日前，工業(yè)和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯(lián)合印發(fā)了《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019—2022年）》，預(yù)計到2022年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過4萬億元，4K產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系基本完善，8K關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得突破。當(dāng)前人們對顯示產(chǎn)品的畫質(zhì)和分辨率等規(guī)格提出了更高的要求，這標(biāo)志著顯示行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入超高清時代，各種新型顯示技術(shù)蓬勃發(fā)展。作為新一代顯示技術(shù)的Micro LED，已經(jīng)成為國內(nèi)外顯示廠商搶灘的技術(shù)高地，包括艾比森在內(nèi)也已于2021年上半年面向全球重磅發(fā)布Micro LED顯示技術(shù)。2021年7月21日，在北京 InfoComm 展會現(xiàn)場，艾比森正式發(fā)布?xì)v時五年潛心研發(fā)的新一代創(chuàng)新性高端Micro LED微間距顯示屏——悅眼系列。

1超高清時代，新一代顯示技術(shù)Micro LED來臨

Micro LED 是將 LED 顯示屏微縮化到微米級的顯示技術(shù)，具有高亮度、高對比、廣色域、長壽命和高可靠性等優(yōu)點，被認(rèn)為是近乎完美的顯示技術(shù)，其亮度和節(jié)能優(yōu)勢在0.X英寸和X英寸的可穿戴產(chǎn)品上有廣闊的應(yīng)用前景，以蘋果為代表，有望將Micro LED技術(shù)用于Apple Watch等2C產(chǎn)品中；而可實現(xiàn)無縫拼接的特點使得Micro LED成為85英寸以上的大尺寸電視產(chǎn)品的最佳解決方案。目前，包括索尼、三星以及國內(nèi)一些顯示廠商均已推出基于Micro LED技術(shù)的大尺寸消費級產(chǎn)品。

另外，隨著點間距的減小，特別是Micro LED技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏超高清化已經(jīng)成為趨勢，顯示畫質(zhì)越來越細(xì)膩，應(yīng)用場景也從傳統(tǒng)的工程級向商顯和高端消費級擴(kuò)展，如2B顯示的應(yīng)用場景電影院、商場、會議室、控制室等室內(nèi)大屏、戶外顯示等。可以窺見，Micro LED因其獨特的優(yōu)勢，在2C和2B市場均有極強(qiáng)的競爭力。傳統(tǒng)的面板廠商和LED顯示屏廠商均在積極布局這一技術(shù)，作為全球領(lǐng)先的至真LED顯示應(yīng)用與服務(wù)提供商的艾比森也不例外。目前艾比森面向全球發(fā)布的Micro LED商用顯示產(chǎn)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)等產(chǎn)品。

Micro LED顯示技術(shù)可以認(rèn)為是傳統(tǒng)LED顯示屏的微間距化和高清化，Micro LED 顯示將微小的LED晶體顆粒作為像素發(fā)光點，LED芯片結(jié)構(gòu)和封裝方式直接影響著Micro LED顯示器件的性能。

2Micro LED發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)對比

LED芯片通常由襯底、P型半導(dǎo)體層、N型半導(dǎo)體層、P-N結(jié)和正負(fù)電極組成，當(dāng)在正負(fù)電極之間加正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子在P-N結(jié)處復(fù)合，電能轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出不同波長的光。LED芯片的結(jié)構(gòu)主要有正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)三種，圖1為三種芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1：芯片結(jié)構(gòu)示意圖

（1）正裝芯片結(jié)構(gòu)

正裝芯片是最早出現(xiàn)的芯片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中從上至下依次為：電極，P型半導(dǎo)體層,發(fā)光層，N型半導(dǎo)體層和襯底，該結(jié)構(gòu)中PN結(jié)處產(chǎn)生的熱量需要經(jīng)過藍(lán)寶石襯底才能傳導(dǎo)到熱沉，藍(lán)寶石襯底較差的導(dǎo)熱性能導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能較差，從而降低了芯片的發(fā)光效率和可靠性。正裝芯片結(jié)構(gòu)中p電極和n電極均位于芯片出光面，電極的遮擋會影響芯片的出光，導(dǎo)致芯片發(fā)光效率較低；正負(fù)電極位于芯片同一側(cè)也容易出現(xiàn)電流擁擠現(xiàn)象，降低發(fā)光效率；此外，溫度和濕度等因素可能導(dǎo)致電極金屬遷移，隨著芯片尺寸縮小，正負(fù)電極間距減小，電極遷移可能導(dǎo)致短路問題。

（2）倒裝芯片結(jié)構(gòu)

倒裝芯片結(jié)構(gòu)從上至下依次為藍(lán)寶石襯底、N型半導(dǎo)體層,發(fā)光層，P型半導(dǎo)體層和電極，與正裝結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)中PN結(jié)處產(chǎn)生的熱量不經(jīng)過襯底即可直接傳導(dǎo)到熱沉，因而散熱性能良好，芯片發(fā)光效率和可靠性較高；倒裝結(jié)構(gòu)中，p電極和n電極均處于底面，避免了對出射光的遮擋，芯片出光效率較高；此外，倒裝芯片電極之間距離較遠(yuǎn)，可減小電極金屬遷移導(dǎo)致的短路風(fēng)險。

