小画素ピッチLEDディスプレイの今後の動向

過去 3 年間、小ピクセルピッチ LED 大型スクリーンの供給と販売は、80% を超える年間複合成長率を維持しています。このレベルの成長は、今日の大画面業界でトップの技術にランクされるだけでなく、大画面業界の高い成長率でもあります。急速な市場の成長は、小さなピクセルピッチの LED 技術の大きな活力を示しています。

COB: 「第 2 世代」製品の台頭

COB カプセル化技術を使用した小ピクセルピッチ LED スクリーンは、「第 2 世代」小ピクセルピッチ LED ディスプレイと呼ばれます。昨年以来、この種の製品は急速な市場成長の傾向を示しており、ハイエンドのコマンドおよびディスパッチセンターに焦点を当てている一部のブランドにとって「最良の選択」のロードマップになっています.

SMD、COBからMicroLED、ラージピッチLEDスクリーンの今後の動向

COBは英語のChipsonBoardの略です。最も初期の技術は 1960 年代に生まれました。超微細電子部品のパッケージ構造を簡素化し、最終製品の安定性を向上させることを目的とした「電気設計」です。簡単に言えば、COBパッケージの構造は、元のベアチップまたは電子部品が回路基板に直接はんだ付けされ、特殊な樹脂で覆われています。

LEDアプリケーションでは、COBパッケージは主に高出力照明システムと小さなピクセルピッチのLEDディスプレイで使用されています。前者は COB 技術がもたらす冷却の利点を考慮し、後者は COB の安定性の利点を製品の冷却に十分に活用するだけでなく、一連の「性能効果」において独自性を実現します。

小さなピクセルピッチの LED スクリーンでの COB カプセル化の利点は次のとおりです。 1. より優れた冷却プラットフォームを提供します。COBパッケージは、PCB基板に直接密着する粒子結晶であるため、「基板面積」をフルに活用して熱伝導と放熱を実現できます。放熱レベルは、小さなピクセルピッチの LED スクリーンの安定性、点欠陥率、および耐用年数を決定する重要な要素です。放熱構造が優れているということは、当然、全体的な安定性が向上していることを意味します。

2. COBパッケージは真の密閉構造です。PCB回路基板、結晶粒子、はんだ付け足、リードなどを含め、すべて完全に密閉されています。密閉構造の利点は明らかです。たとえば、湿気、隆起、汚染による損傷、およびデバイスの表面クリーニングの容易さなどです。

3. COB パッケージは、よりユニークな「ディスプレイ光学」機能を使用して設計できます。たとえば、そのパッケージ構造であるアモルファス領域の形成は、黒色の光吸収材料で覆うことができます。これにより、COBパッケージ製品は対照的にさらに優れたものになります。別の例として、COB パッケージは、結晶の上の光学設計に新しい調整を加えて、ピクセル粒子の自然化を実現し、従来の小さなピクセルピッチ LED スクリーンのシャープな粒子サイズと眩しい明るさの欠点を改善することができます。

4. COB 封止結晶はんだ付けは、表面実装 SMT リフローはんだ付けプロセスを使用しません。代わりに、熱圧接、超音波溶接、金線ボンディングなどの「低温はんだ付けプロセス」を使用できます。これにより、壊れやすい半導体 LED 結晶粒子が 240 度を超える高温にさらされなくなります。高温プロセスは、小さなギャップの LED デッドスポットとデッドライト、特にバッチデッドライトの重要なポイントです。ダイアタッチ工程でデッドライトが発生し、修理が必要になると、「二次高温リフローはんだ付け」も発生します。COB プロセスはこれを完全に排除します。これもCOBプロセスの不良率が表面実装品の1/10となる要因です。

もちろん、COBプロセスにも「弱点」があります。1つ目はコストの問題です。COBプロセスは、表面実装プロセスよりもコストがかかります。これは、COB プロセスが実際にはカプセル化段階であり、表面実装が端子統合であるためです。表面実装プロセスが実装される前に、LED結晶粒子はすでにカプセル化プロセスを経ています。この違いにより、COB は LED スクリーンビジネスの観点から、投資のしきい値、コストのしきい値、および技術的なしきい値が高くなります。ただし、表面実装プロセスの「ランプパッケージと端子の一体化」をCOBプロセスと比較すると、コストの変化は十分に許容され、プロセスの安定性とアプリケーションスケールの開発によりコストが低下する傾向があります。

第 2 に、COB カプセル化製品の視覚的な一貫性には、技術的な調整が遅れて必要になります。カプセル化接着剤自体の灰色の一貫性と発光結晶の輝度レベルの一貫性を含め、産業チェーン全体の品質管理とその後の調整レベルをテストします。ただし、この欠点は「ソフトエクスペリエンス」の問題です。一連の技術的進歩を通じて、業界のほとんどの企業は、大規模な生産の視覚的な一貫性を維持するための主要な技術を習得しています。

