近三年來，小間距LED大屏供銷均保持80%以上的年復合增長率。這樣的增長水平不僅在當今大屏行業中位列頂尖技術之列，而且在大屏行業的高速增長中也是如此。快速的市場增長顯示了小間距LED技術的巨大生命力。
COB：“二代”產品的興起
採用COB封裝技術的小間距LED顯示屏被稱為“第二代”小間距LED顯示屏。從去年開始，這類產品就呈現出市場高速增長的趨勢，成為一些專注於高端指揮調度中心的品牌的“最佳選擇”路線圖。
SMD、COB到MicroLED，大間距LED屏幕的未來趨勢
COB是英文ChipsonBoard的縮寫。最早的技術起源於 1960 年代。它是一種“電氣設計”，旨在簡化超精細電子元件的封裝結構，提高最終產品的穩定性。簡單來說，COB封裝的結構就是將原件、裸芯片或電子元件直接焊接在電路板上，並用特殊樹脂覆蓋。
在LED應用中，COB封裝主要用於大功率照明系統和小間距LED顯示屏。前者考慮了COB技術帶來的散熱優勢，而後者不僅充分利用了COB在產品散熱方面的穩定性優勢，而且在一系列“性能效果”上做到了獨樹一幟。
COB封裝在小間距LED屏上的好處包括： 1、提供更好的散熱平台。因為COB封裝是直接與PCB板緊密接觸的顆粒晶體，可以充分利用“基板面積”來實現導熱和散熱。散熱水平是決定小間距LED屏的穩定性、點缺陷率和使用壽命的核心因素。更好的散熱結構自然意味著更好的整體穩定性。
2、COB封裝是真正的密封結構。包括PCB線路板、晶粒、焊腳和引線等都是全密封的。密封結構的好處是顯而易見的——例如，潮濕、碰撞、污染損壞，以及更容易對設備進行表面清潔。
3. COB封裝可以設計有更多獨特的“顯示光學”特性。例如，其封裝結構，形成非晶區，可覆蓋黑色吸光材料。這使得COB封裝產品相比之下更加出色。再如，COB封裝可以對晶體上方的光學設計進行新的調整，實現像素顆粒的自然化，改善傳統小間距LED屏顆粒尺寸尖銳、亮度刺眼的缺點。
4、COB封裝晶體焊接不使用表面貼裝SMT回流焊接工藝。相反，它可以使用“低溫焊接工藝”，包括熱壓焊接、超聲波焊接和金線鍵合。這使得易碎的半導體LED晶體顆粒不會受到超過240度的高溫。高溫工藝是小間隙LED死點和死燈，尤其是批量死燈的關鍵。當die attach工藝出現死燈需要修復時，也會出現“二次高溫回流焊”。COB 工藝完全消除了這一點。這也是COB工藝不良現貨率僅為表貼產品十分之一的關鍵所在。
當然，COB流程也有它的“弱點”。首先是成本問題。COB工藝的成本高於表面貼裝工藝。這是因為COB工藝實際上是一個封裝階段，而表面貼裝是終端集成。在實施表面貼裝工藝之前，LED晶粒已經經過封裝工藝。這種差異導致COB從LED屏業務的角度來看，具有更高的投資門檻、成本門檻和技術門檻。但是，如果將表貼工藝的“燈封裝與端子一體化”與COB工藝相比，成本變化是可以接受的，並且隨著工藝穩定性和應用規模的發展，成本有下降的趨勢。
其次，COB封裝產品的視覺一致性需要後期技術調整。包括灌封膠本身的灰度一致性和發光晶體亮度等級的一致性，考驗著整個產業鏈的質量控制和後續調整的水平。不過，這個劣勢更多是“軟體驗”的問題。通過一系列的技術進步，業內大部分企業已經掌握了保持大規模生產視覺一致性的關鍵技術。
