Mini LED技术发展及趋势

封装端:

a、高效率固晶与贴片,由于mini led的芯片尺寸主要是50-200um,同时mini led芯片和灯珠单位面积使用量巨大且排列十分紧密,对焊接面平整度、线路精度提出更高要求,对焊接参数的适应性和封装宽容度要求也更为严格。因此在高效率和高精度的mini led芯片固晶成为摆在mini led面前的一道难题。传统锡膏固晶容易导致芯片焊接漂移,孔洞率增大,无法满足mini led的高精度固精要求,更高精度固晶基板及固晶设备成为急需解决的问题。传统贴片机在对p1.0以下mini led封装器件进行贴片时,由于精度要求在25um以下,因此传统贴片机必须将贴片速度降低到原有贴片速度的30-50%,这将大大降低显示屏的生产制造效率,更高效的贴片机也是是未来mini led所面临的一大难题;

b、薄型化封装,mini led作为背光时要求产品越薄越好,但是当pcb厚度低于0.4mm时,在回流焊、molding工艺中,由于树脂基材与铜层热膨胀系统不同,会诱发芯片虚焊,而molding封装过程中,封装胶与pcb热膨胀系数不同也会导致胶裂;

c、混光一致性,由于芯片或者灯珠的光色差异或者电路问题,可能导致显示或者背光效果的差异,这将对mini led的显示效果造成不良影响;

d、可靠性与良率,mini led显示屏的使用环境相对比较复杂,空气中的水汽如果透过封装材料或者支架渗入接触到led芯片中电极,很容易产生短路等现象,同时由于mini led产品所大量密集排列,使用的封装器件成倍增长,考虑到mini led维修难度和成本较高,这就需要mini led封装器件具备相对高的可靠性。

驱动ic方面:

a、电流控制与散热,由于mini led点间距越来越小,使用的led芯片数量也越来越多芯片尺寸越来越小,这导致驱动的电流也越来越小,使得驱动ic对电流的精准控制也越来越难,未来针对小电流的精准控制也需要新的电路设计,再加上因为使用大量驱动ic和led芯片,使得pcb快速散热也出现困难,而热量会使驱动ic模块产生偏色的问题,因此高集成和低功耗的驱动ic将是显示屏驱动ic的发展方向。

b、区域调光,对于mini led的背光应用来说,目前的静态调光技术因为需要串联ic数量,驱动电路成本高昂,ic控制i/o数量庞大,驱动电路体积大,背光刷新频率低且容易有闪烁感,因此已经难以满足新型mini led背光技术的需求,区域调光的驱动ic恰好可以弥补静态调光的缺点,但是在采用区域调光的方案时,还面临mini led背光分区亮度和均匀度的提升、刷新频率的提升、背光光效的提升、高集成度、精细调光分辨率等一系列问题。

pcb背板:

在mini led轻薄化的前提下,显示和背光效果的高要求对pcb背板的厚度均匀性、平整性、对准度等加工精度都提出了新的挑战,再加上pcb背板上有大量的led芯片和驱动ic,这就需要背板的tg点要高于220℃,而pcb背板在mini led加工过程中需要受到各种外力,为了保持背板的厚度均匀性、尺寸稳定性等,还需要背板具有较高的耐撕拉强度、耐湿热性等物理特性。

为了拓展mini led的应用,mini led产业上下游厂家积极在研发新技术和降低成本方面努力,目前国内外mini led厂家重点在研发或拓展的新技术包括出光调节芯片、cob和imd封装、mini led巨量转移、tft电路背板、柔性基板等。

1、出光调节芯片

在mini led作为背光使用时,往往采取大量led芯片作为直下式的背光源,在为了调节芯片的出光,使其更容易实现超薄设计,华灿光电在传统的背光芯片上增加优化膜层,可以提升芯片出光角度,从而使得led芯片的出光更加均匀,有效提升显示效果。

2、cob和imd封装

目前cob(板上芯片)封装,直接将led裸芯片封装到模组基板上,然后进行整体模封,相对于传统的smd封装。这种cob封装的全彩led模组具有制造工艺流程少、封装成本较低、封装集成度高、显示屏的可靠性好和显示效果均匀细腻等特点,有望成为未来高密度led显示屏模组的一种重要的封装形式。目前由于cob的产业链还没有建立完善起来,cob产品单位面积的成本比smd高,未来随着cob显示封装产业链逐渐成熟,cob显示封装市占率将快速提升。在mini led应用中,cob封装具有更高的可靠性和稳定性,更容易实现超小间距显示,与mini led的技术趋势一致,因此,cob封装也是mini led的技术趋势之一。

国星光电6月份发布的用于显示的miniled,采用集成封装技术(integratedmounted devices,简称:imd),即四合一阵列化封装,横向和纵向分别用2颗灯珠组成的小单元,其中每颗灯珠依然是rgb三色芯片封装而成,突破了传统的设计思维,集合了smd和cob的优点,这将是cob封装的前奏。

3、mini led巨量转移

相对于micro led的巨量转移技术,mini led的芯片尺寸较大,因此转移难度相对较小,结合巨量转移和cob封装技术,可以有效提升miniled的生产周期,目前uniqarta的激光转移技术,可以透过单激光束或者是多重激光束的方式做移转,实现每小时转移约1400万颗130x160微米的led芯片。

4、tft背板

如果要在画面现实效果上与oled竞争,mini led背光+lcd必须做到顶级的hdr才行,也就是localdimming背光源的调光分区数(localdimming zones)必须要数百区甚至数千区才足够,但是若以传统的led背光源驱动电路架构,这样的想法会因组件使用过多,而牺牲成本及轻薄设计。有鉴于此,群创提出使用主动式矩阵tft电路来驱动的am miniled架构。

5、柔性基板

mini led背光一般是采用直下式设计,通过大数量的密布,从而实现更小范围内的区域调光,由于其设计能够搭配柔性基板,配合lcd的曲面化也能够在保证画质的情况下实现类似oled的曲面显示,但是由于miniled数量众多,产生热量巨大,而柔性基板的耐热性往往较差,因此研发具有高耐热性的柔性基板也将是未来的技术趋势之一。

随着led芯片成本的下降和技术的进步,再加上最近led照明行业增长乏力,国内外led芯片和封装巨头纷纷开始寻找新的市场增长点,mini&micro led作为市场前景广阔的新技术,近两年尤其受关注,micro led目前因为存在技术路线不确定和成本较高的原因,短时间内难以大规模商业化,而miniled作为小间距led产品的延伸和micro led的前奏,已经开始在lcd背光和rgb显示产品开始出货,现阶段已经量产出货的p0.9的mini led因为所使用的芯片、设备、制程均是承接至小间距led显示屏,因此有效保证产品的高性价比和量产可行性。

mini led的背光产品主要集中在100寸以下的显示,应用领域包括电视、手机、电竞、车载领域,主要竞争对手是oled;显示产品则是涉及100寸以上的显示,应用领域在商业显示、超大电视,竞争对手则是小间距显示、投影、dlp、lcd拼接等;

虽然mini led的背光和显示产品均已开始小批量出货,但是产品主要集中在p0.9-0.7,p0.7以下的产品还处于技术开发阶段,mini led在持续缩小间距的过程中,还面临芯片、封装、驱动ic、背板等诸多难题,以上是ggii对目前mini led技术难点的梳理。文章出自:搜狐科技

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计