半导体光源项目介绍:  

核心技术

 

(1)自組裝超薄膜技術 ( Self-Assembly Ultra-Thin Film)

採用独家湿法工艺,可对各种LED蓝光芯片直接进行涂敷作业,製作免封装芯片(CSP)。无论是量子点还是萤光粉均可做到最均匀的涂敷,达到色温与显指的最精準控制。每层薄膜厚度,由涂敷材质决定。若需製作色温5000K的CSP,萤光粉薄膜厚度约达30微米,量子点薄膜厚度仅仅在5微米以内。整体工艺流程无废弃物排放,多餘的涂佈材料可回收使用,是為当代最具性价比的薄膜涂敷技术。
 

上图為汉邦量子薄膜技术流程示意。量子点薄膜涂敷完成,总厚度低於10微米,远远薄於市场常见的CSP(厚度超过100微米)

 

汉邦的薄膜能做到最均匀的膜厚控制。以萤光粉薄膜涂敷為例,粒径决定了镀膜厚度,每层萤光镀膜厚度即萤光粉厚度;在萤光粉种类、粒径一致的前提下,批次间製造零误差。量子点同理可证,在粒径一致的前提下,能做到整面单层涂敷,膜厚与镀膜层数呈現线性渐变效果。
 


萤光粉薄膜涂敷实绩。除了达到高度的膜厚一致,更做到了膜厚线性渐变的技術水平。

 

我们能完成垂直型、水平型、倒装型芯片的薄膜涂敷,涂敷良率高达99%,CSP產品能耐焊接高温,有效提升了光源產品良率,扩大了应用方向,并同时提高色温、显指、出光效率、流明维持率等等关键性的规格——这是LED光源器件的全球性突破。


 

左為倒裝型CSP與焊接後點亮效果;右為垂直型CSP。



(2)广色域发光材料改性

透过蓝光芯片与广色域材料搭配是达成高显色指数照明与广色域显示最具性价比的途径。即便如此,目前市场常见的广色域发光材料如量子点(CdSe/ZnS)、氟化物萤光粉(KSF)、氮氧铝硅酸盐(β-SiAlON)等等,材料特性无不怕水,量子点甚至非常畏氧;这些材料储存难、易变质,种种本质缺点对应用製造商造成极大困扰。特别是量子点材料,除水氧外,不耐高温下操作、长期照光激发后,更易发生不可逆衰退。几乎不可能实现直接封装成大功率LED光源(QD-on-Chip),现阶段只能製作為量子点增亮膜的形式,应用在TFT-LCD上,大幅拉高广色域、高显指光源的应用成本。

欲达成广色域显示或高显指照明光源的高性价比应用,要先能让这一类型材料抗水、抗氧。我们採用材料表面改性工艺实践广色域材料的抗水氧效果;材料表面改性有三種路徑:

1 材料表面化学镀膜,施加钝化层或功能性外壳

2 材料表面配位基置换,施加钝化层或功能性外壳

3 材料表面进行钝化反应,使表面钝化、保护内部材质

(1)KSF改性工藝:

KSF是四价锰掺杂氟硅酸盐,具有宽吸收带、窄发射带、强发射、高色纯度等性能优势,海外光源器件同业戏称其為“广色域材料之王”,是现今各大显示光源企业极為关注的材料,受瞩目程度甚至超越了量子点材料。氟化物萤光粉材料中有KSF(S表硅原子Si)、KTF(T表鈦原子Ti)、KGF(G表鎵原子Ga)等组合。此系列萤光粉十分怕水,浸泡入水,瞬间发生反应释放氢氟酸(HF),并於极短的时间内衰退、黑化;实际应用上,混硅胶时易与胶内化学物质共同反应损坏,封装过程只要接触水气,就会开始持续衰退变质。因此应用不便,做成光源器件需要的技术门槛极高。

