Будущий тренд светодиодных дисплеев с малым шагом пикселя
За последние три года предложение и продажи больших экранов со светодиодами с малым шагом пикселя поддерживали среднегодовой темп роста более 80%. Этот уровень роста не только входит в число ведущих технологий в современной индустрии больших экранов, но и соответствует высоким темпам роста индустрии больших экранов. Быстрый рост рынка демонстрирует огромную жизнеспособность технологии светодиодов с малым шагом пикселя.
COB: Взлет «второго поколения» продуктов
Светодиодные экраны с малым шагом пикселя, использующие технологию COB-инкапсуляции, называются светодиодными дисплеями с малым шагом пикселя «второго поколения». С прошлого года этот вид продукции демонстрирует тенденцию к быстрому росту рынка и стал «лучшим выбором» для некоторых брендов, ориентированных на высококлассные центры управления и диспетчеризации.
SMD, COB к MicroLED, будущие тенденции для светодиодных экранов с большим шагом пикселя
COB — это аббревиатура от английского ChipsonBoard. Самая ранняя технология возникла в 1960-х годах. Это «электрический дизайн», направленный на упрощение структуры упаковки сверхтонких электронных компонентов и повышение стабильности конечного продукта. Проще говоря, структура COB-пакета заключается в том, что оригинальный, голый чип или электронный компонент напрямую припаивается к печатной плате и покрывается специальной смолой.
В светодиодных приложениях COB-пакет в основном используется в мощных системах освещения и светодиодных дисплеях с малым шагом пикселя. Первый учитывает преимущества охлаждения, обеспечиваемые технологией COB, в то время как последний не только в полной мере использует преимущества стабильности COB в охлаждении продукта, но и достигает уникальности в ряде «эффектов производительности».
Преимущества COB-инкапсуляции на светодиодных экранах с малым шагом пикселя включают: 1. Обеспечение лучшей платформы охлаждения. Поскольку COB-пакет представляет собой кристалл частиц, непосредственно контактирующий с платой PCB, он может в полной мере использовать «площадь подложки» для достижения теплопроводности и рассеивания тепла. Уровень рассеивания тепла является основным фактором, определяющим стабильность, частоту дефектов точек и срок службы светодиодных экранов с малым шагом пикселя. Лучшая структура рассеивания тепла, естественно, означает лучшую общую стабильность.
2. COB-пакет представляет собой действительно герметичную структуру. Включая печатную плату, кристаллические частицы, ножки для пайки и выводы и т. д., все полностью герметизировано. Преимущества герметичной структуры очевидны — например, влага, удары, повреждения от загрязнения и более простая очистка поверхности устройства.
3. COB-пакет может быть разработан с более уникальными функциями «отображения оптики». Например, его структура упаковки, образование аморфной области, может быть покрыта черным светопоглощающим материалом. Это делает продукт COB-пакета еще лучше по контрастности. Например, COB-пакет может вносить новые корректировки в оптический дизайн над кристаллом, чтобы реализовать натурализацию частиц пикселей и улучшить недостатки резкого размера частиц и ослепительной яркости обычных светодиодных экранов с малым шагом пикселя.
4. При пайке кристаллов COB-инкапсуляции не используется процесс поверхностного монтажа SMT-пайки оплавлением. Вместо этого можно использовать «процесс низкотемпературной пайки», включая сварку термическим давлением, ультразвуковую сварку и соединение золотой проволокой. Это делает хрупкие полупроводниковые светодиодные кристаллические частицы не подверженными высоким температурам, превышающим 240 градусов. Высокотемпературный процесс является ключевым моментом для мертвых точек и мертвых огней светодиодов с малым зазором, особенно для пакетных мертвых огней. Когда процесс прикрепления кристалла показывает мертвые огни и требует ремонта, также произойдет «вторичная высокотемпературная пайка оплавлением». Процесс COB полностью исключает это. Это также является ключом к тому, что частота брака COB-процесса составляет всего одну десятую от продуктов поверхностного монтажа.
