Xu hướng tương lai của màn hình LED Pitch Pixel nhỏ

Trong ba năm qua, việc cung cấp và bán các màn hình LED cỡ lớn có kích thước pixel nhỏ đã duy trì tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trên 80%.Mức độ tăng trưởng này không chỉ nằm trong top những công nghệ hàng đầu của ngành màn hình lớn hiện nay mà còn ở tốc độ phát triển cao của ngành màn hình lớn.Sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường cho thấy sức sống to lớn của công nghệ LED điểm ảnh nhỏ.

COB: Sự trỗi dậy của các sản phẩm “Thế hệ thứ hai”

màn hình LED kích thước pixel nhỏ sử dụng công nghệ đóng gói COB được gọi là màn hình LED kích thước pixel nhỏ “thế hệ thứ hai”.Kể từ năm ngoái, loại sản phẩm này đã cho thấy xu hướng tăng trưởng thị trường với tốc độ cao và trở thành “lựa chọn tốt nhất” cho một số thương hiệu tập trung vào các trung tâm điều hành và chỉ huy cao cấp.

SMD, COB đến MicroLED, Xu hướng tương lai cho màn hình LED Pitch lớn

COB là tên viết tắt của tiếng Anh ChipsonBoard.Công nghệ sớm nhất bắt nguồn từ những năm 1960.Đây là một "thiết kế điện" nhằm mục đích đơn giản hóa cấu trúc gói của các linh kiện điện tử siêu mịn và cải thiện độ ổn định của sản phẩm cuối cùng.Nói một cách đơn giản, cấu trúc của gói COB là chip trần hoặc linh kiện điện tử gốc, được hàn trực tiếp trên bảng mạch và được phủ bằng một loại nhựa đặc biệt.

Trong các ứng dụng LED, gói COB chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống chiếu sáng công suất cao và màn hình LED có độ phân giải pixel nhỏ.Công nghệ trước coi lợi thế làm mát do công nghệ COB mang lại, trong khi công nghệ sau không chỉ tận dụng tối đa lợi thế ổn định của COB trong việc làm mát sản phẩm mà còn đạt được sự độc đáo trong một loạt “hiệu ứng hiệu suất”.

Các lợi ích của việc đóng gói COB trên màn hình LED có kích thước pixel nhỏ bao gồm: 1. Cung cấp nền tảng làm mát tốt hơn.Vì gói COB là một tinh thể hạt tiếp xúc trực tiếp với bảng mạch PCB nên nó có thể sử dụng đầy đủ “diện tích bề mặt” để đạt được khả năng dẫn nhiệt và tản nhiệt.Mức độ tản nhiệt là yếu tố cốt lõi quyết định độ ổn định, tỷ lệ khuyết tật điểm và tuổi thọ của màn hình LED kích thước pixel nhỏ.Một cấu trúc tản nhiệt tốt hơn đương nhiên có nghĩa là sự ổn định tổng thể tốt hơn.

2. Gói COB là một cấu trúc thực sự kín.Bao gồm bảng mạch PCB, các hạt tinh thể, chân hàn và dây dẫn,… tất cả đều được hàn kín.Lợi ích của cấu trúc kín là rõ ràng - ví dụ như chống ẩm, va đập, hư hỏng do nhiễm bẩn và làm sạch bề mặt thiết bị dễ dàng hơn.

3. Gói COB có thể được thiết kế với các tính năng “quang học hiển thị” độc đáo hơn.Ví dụ, cấu trúc gói của nó, sự hình thành vùng vô định hình, có thể được bao phủ bằng vật liệu hấp thụ ánh sáng đen.Điều này làm cho sản phẩm gói COB ngược lại thậm chí còn tốt hơn.Ví dụ khác, gói COB có thể thực hiện các điều chỉnh mới về thiết kế quang học phía trên tinh thể để nhận ra sự tự nhiên của các hạt pixel và cải thiện nhược điểm của kích thước hạt sắc nét và độ sáng chói của màn hình LED kích thước pixel nhỏ thông thường.

