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近三年來，小間距LED大屏的供銷保持了80%以上的年度復(fù)合增長率。這一成長水平不僅位居今日大屏產(chǎn)業(yè)各大技術(shù)之首，同時亦是大屏產(chǎn)業(yè)歷史所未有之高增速。急速的市場成長，表明了小間距LED技術(shù)的巨大生命力。但是，這并不意味著，今天的小間距LED產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到“[敏感詞]”技術(shù)狀態(tài)。
COB：“二”代產(chǎn)品的興起
采用COB封裝技術(shù)的小間距LED屏，被稱為“第二代”小間距LED產(chǎn)品。這種產(chǎn)品自去年開始，呈現(xiàn)出高速市場增長的勢頭，且成為一些主打高端指揮調(diào)度中心市場的品牌的“青睞”路線圖。
COB，是英文Chips on Board的縮寫。該技術(shù)早發(fā)源于上世紀(jì)60年代，是一種致力于簡化超精細(xì)電子元器件封裝結(jié)構(gòu)、并提升終產(chǎn)品穩(wěn)定性的“電氣設(shè)計(jì)”。簡單講，COB封裝的結(jié)構(gòu)就是，將原始的、裸露的芯片或者電子元件，直接貼焊在電路板上，并用特種樹脂做整體覆蓋。
在LED應(yīng)用領(lǐng)域，COB封裝主要用于中高功率照明系統(tǒng)和小間距LED產(chǎn)品上。前者是考慮COB技術(shù)帶來的散熱優(yōu)勢，后者則除了充分利用COB在產(chǎn)品散熱等方面帶來的穩(wěn)定性優(yōu)勢外，更是能達(dá)到一系列“性能效果”上的獨(dú)特性。
COB封裝在小間距LED屏上的應(yīng)用的好處主要包括：1.提供更好的散熱平臺。由于COB封裝是顆粒晶體直接緊密接觸PCB板，所以其可充分利用“基板面積”實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱和散熱。而散熱水平則是決定小間距LED屏穩(wěn)定性、點(diǎn)缺陷率和使用壽命的核心因素。更好的散熱結(jié)構(gòu)，自然也就意味著更好的整體穩(wěn)定性。
2.COB封裝是一種真正全密封的結(jié)構(gòu)。包括PCB電路板、晶體顆粒、焊腳和引線等都實(shí)現(xiàn)了全面密封。密封結(jié)構(gòu)帶來的好處顯而易見——例如，防潮、抗磕碰、防止污染損傷、器件表面更易于清理等。
3.COB封裝可以設(shè)計(jì)出更為獨(dú)特的“顯示光學(xué)”特性。比如，其封裝結(jié)構(gòu)，形成的非晶體面積，均可覆蓋黑色吸光材料。這使得COB封裝產(chǎn)品在對比度效果上更為出色。再例如，COB封裝可以在晶體上方的光學(xué)設(shè)計(jì)上做出嶄新的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)像素顆粒出光自然化，改善常規(guī)小間距LED屏像素顆粒感劇烈和亮度刺眼的劣勢。
4.COB封裝的晶體焊接不采用表貼SMT的回流焊工藝，而是可以使用包括熱壓焊、超聲焊、金絲焊等在內(nèi)的“低溫焊接工藝”。這使得脆弱的半導(dǎo)體LED晶體顆粒，不用禁受240度以上的高溫考驗(yàn)。而高溫過程是小間距LED壞點(diǎn)、死燈，尤其是批量死燈的關(guān)鍵所在。當(dāng)表貼工藝出現(xiàn)死燈，需要修復(fù)的時候，還會發(fā)生“二次高溫回流焊”。COB工藝則徹底杜絕了這一點(diǎn)。這也是COB工藝壞點(diǎn)率僅為表貼產(chǎn)品十分之一的關(guān)鍵所在。
