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    谈Mini RGB显示COB技术和IMD技术难题

    来源:LEDinside        编辑:davedit26    2019-07-10 08:36:44     加入收藏

    随着LED技术进步与市场需求增多,以Mini/MicroLED为代表的新型显示技术应运而生。自新概念提出以来,Mini/MicroLED一直处于聚光灯之下,近两年来掀起一波又一...

      随着LED技术进步与市场需求增多,以Mini/Micro LED为代表的新型显示技术应运而生。自新概念提出以来,Mini/Micro LED一直处于聚光灯之下,近两年来掀起一波又一波的浪潮。虽然Micro LED(<100μm)是新型显示时代的终极目标,但由于巨大的技术瓶颈问题,对于大部分厂商来说,目前还触不可及。而Mini LED(100μm—300μm)作为Micro LED的前哨站,技术相对较成熟。2018年下半年开始,相关厂商相继推出新产品,其中,有些产品在送样布局阶段,也有些产品已小量或批量生产。

      具体来看,Mini LED的应用分为两种:背光和RGB显示应用。现阶段,由于技术难度和成本问题,Mini RGB显示产品相对较少。从产业链来看,材料、设备、芯片、驱动IC、PCB设计、封装等各个环节都面临新的技术难题。从技术本身来看,主要是效率、良率、一致性和可靠性的问题。

      从芯片端看,由于尺寸微缩化,芯片使用量大大提高,芯片的生产和检测等过程都存在高难度和效率低下的问题。而且,Mini LED显示产品对芯片的电流和颜色等的一致性和可靠性要求很高。另外,红光倒装芯片的技术难度大,芯片转移过程的良率和可靠性仍不高。

      从封装端看,锡膏等材料的选择和固晶机的精度等也需要不断突破。效率、良率与成本息息相关,每一个环节都面临技术难题。同时,显示屏对画质和显示效果要求极高,而封装表面的处理工艺不同,像素间也存在光色差异,容易导致混光不一致,校正难度高等问题,进而影响高质量显示效果。

      Mini LED封装主要包括COB(Chip on Board)技术和IMD(Integrated Mounted Devices)集合封装技术两种方案。COB技术是将LED芯片直接封装到模组基板上,再对每个大单元进行整体模封。而IMD技术(N合1)则是将两组、四组或六组RGB灯珠集成封装在一个小单元中。

      采用COB方案的厂商主要有雷曼光电、希达电子和鸿利智汇。其中,希达电子表示,Mini COB封装技术的难题主要体现在光学一致性和PCB板墨色一致性两个方面,该公司在光学一致性校正上取得成效。同时,随着工艺技术的进步,其PCB板墨色一致性不断提升。产品包括正装芯片和全面倒装芯片两个系列,目前一次性生产良率已接近100%。

      除了良率和PCB墨色一致性问题,模块之间的缝隙也是技术难题之一。今年推出P0.7mm Mini LED产品的鸿利智汇就表示实现无缝拼接也是COB技术的一个难点,如果模块或单元之间的间隙太大,显示效果和整体美观都会受影响。鸿利智汇目前从工艺的优化以及设备的改良上均实现突破,产品一致性、良率,效率上都获得了长足的进步,预期产品在今年Q3至Q4正式推出。该公司认为,相较常规产品,COB封装的优点包括功率低,散热效果好,色彩饱和度高,分辨率更高清,屏幕尺寸无限制等。但其局限就在于良率不好会造成极高的成本。

      现阶段,相比COB技术,RGB显示市场上采用IMD技术的厂商占多数,例如宏齐、国星光电、晶台光电、东山精密及兆驰股份等。

      在Mini LED封装产品生产过程中,晶台光电强调像素间的混光一致性和表面一致性的问题,IMD器件对Mini LED芯片光电性能的一致性提出了更高的要求。来料芯片的差异较大,会导致显示花屏。并且,因封装的表面处理工艺不同,即使保证了芯片的一致性,同样会导致出光效果差异较大。同时,由于SMT技术的局限性,P0.7mm以下间距的产品基本难以实现量产。此外,随着间距微缩化,产品综合成本升高。目前,晶台光电的首款Mini LED产品蜂鸟MAX将贴片效率提升了一倍,通过新的表面处理技术,解决了表面一致性问题,单像素显示效果也能够保持一致。

      近年来在小间距显示屏和Mini LED技术不断加大研发投入的兆驰股份认为,IMD也可以看成一个小的COB单元,所面临的技术难题与COB封装技术相似,但难度有所降低。目前市场上有正装和倒装IMD方案,相比之下,倒装技术难度更高,但可靠性更好。该公司主要研发倒装技术和CSP技术,现已通过精细化的工艺控制在Mini倒装4合1方案上取得进步,去年就已进入量产阶段。相比COB技术,IMD技术提升了应用端的贴装效率,提升了芯片RGB的封装可靠性。但该公司也指出,随着间距不断缩小,IMD方案存在一定的物理极限,无法无限缩小像素间距。

      从应用端来看,显示屏厂商奥拓电子表示,Mini LED IMD是在传统SMD成熟工艺基础上巧妙创新的产物,所以良率本身没有问题,产品的鲁棒性和可靠性也大大提升。一致性方面,该公司专利的沟槽设计及特别的校正技术能够解决COB及GOB技术难以逾越的实际问题。

      洲明科技则认为,对小厂而言,采用IMD方案降低了生产难度,良品率会有所提升,对于实力比较强的大厂而言,良率则基本一样。但从显示效果来看,IMD产品一致性微低于单颗封装灯珠的一致性。因为IMD方案中,波长可能比以前多1-2 nm左右。亮度比方面,IMD方案的比值更大(约1:1.4或1:1.5)。因此,从不同角度看,整屏的均匀性和一致性均较弱。例如,采用4合1方案的显示屏会常出现以4个像素为单位(即一个封装体)的偏色,稍微偏一点角度看就能发现这个问题。直观而言,整屏颗粒感较强,一致性稍差。

      总的来说,Mini LED技术难题正在不断突破中。

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