Конечно, у процесса COB есть и свои «слабые стороны». Первая — это вопрос стоимости. Процесс COB стоит дороже, чем процесс поверхностного монтажа. Это связано с тем, что процесс COB на самом деле является этапом инкапсуляции, а поверхностный монтаж — это конечная интеграция. До того, как будет реализован процесс поверхностного монтажа, светодиодные кристаллические частицы уже прошли процесс инкапсуляции. Эта разница привела к тому, что COB имеет более высокие пороговые значения инвестиций, стоимости и технических требований с точки зрения бизнеса светодиодных экранов. Однако, если сравнить «упаковку лампы и конечную интеграцию» процесса поверхностного монтажа с процессом COB, изменение стоимости достаточно приемлемо, и существует тенденция к снижению стоимости с повышением стабильности процесса и развитием масштаба применения.
Во-вторых, визуальная согласованность продуктов COB-инкапсуляции требует поздних технических корректировок. Включая серую согласованность самой инкапсулирующей смолы и согласованность уровня яркости светоизлучающего кристалла, это проверяет контроль качества всей производственной цепочки и уровень последующей корректировки. Однако этот недостаток больше относится к «мягкому опыту». Благодаря ряду технологических достижений большинство компаний в отрасли освоили ключевые технологии для поддержания визуальной согласованности крупномасштабного производства.
В-третьих, COB-инкапсуляция на продуктах с большим шагом пикселя значительно увеличивает «сложность производства» продукта. Другими словами, технология COB не лучше, она не применима к продуктам с шагом P1.8. Потому что на большем расстоянии COB приведет к более значительному увеличению стоимости. - Это так же, как процесс поверхностного монтажа не может полностью заменить светодиодный дисплей, потому что в продуктах p5 или более сложность процесса поверхностного монтажа приводит к увеличению затрат. Будущий процесс COB также будет в основном использоваться в продуктах с шагом P1.2 и ниже.
Именно из-за вышеуказанных преимуществ и недостатков COB-инкапсуляции светодиодных дисплеев с малым шагом пикселя: 1. COB не является самым ранним выбором маршрута для светодиодных дисплеев с малым шагом пикселя. Поскольку светодиод с малым шагом пикселя постепенно переходит от продукта с большим шагом, он неизбежно унаследует зрелые технологии и производственные мощности процесса поверхностного монтажа. Это также сформировало структуру, в которой современные светодиоды с малым шагом пикселя поверхностного монтажа занимают большую часть рынка светодиодных экранов с малым шагом пикселя.
2. COB — это «неизбежная тенденция» для светодиодных дисплеев с малым шагом пикселя для дальнейшего перехода к меньшим шагам и к более высококлассным приложениям для помещений. Потому что при более высокой плотности пикселей частота мертвых огней процесса поверхностного монтажа становится «проблемой дефекта готового продукта». Технология COB может значительно улучшить явление мертвых ламп на светодиодных дисплеях с малым шагом пикселя. В то же время на рынке высококлассных центров управления и диспетчеризации ядром эффекта отображения является не «яркость», а «комфорт и надежность», которые доминируют. Это именно преимущество технологии COB.
Поэтому с 2016 года ускоренное развитие светодиодных дисплеев с малым шагом пикселя с COB-инкапсуляцией можно рассматривать как сочетание «меньшего шага» и «более высококлассного рынка». Рыночные показатели этого закона заключаются в том, что компании, производящие светодиодные экраны, которые не участвуют в рынке центров управления и диспетчеризации, мало заинтересованы в технологии COB; компании, производящие светодиодные экраны, которые в основном ориентированы на рынок центров управления и диспетчеризации, особенно заинтересованы в развитии технологии COB.
Технологии бесконечны, MicroLED для больших экранов также в пути
Технические изменения светодиодных дисплейных продуктов прошли три этапа: линейный, поверхностный монтаж, COB и две революции. От линейного, поверхностного монтажа до COB означает меньший шаг и более высокое разрешение. Этот эволюционный процесс является прогрессом светодиодных дисплеев, и он также развил все больше и больше рынков высококлассных приложений. Итак, будет ли этот вид технологической эволюции продолжаться в будущем? Ответ — да.