4. Hàn tinh thể bao bọc COB không sử dụng quy trình hàn tái tạo SMT gắn trên bề mặt.Thay vào đó, nó có thể sử dụng “quy trình hàn nhiệt độ thấp” bao gồm hàn áp suất nhiệt, hàn siêu âm và liên kết dây vàng.Điều này làm cho các hạt tinh thể LED bán dẫn mỏng manh không chịu nhiệt độ cao quá 240 độ.Quá trình nhiệt độ cao là mấu chốt của điểm chết LED khe hở nhỏ và đèn chết, đặc biệt là đèn chết lô.Khi quá trình gắn khuôn cho thấy đèn chết và cần được sửa chữa, “quá trình hàn lại nhiệt độ cao thứ cấp” cũng sẽ xảy ra.Quy trình COB loại bỏ hoàn toàn điều này.Đây cũng là điểm mấu chốt khiến tỷ lệ điểm xấu của quy trình COB chỉ bằng một phần mười so với các sản phẩm gắn trên bề mặt.

Tất nhiên, quy trình COB cũng có “điểm yếu” của nó.Đầu tiên là vấn đề chi phí.Quy trình COB tốn nhiều chi phí hơn quy trình gắn kết bề mặt.Điều này là do quá trình COB thực sự là một giai đoạn đóng gói và bề mặt gắn kết là tích hợp đầu cuối.Trước khi quá trình gắn kết bề mặt được thực hiện, các hạt tinh thể LED đã trải qua quá trình đóng gói.Sự khác biệt này đã khiến COB có ngưỡng đầu tư, ngưỡng chi phí và ngưỡng kỹ thuật cao hơn từ quan điểm kinh doanh màn hình LED.Tuy nhiên, nếu so sánh “gói đèn và tích hợp thiết bị đầu cuối” của quy trình gắn trên bề mặt với quy trình COB, thì sự thay đổi về chi phí là đủ chấp nhận được và có xu hướng giảm chi phí với sự ổn định của quy trình và phát triển quy mô ứng dụng.

Thứ hai, tính nhất quán trực quan của các sản phẩm bao gói COB đòi hỏi những điều chỉnh kỹ thuật muộn.Bao gồm tính nhất quán màu xám của chính keo đóng gói và tính nhất quán của mức độ sáng của tinh thể phát sáng, nó kiểm tra việc kiểm soát chất lượng của toàn bộ dây chuyền công nghiệp và mức độ điều chỉnh tiếp theo.Tuy nhiên, nhược điểm này là một vấn đề của “kinh nghiệm mềm”.Thông qua một loạt các tiến bộ công nghệ, hầu hết các công ty trong ngành đã làm chủ được các công nghệ quan trọng để duy trì tính nhất quán trực quan của sản xuất quy mô lớn.

Thứ ba, việc đóng gói COB trên các sản phẩm có khoảng cách pixel lớn làm tăng đáng kể “độ phức tạp trong sản xuất” của sản phẩm.Nói cách khác, công nghệ COB không tốt hơn, nó không áp dụng cho các sản phẩm có khoảng cách P1.8.Bởi vì ở khoảng cách xa hơn, COB sẽ làm tăng chi phí đáng kể hơn.- Điều này cũng giống như quá trình gắn bề mặt không thể thay thế hoàn toàn màn hình LED, bởi vì ở các sản phẩm p5 trở lên, sự phức tạp của quá trình gắn bề mặt dẫn đến tăng chi phí.Quy trình COB trong tương lai cũng sẽ chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm từ P1.2 trở xuống.

Chính vì những ưu và nhược điểm trên của màn hình LED kích thước pixel nhỏ đóng gói COB mà: 1.COB không phải là lựa chọn lộ trình sớm nhất cho màn hình LED pixel nhỏ.Bởi vì đèn LED kích thước pixel nhỏ đang dần tiến bộ từ sản phẩm kích thước lớn, nó chắc chắn sẽ kế thừa công nghệ và năng lực sản xuất hoàn thiện của quá trình gắn trên bề mặt.Điều này cũng hình thành nên mô hình mà đèn LED kích thước pixel nhỏ gắn trên bề mặt ngày nay chiếm phần lớn thị trường màn hình LED pixel nhỏ.