當(dāng)然，COB工藝也有其“劣勢”。首先是成本問題，COB工藝比表貼工藝成本更高。這是因?yàn)椋珻OB工藝實(shí)際上是封裝階段，而表貼則是終端集成——表貼工藝實(shí)施之前，LED晶體顆粒已經(jīng)經(jīng)過封裝過程。這種差異造成了，從LED屏企業(yè)角度看，COB更高的投資門檻、成本門檻和技術(shù)門檻。不過，如果用COB工藝對比表貼工藝的“燈管封裝和終端集成”，其成本變化足可接受，且存在成本隨著工藝穩(wěn)定性和應(yīng)用規(guī)模發(fā)展而下降的趨勢。
其次，COB封裝產(chǎn)品的視覺一致性需要后期技術(shù)調(diào)整。包括封裝膠自身的灰度一致性和發(fā)光晶體的亮度水平一致性問題，考驗(yàn)了整個產(chǎn)業(yè)鏈的品控與后期調(diào)教水平。不過，這一劣勢，更多的是“軟經(jīng)驗(yàn)”的問題，通過一系列的技術(shù)提升，行業(yè)內(nèi)的多數(shù)企業(yè)已經(jīng)掌握保持大規(guī)模量產(chǎn)視覺一致性的關(guān)鍵技術(shù)。
第三，COB封裝在像素間距較大的產(chǎn)品上，大大增加了產(chǎn)品的“生產(chǎn)復(fù)雜性”。也就是說，COB技術(shù)再好，也不適用于P1.8以上間距的產(chǎn)品。因?yàn)樵诟箝g距上，COB會帶來更為顯著的成本增長。——這就如同表貼工藝無法完全代替直插LED產(chǎn)品，是因?yàn)樵趐5以上產(chǎn)品，表貼工藝的復(fù)雜性導(dǎo)致成本增加。未來的COB工藝也將主要應(yīng)用在P1.2及其以下間距產(chǎn)品上。
正是因?yàn)橐陨螩OB封裝小間距LED產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)的存在，使得：1.COB不是小間距LED產(chǎn)品的早路線選擇。因?yàn)樾￠g距LED是從大間距產(chǎn)品逐漸進(jìn)步而來，其必然更多的繼承表貼工藝的成熟技術(shù)與產(chǎn)能。這也形成了今天表貼小間距LED占據(jù)小間距LED屏市場絕大部分份額的格局。
2.COB是小間距LED產(chǎn)品進(jìn)一步向更小的間距過渡、向更高端的室內(nèi)應(yīng)用發(fā)展的“必然趨勢”。因?yàn)椋诟叩南袼孛芏壬希碣N工藝的死燈率成為一個“成品缺陷難題”。COB技術(shù)能大幅改善小間距LED產(chǎn)品的死燈現(xiàn)象。同時，在更高端的指揮調(diào)度中心市場，顯示效果的核心不在“亮度”方面，而是 “舒適性、可靠性”占據(jù)主導(dǎo)——這恰是COB技術(shù)的優(yōu)勢所在。
所以，自2016年以來，COB封裝小間距LED產(chǎn)品的加速發(fā)展，可以認(rèn)為是“更小的間距”、“更高端市場”的結(jié)合。這一規(guī)律的市場表現(xiàn)則是，沒有涉獵指揮調(diào)度中心市場的LED屏企業(yè)，對COB技術(shù)興趣不大；主要以指揮調(diào)度中心市場為方向的LED屏企業(yè)，則特別看重COB技術(shù)的發(fā)展。
技術(shù)無止境，大屏Micro LED亦在路上
LED顯示屏產(chǎn)品的技術(shù)更迭經(jīng)歷了直插、表貼、COB三個階段，兩次革命。從直插、表貼，到COB意味著更小的間距和更高的分辨率。這個演化過程就是LED顯示的進(jìn)步過程，也開發(fā)出越來越高端的應(yīng)用市場。那么未來這樣的技術(shù)演進(jìn)還會繼續(xù)嗎？答案是肯定的。
LED屏從直插到表貼的變化，主要是集成工藝和燈珠封裝規(guī)格的變化。這種變化帶來的好處，主要是更高的表面集成能力。LED屏在小間距階段，從表貼工藝向COB工藝的變化，除了是集成工藝和封裝規(guī)格變化外，COB還是集成與封裝一體化的工藝，是整個產(chǎn)業(yè)鏈流程的再分割。同時，COB工藝亦不僅帶來了更小的間距控制能力，也帶來了更好的視覺舒適性和可靠性體驗(yàn)。
