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用于mini-LED的超高硬度、高折射率有机硅封装胶膜的制备及性能研究

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用于Mini-LED的超高硬度、高折射率有机硅封装胶膜的制备及性能研...

作者：程宇华南理工大学

学位级别：硕士

相较于传统的投影、LCD等显示技术,mini-LED在大屏幕显示领域有色彩还原、色彩一致性、可视角度、画面效果等技术优势。但目前由于生产成本高,限制了其进一步大规模推广应用。COB封装将裸芯片直接粘贴在基板的表面,然后进行引线键合实... 详细信息

相较于传统的投影、LCD等显示技术,mini-LED在大屏幕显示领域有色彩还原、色彩一致性、可视角度、画面效果等技术优势。但目前由于生产成本高,限制了其进一步大规模推广应用。COB封装将裸芯片直接粘贴在基板的表面,然后进行引线键合实现芯片与基板的连接,最后贴附硅胶膜进行二次固化封装。该工艺省去了由单颗led器件封装后再贴片的工艺步骤,有效解决SMD封装因为间距不断缩小所面临的工艺难度增大、良率降低、成本增高等问题,大大降低了生产成本。对于mini-LED封装而言,与之适配有机硅胶膜材料鲜有报道。而加成型有机硅材料具有优异的耐热性与耐辐射性,但其机械强度较低,实际应用中的有机硅材料硬度仅在30～40 Shore D。本研究针对超高硬度、高折射率的高性能有机硅胶膜的制备进行深入的研究,并尝试将其应用于mini-LED封装。本文探索出一条能有效调控Si-H含量与折射率的交联剂合成路线以及一种制备端羟基二苯基硅油的新工艺,在此基础上合成了两种不同结构的高折射率含氢交联剂,固化后得到超高硬度、高折射率的有机硅材料。最后将该材料制备成超高硬度、高折射率的有机硅胶膜,并对其性能进行测试。主要包括以下三个方面:(1)通过水相溶胶-凝胶工艺制备端羟基甲基苯基硅树脂(HTPSR);接着以HTPSR为前驱体,通过非水溶胶-凝胶工艺及D开环聚合制备出一系列Si-H含量不同的高折射率含氢硅树脂(HPSR),并对其合成工艺条件进行优化;以合成的HPSR为含氢交联剂,与市售的高折乙烯基MQ硅树脂高温固化;制备得到的PSR-2硬度可达81 Shore D,折射率为1.508,透光率(480nm)为90.3%,热失重5%的温度为436.4℃,最大拉伸强度为5.06MPa。(2)以溶胶-凝胶工艺制备端羟基二苯基硅油(HTDPO),并对其合成工艺条件进行优化;接着以HTDPO为前驱体,通过开环聚合制备出高折射率、线性长链含氢硅油(HDPSO);并将其与市售的高折乙烯基MQ硅树脂混合固化。制备得到的硅材料硬度为91 Shore D,折射率为1.542,透光率(450nm)为92.6%,热失重5%的温度为484.4℃,玻璃转化温度为45.4℃,最大拉伸强度为8.86MPa。(3)以端羟基二苯基硅油(HTDPO)为前驱体,合成了一种超高折射率的线性长链的端含氢硅油(HDPO),并对其合成工艺进行优化。将其作为增韧剂加入固化配方体系中,以提高有机硅胶膜的断裂伸长率,断裂伸长率最高可提高至60.34%。

关键词： mini-LED 超高硬度高折射率含氢交联剂硅胶膜

mini-LED背光液晶显示器光晕测量方法

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信息技术与标准化 2023年第11期 20-24页

作者：冯艳丽黄卫东邝国烽王鑫羽 TCL华星光电技术有限公司

为解决mini-LED背光的液晶显示器光晕评价的问题,研究了国内外现有的光晕测量方法,并对T/ZSA 142—2023《mini-LED背光液晶显示器光晕测量和评价方法》团体标准的主要技术内容中正视光晕、侧视光晕和动态光晕的测量方法进行了详细的阐述... 详细信息

为解决mini-LED背光的液晶显示器光晕评价的问题,研究了国内外现有的光晕测量方法,并对T/ZSA 142—2023《mini-LED背光液晶显示器光晕测量和评价方法》团体标准的主要技术内容中正视光晕、侧视光晕和动态光晕的测量方法进行了详细的阐述,为光晕测量方法的持续研究提供参考。