2. COB là “xu hướng tất yếu” đối với màn hình LED có kích thước pixel nhỏ để chuyển tiếp sang các sân nhỏ hơn và các ứng dụng trong nhà cao cấp hơn.Bởi vì, ở mật độ điểm ảnh cao hơn, tỷ lệ ánh sáng chết của quá trình gắn kết bề mặt trở thành “vấn đề lỗi thành phẩm”.Công nghệ COB có thể cải thiện đáng kể hiện tượng đèn chết của màn hình LED có độ phân giải pixel nhỏ.Đồng thời, trong thị trường trung tâm điều hành và chỉ huy cao cấp hơn, cốt lõi của hiệu ứng hiển thị không phải là “độ sáng” mà là “sự thoải mái và độ tin cậy” chiếm ưu thế.Đây chính xác là lợi thế của công nghệ COB.

Do đó, kể từ năm 2016, sự phát triển nhanh chóng của màn hình LED kích thước pixel nhỏ đóng gói COB có thể được coi là sự kết hợp giữa “sân nhỏ hơn” và “thị trường cao cấp hơn”.Hiệu quả thị trường của luật này là các công ty màn hình LED không tham gia vào thị trường trung tâm chỉ huy và điều độ ít quan tâm đến công nghệ COB;Các công ty màn hình LED chủ yếu tập trung vào thị trường trung tâm chỉ huy và điều độ đặc biệt quan tâm đến sự phát triển của công nghệ COB.

Công nghệ là vô tận, MicroLED màn hình lớn cũng đang trên đường

Sự thay đổi kỹ thuật của các sản phẩm màn hình LED đã trải qua ba giai đoạn: trong dòng, gắn trên bề mặt, COB và hai cuộc cách mạng.Từ in-line, surface-mount, đến COB có nghĩa là bước nhỏ hơn và độ phân giải cao hơn.Quá trình phát triển này là sự tiến bộ của màn hình LED, và nó cũng đã phát triển ngày càng nhiều thị trường ứng dụng cao cấp hơn.Vì vậy, loại hình tiến hóa công nghệ này sẽ tiếp tục trong tương lai?Câu trả lời là có.

Màn hình LED từ nội tuyến đến bề mặt của những thay đổi, chủ yếu là quá trình tích hợp và thay đổi thông số kỹ thuật gói hạt đèn.Lợi ích của sự thay đổi này chủ yếu là khả năng tích hợp bề mặt cao hơn.Màn hình LED trong giai đoạn kích thước pixel nhỏ, từ quy trình gắn trên bề mặt đến quy trình COB thay đổi, ngoài quy trình tích hợp và thay đổi thông số kỹ thuật gói, tích hợp COB và quy trình tích hợp đóng gói là quá trình tái phân đoạn toàn bộ chuỗi ngành.Đồng thời, quy trình COB không chỉ mang lại khả năng kiểm soát sân nhỏ hơn mà còn mang lại trải nghiệm hình ảnh thoải mái và độ tin cậy tốt hơn.

Hiện tại, công nghệ MicroLED đã trở thành một trọng tâm khác của nghiên cứu màn hình lớn LED hướng tới tương lai.So với các đèn LED điểm ảnh nhỏ xử lý COB thế hệ trước của nó, khái niệm MicroLED không phải là một sự thay đổi trong công nghệ tích hợp hoặc đóng gói, mà nhấn mạnh vào “sự thu nhỏ” của các tinh thể hạt đèn.

Trong các sản phẩm màn hình LED kích thước pixel nhỏ mật độ điểm ảnh cực cao, có hai yêu cầu kỹ thuật duy nhất: Thứ nhất, mật độ điểm ảnh cao, bản thân nó đòi hỏi kích thước đèn nhỏ hơn.Công nghệ COB bao bọc trực tiếp các hạt tinh thể.So với công nghệ gắn kết bề mặt, các sản phẩm hạt đèn đã được đóng gói được hàn.Đương nhiên, chúng có lợi thế về kích thước hình học.Đây là một trong những lý do tại sao COB phù hợp hơn với các sản phẩm màn hình LED sân nhỏ hơn.Thứ hai, mật độ điểm ảnh cao hơn cũng có nghĩa là mức độ sáng cần thiết của mỗi điểm ảnh bị giảm xuống.Màn hình LED có độ phân giải pixel siêu nhỏ, chủ yếu được sử dụng cho khoảng cách xem trong nhà và gần, có các yêu cầu riêng về độ sáng, đã giảm từ hàng nghìn lumen ở màn hình ngoài trời xuống dưới một nghìn hoặc thậm chí hàng trăm lumen.Ngoài ra, sự gia tăng số lượng pixel trên một đơn vị diện tích, việc theo đuổi độ sáng của một tinh thể đơn lẻ sẽ giảm xuống.