第三，大像素間距產品上的COB封裝大大增加了產品的“生產複雜度”。也就是說，COB技術也好不到哪裡去，它不適用於P1.8間距的產品。因為在更遠的距離，COB會帶來更顯著的成本增加。– 這就像表面貼裝工藝不能完全替代LED顯示屏一樣，因為在p5或更多的產品中，表面貼裝工藝的複雜性導致成本增加。未來的COB工藝也將主要用於P1.2及以下的產品。
正是由於以上COB封裝小間距LED顯示屏的優缺點： 1.COB並不是小間距LED顯示屏最早的路線選擇。因為小間距LED是從大間距產品逐步進步的，必然會繼承表貼工藝的成熟技術和產能。這也形成了當今表面貼裝小間距LED佔據小間距LED屏市場大部分的格局。
2、COB是小間距LED顯示屏進一步向更小間距、更高端的室內應用過渡的“必然趨勢”。因為，在更高的像素密度下，表面貼裝工藝的死光率成為“成品缺陷問題”。COB技術可以顯著改善小間距LED顯示屏的死燈現象。同時，在更高端的指揮調度中心市場，顯示效果的核心不是“亮度”，而是“舒適性和可靠性”占主導地位。這正是COB技術的優勢所在。
因此，2016年以來，COB封裝小間距LED顯示屏的加速發展，可視為“小間距”與“高端市場”的結合。該法的市場表現是，不涉足指揮調度中心市場的LED屏企業對COB技術興趣不大；以指揮調度中心市場為主的LED屏企業對COB技術的發展尤為感興趣。
科技無止境，大屏MicroLED也在路上
LED顯示屏產品的技術變革經歷了直插、表貼、COB、二次革命三個階段。從直插式、表面貼裝到 COB 意味著更小的間距和更高的分辨率。這個演進過程就是LED顯示屏的進步，也開發了越來越多的高端應用市場。那麼這種技術演進在未來還會繼續嗎？答案是肯定的。
LED屏從內嵌到表面的變化，主要是集成工藝和燈珠封裝規格的變化。這種變化的好處主要是更高的表面集成能力。LED屏幕在小間距階段，從表貼工藝到COB工藝的變化，除了集成工藝和封裝規格的變化，COB集成和封裝集成工藝是整個產業鏈重新細分的過程。同時，COB工藝不僅帶來更小的槳距控制能力，還帶來更好的視覺舒適性和可靠性體驗。
目前，MicroLED技術已成為前瞻性LED大屏研究的又一重點。與上一代COB工藝小像素間距LED相比，MicroLED概念不是集成或封裝技術的改變，而是強調燈珠晶體的“小型化”。
在超高像素密度小間距LED屏產品中，有兩個獨特的技術要求：一是高像素密度，本身就需要更小的燈管尺寸。COB技術直接封裝晶體顆粒。與表面貼裝技術相比，已經封裝好的燈珠產品是焊接的。自然，它們具有幾何尺寸的優勢。這也是COB更適合小間距LED屏產品的原因之一。其次，更高的像素密度也意味著每個像素所需的亮度水平降低。超小像素間距LED屏，多用於室內和近距離觀看，對亮度有自己的要求，從室外屏的幾千流明下降到一千流明以下，甚至幾百流明。此外，單位面積像素數的增加，對單晶發光亮度的追求也會下降。
使用MicroLED的微晶結構，即滿足更小幾何尺寸（在典型應用中，MicroLED晶體尺寸可以是目前主流小像素間距LED燈範圍的一到千分之一），也滿足更小尺寸的特性對像素密度要求較高的亮度晶體顆粒。同時，LED顯示屏的成本主要由工藝和基板兩部分組成。更小的微晶 LED 顯示屏意味著更少的基板材料消耗。或者，當大尺寸和小尺寸LED晶體可以同時滿足小間距LED屏的像素結構時，採用後者意味著成本更低。
綜上所述，MicroLED 用於小像素間距 LED 大屏幕的直接好處包括更低的材料成本、更好的低亮度、高灰度性能和更小的幾何形狀。