第 3 に、大きなピクセル間隔を持つ製品の COB カプセル化は、製品の「生産の複雑さ」を大幅に増加させます。つまり、COB 技術は優れているわけではなく、P1.8 間隔の製品には適用されません。距離が遠くなるほど、COB は大幅なコスト増加をもたらすためです。– これは、表面実装プロセスが LED ディスプレイを完全に置き換えることができないのと同じです。なぜなら、p5 以降の製品では、表面実装プロセスの複雑さがコストの増加につながるからです。将来のCOBプロセスも、主にP1.2以下のピッチ製品で使用されます。

COB カプセル化の小ピクセルピッチ LED ディスプレイの上記の長所と短所のため、1. COB は小ピクセルピッチ LED ディスプレイの最初のルート選択ではありません。小画素ピッチLEDは大ピッチ製品から徐々に進んでいるため、必然的に表面実装プロセスの成熟した技術と生産能力を継承します。これはまた、今日の表面実装型の小ピクセルピッチ LED が小ピクセルピッチ LED スクリーンの市場の大部分を占めるというパターンを形成しました。

2. COB は、小さなピクセルピッチの LED ディスプレイが、より小さなピッチとハイエンドの屋内アプリケーションにさらに移行するための「避けられない傾向」です。ピクセル密度が高くなると、表面実装プロセスのデッドライト率が「完成品の欠陥問題」になるからです。COB 技術は、小さなピクセルピッチの LED ディスプレイのデッドランプ現象を大幅に改善できます。同時に、ハイエンドの指揮指令所市場では、ディスプレイ効果の核心は「明るさ」ではなく、「快適性と信頼性」が支配的です。これこそまさに COB 技術の利点です。

したがって、2016 年以降、COB カプセル化小ピクセルピッチ LED ディスプレイの開発の加速は、「より小さなピッチ」と「ハイエンド市場」の組み合わせと見なすことができます。この法律の市場実績は、コマンドおよびディスパッチセンターの市場に関与していない LED スクリーン企業は、COB 技術にほとんど関心がないということです。主にコマンドおよびディスパッチセンターの市場に焦点を当てている LED スクリーン企業は、COB 技術の開発に特に関心を持っています。

テクノロジーは無限大、大画面の MicroLED も進行中

LED ディスプレイ製品の技術的変化は、インライン、表面実装、COB、および 2 つの革命の 3 つの段階を経てきました。インラインの表面実装から COB へと、より小さなピッチとより高い解像度を意味します。この進化のプロセスは LED ディスプレイの進歩であり、ますます多くのハイエンドアプリケーション市場を発展させてきました。では、このような技術進化は今後も続くのでしょうか。答えはイエスです。

LED スクリーンのインラインから表面への変更、主に統合プロセスとランプビーズパッケージの仕様変更。この変更の利点は、主にサーフェス統合機能の向上です。LED スクリーンの小ピクセルピッチフェーズでは、表面実装プロセスから COB プロセスの変更まで、統合プロセスとパッケージ仕様の変更に加えて、COB 統合とカプセル化統合プロセスは、業界チェーン全体の再分割のプロセスです。同時に、COB プロセスはピッチ制御機能を小さくするだけでなく、視覚的な快適さと信頼性の向上ももたらします。

現在、MicroLED 技術は、将来を見据えた LED 大画面研究のもう 1 つの焦点となっています。前世代の COB プロセスの小ピクセルピッチ LED と比較すると、MicroLED のコンセプトは統合またはカプセル化技術の変更ではなく、ランプビーズ結晶の「小型化」を強調しています。

超高ピクセル密度の小さなピクセルピッチの LED スクリーン製品には、2 つの固有の技術的要件があります。まず、高ピクセル密度は、それ自体がより小さなランプサイズを必要とします。COBテクノロジーは、結晶粒子を直接カプセル化します。表面実装技術と比較して、すでに封止されているランプビーズ製品ははんだ付けされます。当然のことながら、それらには幾何学的寸法の利点があります。これが、COB がより小さなピッチの LED スクリーン製品に適している理由の 1 つです。第二に、ピクセル密度が高いということは、各ピクセルに必要な輝度レベルが低下することも意味します。主に屋内および近距離で使用される超小型ピクセルピッチ LED スクリーンには、明るさに対する独自の要件があり、屋外スクリーンの数千ルーメンから 1000 ルーメン未満、さらには数百ルーメンにまで減少しています。また、単位面積あたりの画素数が増えると、単結晶の発光輝度の追求が低下します。

MicroLED の微結晶構造を使用することで、より小さなジオメトリに対応することができます (通常のアプリケーションでは、MicroLED の結晶サイズは、現在の主流の小ピクセルピッチ LED ランプ範囲の 1 ～ 1 万分の 1 になる可能性があります)。より高いピクセル密度要件を持つ輝度結晶粒子。同時に、LED ディスプレイのコストは、主にプロセスと基板の 2 つの部分で構成されます。微結晶 LED ディスプレイが小さいほど、基板材料の消費量が少なくなります。または、小さなピクセルピッチのLEDスクリーンのピクセル構造が、大型と小型のLED結晶で同時に満たすことができる場合、後者を採用することは低コストを意味します。