Светодиодный экран от линейного до поверхности изменений, в основном интегрированный процесс и изменения спецификаций упаковки бусин лампы. Преимущества этого изменения заключаются в основном в более высоких возможностях интеграции поверхности. Светодиодный экран на этапе малого шага пикселя, от процесса поверхностного монтажа до изменений процесса COB, в дополнение к изменениям процесса интеграции и спецификаций упаковки, интеграция COB и процесс интеграции инкапсуляции является процессом повторной сегментации всей производственной цепочки. В то же время процесс COB не только обеспечивает меньшую возможность управления шагом, но и обеспечивает лучший визуальный комфорт и надежность.
В настоящее время технология MicroLED стала еще одним направлением передовых исследований светодиодных больших экранов. По сравнению с предыдущим поколением светодиодов с малым шагом пикселя с процессом COB, концепция MicroLED — это не изменение технологии интеграции или инкапсуляции, а акцент на «миниатюризации» кристаллов бусин лампы.
В продуктах светодиодных экранов с малым шагом пикселя со сверхвысокой плотностью пикселей существуют два уникальных технических требования: Во-первых, высокая плотность пикселей сама по себе требует меньшего размера лампы. Технология COB напрямую инкапсулирует кристаллические частицы. По сравнению с технологией поверхностного монтажа, продукты бусин лампы, которые уже прошли инкапсуляцию, припаиваются. Естественно, они имеют преимущество геометрических размеров. Это одна из причин, по которой COB больше подходит для продуктов светодиодных экранов с меньшим шагом. Во-вторых, более высокая плотность пикселей также означает, что требуемый уровень яркости каждого пикселя снижается. Светодиодные экраны с малым шагом пикселя, в основном используемые для помещений и близких расстояний просмотра, имеют свои собственные требования к яркости, которые снизились с тысяч люмен в наружных экранах до менее тысячи или даже сотен люмен. Кроме того, увеличение количества пикселей на единицу площади, стремление к световой яркости одного кристалла упадет.
Использование микрокристаллической структуры MicroLED, то есть соответствие меньшей геометрии (в типичных приложениях размер кристалла MicroLED может составлять от одной до десятитысячной части текущего основного диапазона светодиодных ламп с малым шагом пикселя), также соответствуют характеристикам кристаллических частиц с более низкой яркостью с более высокими требованиями к плотности пикселей. В то же время стоимость светодиодного дисплея в значительной степени состоит из двух частей: процесса и подложки. Меньший микрокристаллический светодиодный дисплей означает меньшее потребление материала подложки. Или, когда структура пикселей светодиодного экрана с малым шагом пикселя может быть одновременно удовлетворена кристаллами светодиодов большого и малого размера, принятие последнего означает более низкую стоимость.
В итоге, прямые преимущества MicroLED для больших светодиодных экранов с малым шагом пикселя включают более низкую стоимость материалов, лучшую производительность при низкой яркости, высоком уровне серого и меньшую геометрию.
В то же время MicroLED имеют некоторые дополнительные преимущества для светодиодных экранов с малым шагом пикселя: 1. Меньшие кристаллические зерна означают, что отражающая способность кристаллических материалов резко упала. Такой светодиодный экран с малым шагом пикселя может использовать светопоглощающие материалы и методы на большей площади поверхности для улучшения черных и темных эффектов серого цвета светодиодного экрана. 2. Меньшие кристаллические частицы оставляют больше места для корпуса светодиодного экрана. Эти структурные пространства могут быть организованы с другими компонентами датчиков, оптическими структурами, структурами рассеивания тепла и тому подобным. 3. Светодиодный дисплей с малым шагом пикселя технологии MicroLED наследует процесс COB-инкапсуляции в целом и имеет все преимущества продуктов технологии COB.
Конечно, идеальной технологии не существует. MicroLED не исключение. По сравнению с обычными светодиодными дисплеями с малым шагом пикселя и обычными светодиодными дисплеями с COB-инкапсуляцией, основным недостатком MicroLED является «более сложный процесс инкапсуляции». Отрасль называет это «огромным объемом технологии переноса». То есть миллионы светодиодных кристаллов на пластине и операция с одним кристаллом после разделения не могут быть выполнены простым механическим способом, а требуют специализированного оборудования и процессов.