Việc sử dụng cấu trúc vi tinh thể của MicroLED, nghĩa là để đáp ứng hình học nhỏ hơn (trong các ứng dụng điển hình, kích thước tinh thể MicroLED có thể bằng một phần mười nghìn của dải đèn LED điểm ảnh nhỏ chính thống hiện nay), cũng đáp ứng các đặc điểm của các hạt tinh thể độ sáng với yêu cầu mật độ điểm ảnh cao hơn.Đồng thời, giá thành của màn hình LED chủ yếu bao gồm hai phần: quá trình và chất nền.Màn hình LED vi tinh thể nhỏ hơn có nghĩa là tiêu thụ vật liệu nền ít hơn.Hoặc, khi cấu trúc pixel của màn hình led có độ phân giải pixel nhỏ có thể được đồng thời thỏa mãn bởi các tinh thể LED kích thước lớn và kích thước nhỏ, việc áp dụng loại thứ hai có nghĩa là chi phí thấp hơn.

Tóm lại, những lợi ích trực tiếp của MicroLED đối với màn hình lớn LED có kích thước pixel nhỏ bao gồm chi phí vật liệu thấp hơn, độ sáng thấp tốt hơn, hiệu suất thang độ xám cao và hình học nhỏ hơn.

Đồng thời, MicroLED có một số lợi thế bổ sung cho màn hình LED có kích thước pixel nhỏ: 1. Hạt tinh thể nhỏ hơn có nghĩa là diện tích phản chiếu của vật liệu tinh thể giảm xuống đáng kể.Màn hình LED có độ phân giải pixel nhỏ như vậy có thể sử dụng các vật liệu và kỹ thuật hấp thụ ánh sáng trên diện tích bề mặt lớn hơn để nâng cao hiệu ứng thang độ xám đen và tối của màn hình LED.2. Các hạt tinh thể nhỏ hơn để lại nhiều chỗ hơn cho thân màn hình LED.Các không gian cấu trúc này có thể được bố trí với các thành phần cảm biến khác, cấu trúc quang học, cấu trúc tản nhiệt, và những thứ tương tự.3. Màn hình LED kích thước pixel nhỏ của công nghệ MicroLED thừa hưởng toàn bộ quy trình đóng gói COB và có tất cả các ưu điểm của các sản phẩm công nghệ COB.

Tất nhiên, không có công nghệ nào là hoàn hảo.MicroLED cũng không ngoại lệ.So với màn hình LED kích thước pixel nhỏ thông thường và màn hình LED đóng gói COB thông thường, nhược điểm chính của MicroLED là “quy trình đóng gói phức tạp hơn”.Ngành công nghiệp này gọi đây là “một lượng lớn công nghệ chuyển giao”.Có nghĩa là, hàng triệu tinh thể LED trên một tấm wafer, và hoạt động đơn tinh thể sau khi phân tách, không thể hoàn thành theo cách cơ học đơn giản mà cần có thiết bị và quy trình chuyên dụng.

Điều thứ hai cũng là “không có nút thắt cổ chai” nào trong ngành công nghiệp MicroLED hiện tại.Tuy nhiên, không giống như các màn hình MicroLED siêu mịn, mật độ cực cao được sử dụng trong màn hình VR hoặc điện thoại di động, MicroLED lần đầu tiên được sử dụng cho màn hình LED cỡ lớn mà không có giới hạn "mật độ điểm ảnh".Ví dụ: không gian pixel ở mức P1.2 hoặc P0.5 là sản phẩm mục tiêu dễ “đạt được” hơn đối với công nghệ “chuyển giao khổng lồ”.

Để đối phó với vấn đề về lượng công nghệ chuyển giao khổng lồ, tập đoàn doanh nghiệp của Đài Loan đã tạo ra một giải pháp dung hòa, đó là 2,5 thế hệ màn hình LED kích thước pixel nhỏ: MiniLED.Các hạt tinh thể MiniLED lớn hơn MicroLED truyền thống, nhưng vẫn chỉ bằng một phần mười các tinh thể màn hình LED kích thước pixel nhỏ thông thường, hoặc vài chục.Với sản phẩm MiNILED giảm thiểu công nghệ này, Innotec tin rằng nó sẽ có thể đạt được “độ chín của quy trình” và sản xuất hàng loạt trong 1-2 năm.