同時，MicroLED 對於小像素間距 LED 屏幕還有一些額外的優勢： 1. 更小的晶粒意味著晶體材料的反射面積大幅下降。這樣一個小像素間距的LED屏，可以在更大的表面積上使用吸光材料和技術，來增強LED屏的黑灰效果。2、更小的晶體顆粒給LED屏體留下更多的空間。這些結構空間可以與其他傳感器組件、光學結構、散熱結構等一起佈置。3、MicroLED技術的小間距LED顯示屏整體繼承了COB封裝工藝，具備COB技術產品的所有優點。
當然，沒有完美的技術。MicroLED 也不例外。與傳統的小間距LED顯示屏和常見的COB封裝LED顯示屏相比，MicroLED的主要缺點是“封裝工藝更加精細”。業界稱之為“大量轉移技術”。即晶圓上數以百萬計的LED晶體，以及分裂後的單晶操作，不能以簡單的機械方式完成，而是需要專門的設備和工藝。
後者也是當前MicroLED產業的“無瓶頸”。不過，與用於VR或手機屏幕的超精細、超高密度MicroLED顯示屏不同，MicroLED首先用於沒有“像素密度”限制的大間距LED顯示屏。比如P1.2或P0.5級別的像素空間，對於“巨轉移”技術來說，就是一個比較容易“實現”的目標產品。
針對技術轉移量巨大的問題，台灣企業集團創造了一個折中的解決方案，即2.5代小間距LED屏：MiniLED。MiniLED 的晶體顆粒比傳統的 MicroLED 大，但仍然只有傳統小像素間距 LED 屏幕晶體的十分之一，或者幾十個。憑藉這種技術縮減的 MiNILED 產品，Innotec 相信在 1-2 年內就能實現“工藝成熟”並實現量產。
整體來看，MicroLED技術應用於小間距LED和大屏市場，可以打造出遠超現有產品的顯示性能、對比度、色彩指標、節能水平的“完美傑作”。但是，從表面貼裝到COB再到MicroLED，小間距LED產業將代代升級，也需要工藝技術的不斷創新。
工藝儲備考驗小間距LED行業廠商的“終極試煉”
LED屏產品從線、面到COB，其集成化水平不斷提升，未來MicroLED大屏產品“巨轉”技術難度更大。
如果說直插工藝是可以手工完成的原創技術，那麼表面貼裝工藝是必須機械化生產的工藝，而COB工藝則需要在潔淨的環境、全自動化、數控系統。未來的MicroLED工藝不僅具備COB的所有特性，還設計了大量“極簡”的電子器件轉移操作。難度進一步升級，涉及更複雜的半導體行業製造經驗。
目前，MicroLED所代表的巨量轉移技術代表著蘋果、索尼、友達、三星等國際巨頭的關注和研發。蘋果有可穿戴顯示產品樣品展示，索尼實現了P1.2間距拼接LED大屏的量產。台灣公司的目標是推動巨量轉移技術的成熟，成為OLED顯示產品的競爭對手。
在LED屏的這一代進步中，工藝難度逐步增加的趨勢有其優勢：例如提高行業門檻，阻止更多無意義的價格競爭者，提高行業集中度，讓行業核心企業“有競爭力”。優勢“顯著加強，創造更好的產品。然而，這種產業升級也有其弊端。即新一代升級技術門檻、資金門檻、研發能力門檻更高，形成普及需求的周期更長，投資風險也大大增加。後者的變化將更有利於國際巨頭的壟斷，而不是本土創新企業的發展。
無論最終的小像素間距 LED 產品是什麼樣子，新技術的進步總是值得期待的。LED產業的技術寶庫中有很多技術可以挖掘：不僅有COB，還有倒裝芯片技術；MicroLED 不僅可以是 QLED 晶體或其他材料。
總之，小間距LED大屏行業是一個不斷創新、技術進步的行業。
發佈時間：2021-06-08