要約すると、小さなピクセルピッチの LED 大画面用の MicroLED の直接的な利点には、材料コストの削減、低輝度の向上、グレースケール性能の向上、ジオメトリの小型化が含まれます。

同時に、MicroLED には、小さなピクセルピッチの LED スクリーンに対していくつかの追加の利点があります。このような小さなピクセルピッチの LED スクリーンは、より大きな表面積で光吸収材料と技術を使用して、LED スクリーンの黒と暗いグレースケール効果を高めることができます。2. 結晶粒子が小さいほど、LED スクリーン本体に余裕ができます。これらの構造空間は、他のセンサ構成要素、光学構造、熱放散構造などとともに配置することができる。3. MicroLED 技術の小さなピクセルピッチの LED ディスプレイは、全体として COB カプセル化プロセスを継承し、COB 技術製品のすべての利点を備えています。

もちろん、完璧な技術はありません。MicroLEDも例外ではありません。従来の小さなピクセルピッチの LED ディスプレイや一般的な COB カプセル化 LED ディスプレイと比較すると、MicroLED の主な欠点は「より複雑なカプセル化プロセス」です。業界ではこれを「大量の転送技術」と呼んでいます。つまり、ウェーハ上の何百万もの LED 結晶、および分割後の単結晶操作は、単純な機械的方法では完了できず、特殊な装置とプロセスが必要です。

後者は、現在の MicroLED 業界における「ボトルネックなし」でもあります。ただし、VR や携帯電話の画面で使用される超微細、超高密度の MicroLED ディスプレイとは異なり、MicroLED は最初は「ピクセル密度」の制限のないラージピッチ LED ディスプレイに使用されます。例えば、P1.2やP0.5レベルの画素空間は、「巨大転写」技術の「実現」しやすい対象製品です。

大量の転送技術の問題に対応して、台湾の企業グループは妥協案を作成しました。つまり、2.5 世代の小さなピクセルピッチ LED スクリーンである MiniLED です。従来の MicroLED よりも大きい MiniLED 結晶粒子ですが、それでも従来の小さなピクセルピッチの LED スクリーン結晶の 10 分の 1、または数十です。この技術を削減した MiNILED 製品により、Innotec は「プロセスの成熟」と大量生産を 1 ～ 2 年で達成できると考えています。

全体として、MicroLED 技術は小さなピクセルピッチの LED および大画面市場で使用されており、既存の製品をはるかに超えるディスプレイ性能、コントラスト、カラーメトリック、および省エネレベルの「完璧な傑作」を生み出すことができます。ただし、表面実装から COB、MicroLED に至るまで、小ピクセルピッチ LED 産業は世代から世代へとアップグレードされ、プロセス技術の継続的な革新も必要になります。

Craftsmanship Reserve は、小さなピクセルピッチの LED 産業メーカーの「究極の試行」をテストします

ラインから LED スクリーン製品、COB への表面、統合レベルの継続的な改善、MicroLED 大画面製品の将来、「巨大転送」技術はさらに困難です。

インライン工程が手作業で完結する独自技術だとすれば、表面実装工程は機械的に作らなければならない工程であり、COB技術はクリーンな環境で全自動化された環境で完結する必要があります。数値制御システム。将来の MicroLED プロセスは、COB のすべての機能を備えているだけでなく、多数の「最小限の」電子デバイス転送操作を設計します。難易度はさらに高くなり、半導体業界の製造経験がより複雑になります。

現在、MicroLED が代表する大量の転送技術は、Apple、Sony、AUO、Samsung などの国際的な巨人の注目と研究開発を表しています。Appleはウェアラブルディスプレイ製品のサンプル展示を行い、ソニーはP1.2ピッチ接合LED大画面の量産化を実現。台湾企業の目標は、大量の転写技術の成熟を促進し、OLED ディスプレイ製品の競争相手になることです。

LED スクリーンのこの世代の進歩では、プロセスの難易度が徐々に増加する傾向に利点があります。たとえば、業界のしきい値を引き上げ、意味のない価格競争相手を防ぎ、業界の集中度を高め、業界のコア企業を「競争力のある」ものにします。利点「大幅に強化し、より良い製品を作成します。ただし、この種の産業のアップグレードには欠点もあります。つまり、新世代の高度化技術の敷居、資金調達の敷居、研究開発能力の敷居が高くなり、普及ニーズの形成サイクルが長くなり、投資リスクも大幅に増加します。後者の変化は、地元の革新的な企業の発展よりも、国際的な巨人の独占を助長するでしょう。

最終的な小ピクセルピッチの LED 製品がどのようなものになるにせよ、新しい技術の進歩は常に待つ価値があります。LED 業界の技術の宝庫には、活用できる多くの技術があります。COB だけでなく、フリップチップ技術も含まれます。MicroLED は QLED 結晶やその他の材料であるだけではありません。

つまり、小画素ピッチの LED 大画面産業は、技術革新と進歩を続けている産業です。

投稿時間: 2021 年 6 月 8 日