Последнее также является «узким местом» в современной индустрии MicroLED. Однако, в отличие от сверхтонких дисплеев MicroLED со сверхвысокой плотностью, используемых в VR или экранах мобильных телефонов, MicroLED сначала используются для светодиодных дисплеев с большим шагом без ограничения «плотности пикселей». Например, пространство пикселей уровня P1.2 или P0.5 является целевым продуктом, который легче «достичь» для технологии «гигантского переноса».
В ответ на проблему огромного объема технологии переноса, тайваньская группа предприятий создала компромиссное решение, а именно светодиодные экраны с малым шагом пикселя 2,5 поколения: MiniLED. Кристаллические частицы MiniLED больше, чем у традиционных MicroLED, но все же составляют всего одну десятую от кристаллов обычных светодиодных экранов с малым шагом пикселя или несколько десятков. С этим технологически упрощенным продуктом MiNILED Innotec считает, что сможет достичь «технологической зрелости» и массового производства через 1-2 года.
В целом, технология MicroLED используется на рынке светодиодов с малым шагом пикселя и больших экранов, что может создать «идеальный шедевр» производительности дисплея, контрастности, цветовых показателей и уровней энергосбережения, которые намного превосходят существующие продукты. Однако от поверхностного монтажа к COB к MicroLED индустрия светодиодов с малым шагом пикселя будет обновляться из поколения в поколение, и это также потребует постоянных инноваций в технологическом процессе.
Резерв мастерства проверяет «окончательное испытание» производителей светодиодов с малым шагом пикселя
Светодиодные экранные продукты от линейного, поверхности к COB, их постоянное улучшение в уровне интеграции, будущее продуктов MicroLED для больших экранов, технология «гигантского переноса» еще сложнее.
Если линейный процесс — это оригинальная технология, которую можно выполнить вручную, то процесс поверхностного монтажа — это процесс, который должен производиться механически, а технология COB должна выполняться в чистой среде, полностью автоматизированной и численно управляемой системе. Будущий процесс MicroLED не только обладает всеми функциями COB, но и разрабатывает большое количество операций переноса «минимальных» электронных устройств. Сложность еще больше возрастает, что связано с более сложным опытом производства полупроводниковой промышленности.
В настоящее время огромный объем технологии переноса, который представляет MicroLED, представляет собой внимание и исследования и разработки международных гигантов, таких как Apple, Sony, AUO и Samsung. Apple имеет образец дисплея носимых дисплейных продуктов, а Sony достигла массового производства светодиодных больших экранов с шагом P1.2. Цель тайваньской компании — способствовать созреванию огромного объема технологии переноса и стать конкурентом продуктов OLED-дисплеев.
В этом поколенческом продвижении светодиодных экранов тенденция постепенного увеличения сложности процесса имеет свои преимущества: например, повышение порога отрасли, предотвращение большего количества бессмысленных конкурентов по ценам, повышение концентрации отрасли и создание «конкурентоспособности» основных компаний отрасли. Преимущества «значительно усиливают и создают лучшие продукты. Однако этот вид модернизации промышленности также имеет свои недостатки. То есть порог для новых поколений модернизации технологий, порог для финансирования, порог для возможностей исследований и разработок выше, цикл для формирования популяризации требует больше времени, а инвестиционный риск также значительно возрастает. Последние изменения будут больше способствовать монополии международных гигантов, чем развитию местных инновационных компаний.
Каким бы ни был конечный продукт светодиодов с малым шагом пикселя, новых технологических достижений всегда стоит ждать. Существует множество технологий, которые можно использовать в технологических сокровищах светодиодной индустрии: не только COB, но и технология перевернутого чипа; не только MicroLED, но и кристаллы QLED или другие материалы.
Короче говоря, индустрия больших светодиодных экранов с малым шагом пикселя — это индустрия, которая продолжает внедрять инновации и развивать технологии.