目前，Micro LED技術(shù)則成為了另一個前瞻性的LED大屏研究重點(diǎn)。與其上一代產(chǎn)品COB工藝小間距LED比較，Micro LED概念不是集成或者封裝技術(shù)的變革，而是強(qiáng)調(diào)燈珠晶體顆粒的“微型化”。
在超高像素密度小間距LED屏產(chǎn)品上，有兩個獨(dú)特的技術(shù)需求：[敏感詞]，高像素密度，本身就需要更小的燈珠尺寸。COB技術(shù)直接封裝晶體顆粒，比較表貼工藝是去焊接已經(jīng)封裝過的燈珠產(chǎn)品，自然擁有幾何尺寸上的優(yōu)勢。這是COB更適合更小間距LED屏產(chǎn)品的原因之一。第二，更高的像素密度，也意味著每一個像素所需求的亮度水平降低。超小間距LED屏，多數(shù)用于室內(nèi)、更近的觀看距離使用，其自身對亮度的需求，已經(jīng)從室外屏數(shù)千流明，下降到不足一千，甚至數(shù)百流明。加之，單位面積像素?cái)?shù)量的極具增建，單顆晶體的發(fā)光亮度追求就會下降眾多。
而采用Micro LED的微晶體結(jié)構(gòu)，即滿足更小的幾何尺寸（在典型應(yīng)用中，Micro LED的晶體尺寸可以為目前主流小間距LED燈珠的百分之一到萬分之一不等）、也符合更高像素密度需求更低亮度晶體顆粒的特點(diǎn)。同時，LED產(chǎn)品的成本，很大程度上由工藝和襯底兩部分組成。更小的微晶體LED產(chǎn)品，就意味著更少的襯底材料消耗。或者說，當(dāng)一個小間距l(xiāng)ed屏的像素結(jié)構(gòu)，可由大尺寸和小尺寸的LED晶體同時滿足時，采用后者意味著更低的成本。
總結(jié)而言，Micro LED用于小間距LED大屏的直接好處包括——更低的材料成本、更適合的低亮度高灰度性能、更小的幾何尺寸。
同時，Micro LED用于小間距LED屏還有一些附帶性的優(yōu)勢：1.晶體顆粒更小，意味著晶體材料的反光面積大幅下降。這樣的小間距LED屏可以在更大的表面面積上使用吸光材料和技術(shù)，提升LED屏的黑色和暗色灰度效果。2.更小的晶體顆粒，為LED屏體留出了更多的結(jié)構(gòu)空間。這些結(jié)構(gòu)空間可以布置其他的傳感器部件、光學(xué)結(jié)構(gòu)、散熱結(jié)構(gòu)等。3. Micro LED技術(shù)的小間距LED產(chǎn)品，整體繼承COB封裝工藝，具有COB技術(shù)產(chǎn)品的所有優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，沒有完全完美的技術(shù)。Micro LED也不例外。對比傳統(tǒng)小間距LED產(chǎn)品和普通COB封裝LED產(chǎn)品，Micro LED的主要劣勢是“需要更為精細(xì)的封裝工藝”。業(yè)內(nèi)稱此為“巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)”。即一張晶片上數(shù)百萬顆的LED晶體，裂片之后的單晶操作，不可能采用簡單機(jī)械的方式完成，而是需要專門的設(shè)備和工藝。
后者也是目前Micro LED產(chǎn)業(yè)的幾乎“[敏感詞]瓶頸”。不過，與用于VR或者手機(jī)屏幕的那種超精細(xì)、超高密度Micro LED顯示不同，Micro LED首先用于小間距LED大屏，不需要在“像素密度上”追求極限。例如，P1.2或者，P0.5級別的像素空間，對于“巨量轉(zhuǎn)移”技術(shù)而言，是更容易“實(shí)現(xiàn)”的目標(biāo)產(chǎn)品。
