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Micro LED时代:在离理想最近的地方突围

MicroLED.cn 企业动态 2020-06-24 13:33:48 17162 0 | 文章出自:国星光电RGB事业部 microled

人类对于极致美好的追求永不止步。回顾LED显示行业发展的这些年,从户外大屏,到室内小间距,再到如今MINI LED显示概念大热,凝结了无数行业奋斗者探索的心路历程。“罗马不是一天建成的”,任何事物的发展都不可能一蹴而就。

  2018年6月国星RGB超级事业部发布首款Mini LED 产品,IMD技术应用已经过去2年,今年6月是IMD发布后迈入的第3个年头。我们依然在探索,从MINI到MICRO,在离理想最近的地方突围。

  一.技术背景:Micro LED的时代正在到来

  一个只关心脚下的企业,是没有未来的;一个不关心脚下的企业,也是没有未来的。

  如何让LED显示进入商用显示及家用显示领域?带着这个使命,显示行业已经将创新的注意力转向了下一次重大变革,那就是Micro LED技术。

  目前Micro LED受到一些瓶颈技术的限制,特别是巨量转移工艺上,即使业界能够再有所突破,但要真正提高良率,降低成本,也需要花费时日。除此之外,Micro LED还有一大难题就是全彩化,光电一致性的问题。可以说Micro LED是我们能展望的未来,是仰望的星空。但星空还很遥远,市场端亟需可以迅速量产落地,并推广应用的可行方案。

  如何能更低成本地量产Mini LED乃至 Micro LED,是整个行业需要解决的问题。随着5G通信技术的快速落地,为了呈现更多的信息和图像内容,超高清4K/8K的LED显示大屏是必然趋势。这就意味着相同的显示面积下,2K变为4K,所需的灯珠数量为原来的4倍,即相同面积封装体下LED芯片的数也为原来的4倍,封装的难度可想而知。

  

Micro LED时代:在离理想最近的地方突围  第1张


  ▲图1.2020,1010,M09M07M05的封装密度及4K LED屏尺寸图表

  在2018年以前,要实现在P1.0以下100~200吋的4K/8K显示,市场上还没有一个可以被主流显示屏企业所接受的方案。面对行业痛点,我们做了很多很多尝试,脚踏实地摸索一条最适合行业向更小间距发展的技术路径。

  二、脚踏实地:这些年我们走过的路

  01、路径一:延续分立器件SMD技术路线

  

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  ▲图2. LED显示SMD分立器件发展趋势

  延续SMD “3535-2727-2020-1515-1212-1010-0606” 开发的惯性思路,是众多封装企业第一个想到的,在1010以前也都比较顺畅,而开发SMD0606(以下简称0606)及更小尺寸时,就遇到了瓶颈。

  对于中上游的封装端,器件越来越小,随之而来的是:对精度要求越来越高(如PCB精度、切割精度高),成本也越来越高,比表面积(单位质量物料所具有的总面积)越大,对应可靠性也就越差,胶体与基板粘接力越小,引脚焊接力,防护性越脆弱。

  对于下游屏厂客户端来说,0606器件太小(器件尺寸约为10根成人的头发丝),PCB焊盘小,贴片数量多,SMT抛料率高,同时也容易虚焊,焊接力不足,边缘磕碰掉灯多。并且客户所需的PCB层数多,阶数高,精度要求高、加工难度及成本越来越高。这导致很多厂家都没意愿推广应用。

  基于以上综合考量,我们把量产定型的0606方案进行了暂停。时至今日,0606方案并未在P1.0以下普遍应用,也佐证了我们的判断。

  02、路径二:COB封装技术

  为了克服0606器件小,易磕碰等突出问题,我们想到了存在多年的COB封装技术,因此专门成立一个团队在开发P0.9的COB封装方案。无可厚非,在P1.0以下COB封装的防磕碰及可靠性方面占优势;但付出的代价和成本远高于SMD分立器件。对于COB封装,看似省去了支架,就省了一大笔封装成本,实则不然。在封装、显示效果上,要达到SMD一样的水平,代价要高很多。

  

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  ▲图3. COB存在的墨色、色彩一致性、拼接缝问题

  

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  ▲图4. COB的维修过程

  本公众号上篇文章《5分钟带你读懂IMD与COB封装技术的区别》提及过,COB所需的材料更贵、在显示和外观一致性上缺陷明显、维修成本高。COB技术本身是优秀的,但付出代价太高,这是客户难以接受的。它并非是什么新技术,存在多年但一直不温不火,在P1.5以上大点间距都难以在大屏上推广起来,在P0.9及以下的瓶颈可想而知。基于这些因素,我们最终没有选择COB作为主要的技术路径。

