以硅衬底GaN技术为核心,重点在Mini/Micro LED、传感类器件和GaN功率器件等领域进行研发与战略布局,致力于实现“成为全球知名的半导体器件公司”的企业目标,为利益相关者创造最大的价值。
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晶能光电(江西)有限公司

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