（3）垂直結(jié)構(gòu)芯片

與正裝芯片相比，垂直結(jié)構(gòu)芯片采用高熱導(dǎo)率的襯底(Si、Ge和Cu等襯底)取代藍(lán)寶石襯底，極大的提高了芯片的散熱性能，同時，垂直結(jié)構(gòu)芯片的正負(fù)電極分別位于芯片上下兩側(cè)，電流分布更加均勻，避免了局部高溫，進(jìn)一步提升了芯片可靠性，但是目前垂直芯片成本較高，量產(chǎn)能力較低。

表1中列出了三種芯片的性能對比，通過以上分析，可以發(fā)現(xiàn)，倒裝芯片發(fā)光效率高、散熱性好、可靠性高、量產(chǎn)能力強(qiáng)，更適用于小間距和微間距顯示產(chǎn)品。

表1：芯片結(jié)構(gòu)及性能對比

3 Micro LED封裝方案對比

單獨的LED發(fā)光芯片無法滿足使用要求，需要對其進(jìn)行封裝，合理的封裝結(jié)構(gòu)和工藝可以為發(fā)光芯片提供電輸入、機(jī)械保護(hù)、有效的散熱通道，并有利于實現(xiàn)光的高效和高品質(zhì)輸出。

LED芯片尺寸和顯示屏間距的減小對封裝提出了更高的要求。目前，常用的Micro LED封裝方式主要有Chip型SMD封裝、N合一IMD封裝和COB封裝，如圖2所示。

圖2：Micro LED常用封裝結(jié)構(gòu)示意圖

（1）Chip型SMD封裝

Chip型SMD封裝是將單個LED像素固晶在BT板上，然后使用封裝膠封裝發(fā)光芯片，得到Chip型封裝的單個像素；使用SMD技術(shù)將Chip型封裝的單個像素貼片在PCB板上，即可得到LED顯示模組。Chip型SMD封裝為單像素封裝，尺寸較小，焊點面積較小、焊點數(shù)目較多，隨著LED芯片尺寸及顯示屏像素間距的減小，單個SMD器件氣密性較差，容易受到水汽侵蝕，同時易磕碰，防護(hù)性較差，焊點距離過近也容易造成短路風(fēng)險，因而不適用Micro LED 微間距顯示。

（2）N合一IMD封裝

N合一IMD封裝將N個像素單元（多為2個或4個）固晶在BT板上，之后使用封裝膠將N個像素單元整體封裝，與單像素SMD分立封裝相比具有較高的集成度，可有效改善單個SMD器件氣密性和防護(hù)性較差等問題，容易受到水汽侵蝕，同時易磕碰，防護(hù)性較差，同時繼承了單個SMD器件的成熟工藝、技術(shù)難度和成本較低，但N合一IMD封裝集成度仍然較低，對于0.6mm以下的微間距顯示，N合一IMD封裝工藝難度較大，且顯示效果、可靠性及壽命較差。

（3）COB封裝

COB封裝方案是將多個像素的裸芯片直接固晶在PCB板上，之后整體封裝膠層。與Chip型SMD封裝和N合一IMD封裝相比，COB封裝將多個LED芯片整體封裝，防護(hù)性和氣密性極大提升，更適用于小尺寸芯片封裝和微間距顯示產(chǎn)品。同時，COB封裝中不額外使用BT板，而是將LED芯片直接封裝到PCB板上，導(dǎo)熱通道短，散熱性能更好，更適用于高像素密度顯示。

表2對比了上述三種封裝方式的特點，COB封裝具有最高的集成度，理論上可實現(xiàn)最小的像素間距、最高的可靠性和最長的顯示壽命，是Micro LED的最佳封裝方案。

表2：Micro LED顯示屏產(chǎn)品的封裝方式及性能對比

4 總結(jié)

Micro LED因其具有高亮度、高對比、廣色域、可實現(xiàn)無縫拼接等優(yōu)點，被認(rèn)為是近乎完美的顯示技術(shù)，在85英寸以上的大屏顯示領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，國內(nèi)外各大顯示屏廠商均在Micro LED顯示領(lǐng)域積極布局。芯片結(jié)構(gòu)和封裝方式直接決定了Micro LED顯示產(chǎn)品的性能，目前行業(yè)內(nèi)采用的芯片結(jié)構(gòu)主要有正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)，對比三種結(jié)構(gòu)可知，倒裝芯片發(fā)光效率高、散熱性好、可靠性高、量產(chǎn)能力強(qiáng)，更適用Micro LED顯示產(chǎn)品。Micro LED的常用封裝方式有SMD單像素封裝、IMD多合一封裝和COB封裝，三種封裝方式中，COB封裝集成度最高，可實現(xiàn)最小的像素間距、最高的可靠性和最長的顯示壽命，是公認(rèn)的Micro LED的最佳封裝方案。

艾比森發(fā)布的全系列Micro LED產(chǎn)品基于艾比森自主知識產(chǎn)權(quán)HCCI技術(shù)：
1）采用倒裝COB封裝技術(shù)
2）集成艾比森核心HDR3.0算法
3）集成智慧顯示技術(shù)
在光學(xué)設(shè)計及畫質(zhì)處理等顯示效果方面有專業(yè)團(tuán)隊持續(xù)進(jìn)行研究，具備顯示畫面平滑流暢、色彩還原度高、畫面柔和且一致性效果好的特點，成果應(yīng)用于各產(chǎn)品系列，廣泛應(yīng)用于各大控制中心，會議中心等場景。