关键词： mini-LED 液晶显示器光晕测量方法标准

基于显微高光谱的mini-LED芯片三维温度分布研究

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基于显微高光谱的Mini-LED芯片三维温度分布研究

作者：黄佳恩厦门大学

学位级别：硕士

led(Light Emitting Diode)作为一种绿色环保光源日益受到大众的青睐,此外因其具有低功耗、高可靠性、高显色性等特点,使其在显示领域中的应用也愈加广泛。目前,为了进一步提高显示屏性能以满足市场的需求,Oled(Organic Light Emitting ... 详细信息

led(Light Emitting Diode)作为一种绿色环保光源日益受到大众的青睐,此外因其具有低功耗、高可靠性、高显色性等特点,使其在显示领域中的应用也愈加广泛。目前,为了进一步提高显示屏性能以满足市场的需求,Oled(Organic Light Emitting Diode)、mini-LED、Micro-led 等显示技术成为了研究的热点。相较于可靠性较差的有机发光二极管Oled和成本高昂的Micro-led,mini-LED因其相对成熟的工艺成为当前显示屏背光源和独立显示的最佳选择。在实际应用中,普通商用led仅有30%-50%左右的电能转化为光能,大部分的能量将作为热能耗散,导致p-n结温度升高,从而影响led本身的可靠性、寿命和光效等因素。由于mini-LED的应用往往是以高密度阵列化的形式为主,其热管理问题会更加严峻,因此对于mini-LED的热学问题及光学参数的研究成为一项十分重要的课题。本文提出了基于显微高光谱的半高宽温度测试方法,并打破常规从芯片侧面的角度对倒装结构mini-LED的光谱参数及三维温度分布展开研究。本文将对尺寸为200μm×100μm的RGB三基色mini-LED展开以下研究工作:1.为了能更精确地了解倒装结构RGB mini-LED的温度分布情况,本文在使用显微高光谱成像仪的基础上,相应研制了一套微型led三维光谱成像系统,该系统可以实现对RGB mini-LED芯片表面和侧面的高光谱数据获取,系统中包括显微镜、高光谱成像仪、两轴旋转台及热沉控温装置等,其中两轴旋转台可以帮助待测样品通过远程控制舵机的方式,实现在XY平面上360°的旋转,以及在YZ平面上180°的旋转,构成了芯片三维温度分布测试的硬件基础。2.本文中共设置了 2组样品,每组样品中有红、绿、蓝三基色mini-LED各1颗。实验中设计了 3个电流点:5mA,10mA,20mA;6个温度点:25℃,35℃,45℃,55℃,65℃,75℃。针对第一组样品,在热沉25℃,直流驱动条件下,分析RGB mini-LED芯片表面和侧面发光层的光谱参数(半高宽和峰值波长)随电流的变化情况。观测到RGB mini-LED芯片表面和侧面发光层的光谱半高宽随电流的增大均出现不同程度的展宽,其中红光和绿光芯片半高宽展宽的量大于蓝光芯片。然而RGB mini-LED芯片表面和侧面发光层的光谱峰值波长随着电流的增大表现出异向性,其中绿光和蓝光芯片的峰值波长在上述电流范围内随着电流的增大出现蓝移,红光芯片的峰值波长出现红移。另外,对于相同的样品,芯片侧面发光层的光谱参数(平均半高宽和平均峰值波长)与芯片表面存在一定差异,其中,绿光芯片侧面发光层的两个光谱参数与表面之间的差值均在1nm左右,高于蓝光和红光芯片。3.提出显微高光谱半高宽(MHFWHM,Microscopic Hyperspectral-Based Full Width at Half Maximum)二维温度测试法,利用占空比2%,周期为5ms的脉冲电流作为校准半高宽与温度之间线性关系的驱动电流,以避免因芯片自热带来的误差。在该方法基础上得到RGB三基色mini-LED芯片表面和侧面二维温度分布,其中针对芯片侧面的垂直温度分布情况,本文结合侧面的线性拟合优度R2分布图和光子数分布图,对侧面垂直温度曲线图中异常的“高峰”和“低谷”点进行讨论,得到结论:利用半高宽温度测试方法,侧面温度中相对异常偏高的位置易出现在芯片的边界、表面缺陷和材料的交界面,而真正p-n结的温度却相对较低。4.取出RGB mini-LED芯片表面中心区域和侧面发光层(即p-n结)的平均温度进行对比讨论,得到结论:在小电流5mA和10mA注入,电流密度对应为 2.5×10-4(mA/μm2)和 5×10-4(mA/μm2)情况下,RGB mini-LED 芯片表面和侧面发光层的平均温度相差较小,表面和侧面发光层的平均温度偏差MD在3℃左右。在大电流20mA注入,电流密度为1×10-3(mA/μm2)的条件下,RGB mini-LED发光层的平均温度将与芯片表面产生较大差异,其中蓝光和红光芯片的平均温度出现与小电流注入下相反的趋势,芯片表面中心区域的平均温度均高于侧面发光层,平均偏差高出小电流下近1倍,而绿光mini-LED则进一步加深侧面发光层的平均温度高于芯片中心区域的现象,平均偏差是小电流下的3倍以上。5.利用COMSOLMultiphysics软件仿真模拟了 GaN基倒装结构mini-LED的芯片传热过程。通过改变芯片热功率(1W,0.5W,0.1W,0.05W)的大小,模拟驱动电流大小对芯片表面和侧面温度的影响。仿真结果表明,在大电流模式下,蓝宝石表面的平均温度均会明显高于侧面发光层的平均温度,倒装芯片mini-LED 中蓝宝石衬底的热导率低会是造成侧面发光层与芯片表面温差的主要原因。