  03、汲取SMD和COB的精华,走IMD技术路线

  既然0606缺陷突出,COB代价太高,有没有第三条路可以走?秉承着“技术难度留给我们,便利留给客户”的研发思维,汲取SMD和COB两者精华的IMD技术孕育而生——多像素集成,由小变大,既承接了SMD的低成本、色彩/外观一致性好等突出优点;又汲取了COB的防磕碰、可靠性高的精华。最重要的是大大降低了客户的使用成本,如P0.9-P0.5,PCB只需6层2阶,SMT效率是SMD的3倍以上。

  

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  从2017年决定要走IMD路线起,历时仅一年时间不到,我们于2018年6月全球首发了IMD-M09,也正是这一年LED显示大屏迈入Mini LED 显示P0.X时代。

  IMD-M09T无论在技术角度,还是行业配合度来看,最大程度发挥小间距LED显示屏厂沉淀多年的SMT技术,降低了Mini LED显示产业化门槛,是最契合终端客户的在P0.9上快速产业化的诉求,同时也是高性价比产品。

  对封装厂而言,IMD-M09T(P0.9)几乎承接了90% 1010封装设备,只需在测试工序进行升级改造,量产的切换速度不言而喻!于LED屏厂而言,IMD-M09T的外形长宽1.62mmX1.62mm,对SMT的能力、PCB精度要求大大降低,各家屏厂都能实现,产业链的配合度最高时,产业化的效率和成本管控是最优的!

  IMD-M09从发布至今,过去的2年多时间也并非一帆风顺,在大批试产期间,我们同样遇到了COB封装的色彩、墨色一致性问题。但我们最大程度推动了LED显示行业的测试分BIN技术进步,IMD-M09的色彩一致性问题得以解决。同时经过两年的封装工艺摸索和沉淀,外观墨色一致性问题也得以解决。

  两个突出的问题一旦解决,我们很快于2019年成立了Mini LED制造部迅速规模化生产,并于2020年开启新一轮的扩产。

  三、IMD技术发布以来的经典案例

  向上滑动查看精彩案例

  1、Mini LED商显第一枪:南京公安局(奥拓Mini LED 0.9mm)

  

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  第一代IMD Mini LED M09于2019年初打响商用第一枪,以其为核心器件的南京市公安局会议显示屏落地,加速了Mini LED产业化进程。

  2、2020年ISE展正式发布的IMD-M05(洲明展品)

  在今年的荷兰ISE展上,RGB超级事业部正式发布了可量产的IMD-M05,为Mini LED家族再添新丁。该产品采用矩阵式集成封装(IMD)方案,1010的长宽尺寸下集成了12颗(4R4G4B)Mini LED,像素间距为0.5mm,采用Flip-Chip芯片薄型化全黑封装,拥有极致对比度和超高亮度,可无缝拼接实现4K (103吋)、8K (206吋)。

  

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  3、安徽省气象局(艾比森CR0.9)

  安徽省气象局智慧大屏,以国星RGB超级事业部生产的IMD-M09为显示器件。IMD-M09是国星RGB的第一款Mini LED封装产品,自发布起两年时间,经过了市场的检验,是当下高端显示屏产品的理想光源。RGB超级事业部已经具备Mini LED产品量产及稳定供货的能力。

  

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  —— 四、仰望星空 ——

  展望Mini & Micro LED显示未来

  技术本身并没有好与不好之分。一个技术是否能快速成为主流,主要决定的因素为“产品性能+成本+规模化速度”,在P0.4~P0.9的Mini LED大屏时代,IMD封装技术方案相比SMD0606、COB最快实现了产业化配套。

  Micro LED是显示的未来,是我们仰望的星空。Micro LED显示需要解决巨量转移、全彩化、色彩一致性、检测、修复等一系列问题,技术的发展与Mini LED并无冲突。然而,Mini LED在可以预见的2-3年,P0.4可以量产实现81吋的4K,这个是令人兴奋的,因为这已经是家用电视的尺寸,也意味着LED显示屏向家用迈出了重要的一步!

  前不久,苹果表示未来会积极推动Mini LED 技术,新推出的产品会逐步改用Mini LED 屏幕。顺利的话,今年就会有搭载Mini LED屏幕的产品亮相,这对业界来说是一个信号,可以预见苹果如果发布使用Mini LED技术的中尺寸屏产品,将对Mini LED产生推波助澜的效果。

  或许未来家用电视、电脑、平板以及手机都能用上色域更广、表现力更突出的Mini & Micro LED超清显示屏,我们的目标不仅是让大屏显示更清晰,更要让LED超高清显示屏走向广泛的中小屏显示领域,走入千家万户,实现更多可能性。

  在此,国星RGB超级事业部也呼应产业链同仁,走好Mini LED脚下这条路,才能看见Micro LED璀璨星空!


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