Nhìn chung, công nghệ MicroLED được sử dụng trong thị trường màn hình lớn và đèn LED có kích thước pixel nhỏ, có thể tạo ra một “kiệt tác hoàn hảo” về hiệu suất hiển thị, độ tương phản, chỉ số màu và mức tiết kiệm năng lượng vượt xa các sản phẩm hiện có.Tuy nhiên, từ gắn trên bề mặt với COB đến MicroLED, ngành công nghiệp đèn LED pixel nhỏ sẽ được nâng cấp từ thế hệ này sang thế hệ khác và nó cũng sẽ đòi hỏi sự đổi mới liên tục trong công nghệ quy trình.

Dự trữ nghề thủ công Kiểm tra “Thử nghiệm cuối cùng” của các nhà sản xuất công nghiệp LED có kích thước pixel nhỏ

Sản phẩm màn hình LED từ dây chuyền, bề mặt đến COB, sự cải tiến không ngừng về mức độ tích hợp, tương lai của sản phẩm màn hình lớn MicroLED, công nghệ “chuyển giao khổng lồ” càng khó hơn.

Nếu quy trình trong dây chuyền là một công nghệ ban đầu có thể được hoàn thiện bằng tay, thì quy trình gắn trên bề mặt là quy trình phải được sản xuất bằng máy móc và công nghệ COB cần được hoàn thiện trong một môi trường sạch sẽ, hoàn toàn tự động và hệ thống điều khiển số.Quy trình MicroLED trong tương lai không chỉ có tất cả các tính năng của COB mà còn thiết kế một số lượng lớn các hoạt động truyền thiết bị điện tử “tối thiểu”.Khó khăn được nâng cấp hơn nữa, liên quan đến kinh nghiệm sản xuất công nghiệp bán dẫn phức tạp hơn.

Hiện tại, khối lượng công nghệ chuyển giao khổng lồ mà MicroLED làm đại diện thể hiện sự quan tâm nghiên cứu và phát triển của các ông lớn quốc tế như Apple, Sony, AUO và Samsung.Apple có một màn hình mẫu về các sản phẩm màn hình có thể đeo được, và Sony đã đạt được sản xuất hàng loạt màn hình lớn LED ghép cạnh P1.2.Mục tiêu của công ty Đài Loan là thúc đẩy sự trưởng thành của một lượng lớn công nghệ chuyển giao và trở thành đối thủ cạnh tranh của các sản phẩm màn hình OLED.

Trong sự tiến bộ thế hệ này của màn hình LED, xu hướng tăng dần độ khó của quy trình có lợi thế của nó: ví dụ, tăng ngưỡng của ngành, ngăn chặn các đối thủ cạnh tranh về giá vô nghĩa hơn, tăng mức độ tập trung của ngành và làm cho các công ty cốt lõi trong ngành trở nên “cạnh tranh”.Ưu điểm “tăng cường đáng kể và tạo ra các sản phẩm tốt hơn.Tuy nhiên, loại hình nâng cấp công nghiệp này cũng có những nhược điểm của nó.Tức là, ngưỡng nâng cấp công nghệ thế hệ mới, ngưỡng tài trợ, ngưỡng khả năng nghiên cứu và phát triển cao hơn, chu kỳ hình thành nhu cầu phổ cập dài hơn, và rủi ro đầu tư cũng tăng lên rất nhiều.Những thay đổi sau này sẽ có lợi hơn cho sự độc quyền của những người khổng lồ quốc tế hơn là sự phát triển của các công ty đổi mới trong nước.

Dù sản phẩm đèn LED có kích thước pixel nhỏ cuối cùng có thể trông như thế nào, thì những tiến bộ công nghệ mới luôn đáng để chờ đợi.Có rất nhiều công nghệ có thể được khai thác trong kho tàng công nghệ của ngành công nghiệp LED: không chỉ COB mà còn cả công nghệ chip lật;không chỉ MicroLED có thể là tinh thể QLED hoặc các vật liệu khác.

Tóm lại, ngành công nghiệp màn hình lớn LED có kích thước pixel nhỏ là một ngành tiếp tục đổi mới và nâng cao công nghệ.