关键词：显微高光谱 mini-LED 结温三维分布

各向异性导电焊胶及其在mini-LED COB封装中的应用

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各向异性导电焊胶及其在Mini-LED COB封装中的应用

作者：陈祥超华中科技大学

学位级别：硕士

mini-LED显示技术作为最有前景的新一代显示技术之一,其在全彩显示、LCD背光、柔性显示等领域的需求与日俱增。现有的mini-LED COB封装多采用焊膏印刷的封装工艺,存在着工艺成本大、可靠性不高的问题。将各向异性导电焊胶应用于mini-LE... 详细信息

mini-LED显示技术作为最有前景的新一代显示技术之一,其在全彩显示、LCD背光、柔性显示等领域的需求与日俱增。现有的mini-LED COB封装多采用焊膏印刷的封装工艺,存在着工艺成本大、可靠性不高的问题。将各向异性导电焊胶应用于mini-LED封装连接中,在简化封装工艺的同时,得到较好的连接可靠性,具有较好的应用前景。本文通过自行研制的各向异性导电焊胶材料,开展了倒装mini-LED COB封装的工艺设计和研究,开发出适应mini-LED COB模块整体热压键合的封装工艺和设备,并对封装模块的可靠性进行了初步的研究。具体研究内容如下:首先,通过采用低熔点合金焊料和阳离子聚合的脂环族环氧树脂,制备出适用于mini-LED COB封装工艺的各向异性导电焊胶。通过差示扫描量热法DSC对其固化放热过程进行了测量和分析,通过热压固化试验测试了其连接电阻率和剪切强度,从材料特性方面初步验证了各向异性导电焊胶在mini-LED COB封装连接中的可行性。其次,对基于各向异性导电焊胶的mini-LED COB封装工艺进行自主设计和研究,重点分析了点胶、固晶、整体热压键合等工艺过程;针对热压工艺中的热压温度、热压时间和压力等工艺参数进行正交试验分析,从芯片连接的剪切强度角度分析了热压参数对连接性能的影响,得到该条件下最优的工艺参数为热压温度200℃,热压时间30s,压力1MPa。最后,分析探讨了热压工艺下mini-LED COB封装模块的良率和可靠性问题,对采用单色芯片制作的mini-LED COB模块进行点亮测试、推拉力测试以及微观结构分析,研究各向异性导电焊胶作为mini-LED与柔性基板连接材料的可行性。另外,通过高温高湿试验和高低温循环试验分析了mini-LED封装模块的耐湿热性能。本文针对各向异性导电焊胶的材料组成和应用工艺进行了研究,设计开发了基于各向异性导电焊胶的mini-LED COB封装工艺,并对其可靠性进行了分析和研究,研究成果有望应用于mini-LED COB封装的RGB显示器件中。

关键词： mini-LED 各向异性导电焊胶热压参数工艺设计可靠性

mini-LED背光技术及光电性能评价要点分析

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信息技术与标准化 2022年第7期 14-16页

作者：高泽文张志刚李新国京东方科技集团股份有限公司

基于mini-LED背光的技术现状和标准化需求,针对现有标准无法满足mini-LED背光的评价需求,提出了光晕测试、区间色度和亮度测试、边缘视效测试的标准测试条件和测试方法。该方法填补了现有国家、行业标准空白,满足mini-LED产业发展需求。

关键词： mini-LED 背光光电性能

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mini-LED显示技术研究

中国科技期刊数据库工业A 2022年第8期 0170-0173页

作者：张春焦江华深圳市宝明科技股份有限公司广东深圳518000

随着显示技术的不断发展,人们对高对比度显示画面要求的提升,mini-LED技术作为一项过度性技术也得到了快速发展,通过分区调光控制获得了更好的对比度。随着IPAD 使用mini-LED背光源显示技术的商业化,近年来,mini-LED背光技术在VR、电视... 详细信息