在KSF改性多半是学术单位进行方案开发,油性材料接枝是最為直观的方案,此方案產能有限、危险性高,难以付诸量產,且萤光粉表面接上油性材质后,除了效能衰退,其实只能做到部分短时阻水,而非永久性抗水。更不可能直接将材料泡入水中进行长期抗水测试。


 
油性接枝法与氮气氛玻璃钝化改性实验比较。a至d组為不同碳链材料接枝改性,e至f為氮气氛玻璃钝化方案,g為KSF浸纯乙醇的对照组。浸水测试一小时。实验结果証实油性接枝法的隔水率有好坏之别,却都不能达成永久抗水的效果。必须在四价锰不释出(水不变色)、粉体结构不水解(粉不变色)的两项标準都达成的前提下才能称為改性完成。
 



 
e至g点亮测试。a至g组為不同碳链材料接枝改性后浸水效果,浸水测试一小时。氮气氛玻璃钝化能达到水与粉体都不变色,具备极佳隔水效果,点亮测试则显示不同种类钝化用玻璃材料的效能差异。
 

汉邦採用氮气氛玻璃钝化方案;在完全不接触空气与水汽的环境内,用玻璃溶胶包裹於材料表面,玻璃外壳厚度低於200nm,水汽穿透率降到3 PPM,施加上的緻密玻璃外壳不改变材料光转换效率。泡水测试时长已做到连续一个月泡水操作不变质,此测试仍在继续中,以光源產业运用需要达到的Dual 85 Test,已完全突破。

 



 

a油性接枝改性KSF浸水、b原粉浸纯酒精、c氮气氛玻璃包覆KSF浸水各一小时。上图已能分辨油性接枝改性的粉体已变质黑化,下图则能确认改性后的粉体浸水一小时后与原粉激发效率相当。
 

目前KSF改性工艺已达到公斤级水平,合计每月能產出60公斤的改性KSF。已能模组化生產,未来将视產能或外部合作方需要放大產能。
 

(2)CdSe/ZnS合金量子点改性工艺:
 

要能商业化运用,目前的开发商都是将量子点包夹在水氧隔绝膜(Barrier Film)内,来确保量子点的稳定;然后将量子点膜导入既有的背光模组中,使光源达到广色域的效果以製作出量子点萤幕。
 

量子点膜料(QDEF),製作工艺复杂、成本高,每平方米要价25美元,覆盖水氧隔绝膜后每平米价格增加到35至40美元。昂贵的材料成本直接限制了各种终端应用的可能性,现阶段只见高阶电视机种採用量子点技术,而手机或平板等大宗显屏应用则付之闕如。
 

汉邦的量子点改性工艺,採用三接改性技术策略:
 

1.一阶改性:以外延成长工艺在合金量子点外成长ZnS缓衝外壳。
 

2.二阶改性:以氮气氛玻璃包覆工艺在ZnS缓衝壳外成长緻密的玻璃保护壳以隔绝水氧。此时量子点成為玻璃量子点微球。
 

3.三阶改性:以接枝法在玻璃外壳上增添官能基使玻璃量子点微球能被应用於汉邦的自组装超薄膜技术。
 


 
从市售量子点到完成二阶改性后检验。b图為红、绿量子微球合成,c图為量子微球合成完毕后,在显微镜下检测空球率与激发衰退程度。

 
玻璃量子微球,突破了惧水怕氧的障碍,能直接涂敷在LED蓝芯上,於LED光源阶段製作出高峰值三基色白光,色域值大於120% NTSC色域面积。亦即能让量子点完成QD-on-Chip的高性价比製造方案。
 
以量子点微球製作QDCSP以及QDCSP直下式背光灯条,色域面积可达到超过126% NTSC的效果。
 
 
量子点改质前后。改质前只能保存於有机溶剂中,改质后则可在空气中保存。
 

量子点的应用方案与广色域萤光粉材料的差异在於其对高蓝光密度激发下的耐受度。量子点惧怕高密度光照,萤光粉则毫无这方面的问题。因此我们将依据显示或照明產品应用的需求来选用量子点或萤光粉作為光转换材料。