針對巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的難題，有一個折中方案，即2.5代小間距LED屏路線圖：Mini LED 。Mini LED的晶體顆粒大于傳統(tǒng)的Micro LED，但是依然只有常規(guī)小間距LED屏晶體的十分之一，或者幾十分之一。這種技術(shù)降階的MiNI LED產(chǎn)品，在未來1-2年的時間能夠?qū)崿F(xiàn)“工藝成熟”和市場化量產(chǎn)。
整體上，Micro LED技術(shù)用于小間距LED和大屏市場，可以創(chuàng)造出一個顯示性能、對比度、色彩指標(biāo)、節(jié)能水平等遠(yuǎn)超過現(xiàn)有產(chǎn)品的“完美杰作”。但是，從表貼到COB再到Micro LED，小間距LED行業(yè)實(shí)現(xiàn)世代升級，還需要不斷創(chuàng)新工藝技術(shù)。
工藝儲備，考驗(yàn)小間距LED產(chǎn)業(yè)制造商的“[敏感詞]審判”
LED屏產(chǎn)品從直插、表貼到COB，其集成工藝水平不斷提高，未來的Micro LED大屏產(chǎn)品的“巨量轉(zhuǎn)移”技術(shù)更是難上加難。
如果說，直插工藝是一種可以純手工完成的原始技術(shù)，那么表貼工藝就是一種必須機(jī)械化制作的工藝，而COB技術(shù)則需要在潔凈環(huán)境中、全自動化、數(shù)控體系下完成。未來的Micro LED工藝，不僅具有COB所有的特點(diǎn)，更設(shè)計(jì)“極小”電子器件的大量轉(zhuǎn)移操作，難度進(jìn)一步升級，涉及到更為復(fù)雜的半導(dǎo)體工業(yè)制造經(jīng)驗(yàn)。
目前，Micro LED代表的巨量轉(zhuǎn)移工藝，獲得了蘋果、索尼、友達(dá)、三星等國際巨頭的關(guān)注和研發(fā)。蘋果公司有穿戴顯示產(chǎn)品的樣品展示，索尼則實(shí)現(xiàn)了P1.2間距拼接LED大屏的量產(chǎn)。臺系公司的目標(biāo)則是推動巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的成熟，并成為OLED顯示產(chǎn)品的競爭者。
LED屏這種世代進(jìn)步中，工藝難度逐級加碼的趨勢，有其好處：例如，增加了行業(yè)門檻，阻止了更多無意義的價格競爭者，提升了行業(yè)集中度，使得產(chǎn)業(yè)核心企業(yè)“競爭優(yōu)勢”顯著加強(qiáng)，并創(chuàng)造出更好用的產(chǎn)品。但是，這種產(chǎn)業(yè)升級也有其壞處，即新的世代升級技術(shù)門檻、資金門檻、研發(fā)能力門檻更高，形成普及需要的周期更長、投入風(fēng)險也大增。后者的變化，將更有利于國際巨頭的市場壟斷，而非本土創(chuàng)新企業(yè)的發(fā)展。
無論終小間距LED產(chǎn)品能發(fā)展成何種模樣，新的技術(shù)進(jìn)步總是值得期待的事情。LED產(chǎn)業(yè)的技術(shù)寶庫中還有很多可以挖掘的技術(shù)：不只是COB，也可以是倒裝工藝；不僅是Micro LED更可以是QLED晶體、或者其他材料。
總之，小間距LED大屏行業(yè)就是一個不斷技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步的行業(yè)。市場參與者必須抓得住這一行業(yè)進(jìn)步的大趨勢、大規(guī)律，有先進(jìn)的戰(zhàn)略性眼光、開創(chuàng)性精神。任何企圖依靠暫時技術(shù)優(yōu)勢、市場優(yōu)勢，固步自封的“被動防守”者，都只會被打翻在地。唯有持續(xù)不斷的創(chuàng)新和技術(shù)挑戰(zhàn)，才是行業(yè)生存的真諦。