随着显示技术的不断发展,人们对高对比度显示画面要求的提升,mini-LED技术作为一项过度性技术也得到了快速发展,通过分区调光控制获得了更好的对比度。随着IPAD 使用mini-LED背光源显示技术的商业化,近年来,mini-LED背光技术在VR、电视、PAD、笔电及车载显示上得到了广泛应用。本文以车载mini-LED显示技术为研究对象,首先将mini-LED技术与LCD Oled技术进行了对比,其次将车载led的显示原理与电路设计进行了分析说明,再次将mini-LED显示技术在车载使用中的关键内容进行了剖析,最后将mini-LED的研究进展进行了说明,期望本文的研究能为相关研发单位的技术工作提供助力。

关键词： mini-LED 显示技术微缩集成

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基于有限元的mini-LED灭灯分析

液晶与显示 2020年第1期35卷 53-61页

作者：刘硕吴仁杰杨贤刘阳马可朱红丽周昊孙海威北京京东方显示技术有限公司

mini-LED背光模组具有精准的局域控光能力且可实现超薄HDR显示,目前其已成为显示行业研究热点之一。针对mini-LED在点灯过程中发生的灭灯现象,从灯板制作工艺入手,探讨了灭灯现象发生的机理。并基于有限元模拟方法,结合灯板制作工艺、... 详细信息

mini-LED背光模组具有精准的局域控光能力且可实现超薄HDR显示,目前其已成为显示行业研究热点之一。针对mini-LED在点灯过程中发生的灭灯现象,从灯板制作工艺入手,探讨了灭灯现象发生的机理。并基于有限元模拟方法,结合灯板制作工艺、灯板结构等实际情况合理建立了mini-LED模组仿真模型,模型仿真温度值与实测值对比误差在5%以内。将灯板在高温试验条件下极限状态温度场导入力学仿真模块进行力学模拟,获得极限状态下的热应力值大小及分布,并进一步推算出芯片所受最大推力值。将芯片所受推力值模拟结果与实测结果进行对比后,发现模拟结果位于实测结果的上下四分位数之间,且大于实测结果平均值,符合实际情况。基于模拟结果,改善了芯片锡膏,在芯片最大推力提高15%的情况下,实测芯片推力值的下四分位数值大于模拟值,且mini-LED灭灯的发生概率从1.13×10^-4降低到了1×10^-5以下,改善效果明显。

关键词：有限元仿真 mini-LED 灭灯热-力耦合模拟

mini-LED背光技术在电视产品应用中的进展和挑战

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液晶与显示 2021年第7期36卷 983-992页

作者：季洪雷陈乃军王代青张彦葛子义中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学院大学北京100049 TCL电子有限公司研发中心广东深圳518000 宁波激智科技股份有限公司江浙宁波315000

mini-LED是Micro-led的先导技术,在液晶显示应用中被定义为“高阶直下式再升级”产品。最近各大终端消费电子品牌相继推出了基于mini-LED背光的新产品,成为TV行业新的技术发展趋势。最近,mini-LED背光技术迅速发展,与之相关的芯片、封... 详细信息

mini-LED是Micro-led的先导技术,在液晶显示应用中被定义为“高阶直下式再升级”产品。最近各大终端消费电子品牌相继推出了基于mini-LED背光的新产品,成为TV行业新的技术发展趋势。最近,mini-LED背光技术迅速发展,与之相关的芯片、封装、面板以及整机等行业内的重要供应商相继入局,形成了推动mini-LED背光技术发展的重要力量。本文从TV技术的角度出发,介绍了近期mini-LED背光技术的研发进展,阐述了mini-LED背光技术对推动消费电子领域产品技术革新的重要意义,在此基础上从技术和应用的角度探讨了mini-LED背光技术当前面临的主要挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

关键词： mini-LED 背光技术对比度显示

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mini-LED电源及背光控制系统设计

电子产品世界 2021年第10期28卷 28-30页

作者：胡向峰创维集团显示科技事业部研究院深圳518108

本文介绍了新型显示技术mini-LED背光在TV上应用时的电源及背光控制系统,详细分析了扫描方式在万分区级上的应用及与之匹配的电源系统及关键技术,对mini-LED电视的开发及推广应用具有重要的借鉴和参考意义。

关键词： mini-LED 扫描分立式电源