当我们採用大功率或大尺寸芯片时,光转换材料将选用光强耐受性好的萤光粉材料。在广色域產品上就是氟化物萤光粉材料。当目标產品必须採用尺寸非常小的芯片,如Mini/Micro LED显示產品,光转换材料则只能选用量子点(量子点的材料特性,我们将另闢专题说明)。

因此典型大功率广色域背光源,我们採用KSF红粉与β-SiAlON绿粉的搭配方案,如Mini/Micro LED等等芯片即像素的新颖显示技术上,我们就採用量子微球作為广色域光转换材料。

大功率WGCSP背光灯条与色域表现。光源层面的色域覆盖面积已能达到120% NTSC。与量子点增亮膜的效能表现已十分接近,性价比则远胜;可协助全球显屏產品进行全面广色域升级。

我们提出的广色域光源產品,可以确保下游製造商在不更动任何TFT LCD製造工艺的前提下完成產品组成。採用汉邦的广色域背光灯条方案,能取代现有的大面积量子点膜,大幅度降低背光模组的製造成本。我们產能放大后,能让每台电视的广色域成本降到10美元以内。同样的广色域方案亦能直接适用於笔记本电脑、平板电脑以及手机的显示屏上,达到性能的提升,并显著降低成本及运用障碍,协助全球显屏產品进行全面广色域升级。

应用:

白光CSP產品。
 

在超薄膜涂布技术的基础上,汉邦已具备各式CSP產品的製造与应用实绩。

耐热、高效、抗老化、极低的光衰——我们的CSP能广泛应用於高亮度闪光灯(Flash)、多晶多色封装(Quad-LED)、车头灯、显示用背光/侧光灯条。
 

汉邦的工艺深具应用弹性,来料芯片种类不设限,可对打线型芯片进行薄膜加工;除了高演色量子点免封装芯片,我们更专精於典型的萤光粉免封装芯片製造。
 

2018年起,汉邦将主打廣色域免封装芯片(WGCSP),提供广大客户高演色、高效能、能通过能源之星认证标準的LED光源。以下是我们在廣色域與高顯指光源的各种应用方案: 量子点电视与手机的背光应用:多晶COB形式直下式/侧入式背光灯条,光效 > 80 lm/w,Garmut> 110 % NTSC
 

超高显指闪光灯应用:双晶COB形式,光效 > 130 lm/w,CRI > 95,CCT = 3000K~6500K
 

全光谱LED照明应用:适用於艺术品照明、珠宝精品展示用灯,多晶COB形式,光效 > 120 lm/w,CRI =95~99
 

医疗LED照明应用:多晶COB形式,光效 > 120 lm/w,CRI ~ 99,CCT = 3000K~6500K
 

Micro LED全彩化应用:由於萤光粉粒径平均大於5微米,对於小於50微米见方的微型LED像素来说过大,无法适用,只有採取量子点的涂敷方案,才能有效地将纯蓝光像素,转换成三原色像素阵列。
 


应用於μ-LED的穿透视量子点彩色滤光片(QDCF)应用方案。μ-LED的详细介绍我们另闢专栏说明。
商务模式:

目前,汉邦提供客製化之应用方案、顾问諮询及產品供应服务。与客户共同解决其產品验证、规格、样本试制、及量產导入等问题,协助客户达到產品性价比的最优化。

客户端需提供其现用素材,包含量子点、LED蓝光芯片、标準光源模组等,以减少规格或组装方案的改动。我们亦可提供量子点涂敷之代工服务,或者直接供应量子点CSP及标準光源器件。

欢迎LED產品商的合作,汉邦必竭诚配合。

 
 
  • 产品名称 *
  • 联系人 *
  • 手机 *
  • 邮箱 *
  • 内容 *