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小間距LED的自然延伸 實現mini LED的關鍵技術
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集邦諮詢LED研究中心(LEDinside)資料顯示,隨著LED顯示幕於租賃市場、HDR市場應用、零售百貨、會議室市場需求增加,2022年全球LED顯示幕市場規模將達到93.49億美金,預估2018~2022年複合成長率為12%。其中,2018年室內小間距市場規模成長至19.97億美金,年成長高達39%,主要動力來自於超小間距趨勢持續發酵,預計其2018~2022年複合成長率將達28%。
從2018年中國大陸小間距LED銷售結構來看,1.0以下間距的銷售額占比快速增長,大幅提升5.8個百分點。標誌著小間距LED顯示幕市場正快速向超小間距及mini LED過渡。
與傳統DLP顯示方式相比,mini LED顯示技術具有無縫拼接、高畫質、應用場景靈活等特點。DLP背投技術體積與重量過大、壽命短、對比度不足、易白屏、伴有灼傷現象等,這些短板不容小覷。相比之下,小間距及mini LED所具備的高亮度、高色彩飽和度、高對比、高解析度、體積輕薄、壽命長等優良特徵,廣泛受到客戶的青睞。
目前mini LED顯示幕已經開始逐步的應用于交通管理指揮中心,安防監控中心等政府採購專案;未來,隨著其滲透率的進一步提升,室內商業顯示等更為廣闊的應用市場同樣值得期待。
2018年全年商用顯示市場整體規模達766.4 億,同比增長率達39.1%,其中小間距及mini LED市場規模貢獻68.4億。鑒於商顯市場較大的體量以及小間距及mini LED較低的滲透率,蓬勃發展的商業顯示市場將會是推動mini LED顯示幕行業快速發展的重要力量。
mini LED作為小間距LED產品的延伸和Micro LED的前奏,雖然在2018年獲得較大突破,並在2019年迎來量產,但是在持續發展的過程中,仍面臨來自晶片、封裝、驅動IC、巨量轉移等諸多方面的新技術挑戰。
晶片端關鍵技術
晶片尺寸微縮:在終端市場超薄的要求下, miniLED的晶片需要微縮化。由於將傳統LED晶片尺寸微縮到100μm到200μm,因此對晶片生產過程中的光刻和蝕刻要求更高,焊接面的平整度、電極結構的設計、易焊接性以及對焊接參數的適應性、封裝寬容度都是晶片設計的難點與重點。
紅光倒裝晶片:目前mini LED大多採用倒裝結構,主要因為倒裝晶片無需打線,適合超小空間排列。雖然藍綠光倒裝LED晶片生產較為成熟,但是紅光倒裝LED晶片技術難度高,需要進行襯底轉移(不同于藍綠光的藍寶石襯底,紅光晶片砷化鎵襯底不透明,做倒裝晶片需要轉移到透明襯底上),其轉移技術、良率控制極為關鍵。
封裝端關鍵技術
高效率固晶與貼片:由於mini LED尺寸的微縮化及晶片和燈珠單位面積使用量的巨大、排列的緊密,因此其對焊接面平整度、線路精度、焊接參數的適應性和封裝寬容度有更高的要求。傳統錫膏固晶容易導致晶片焊接漂移,孔洞率增大,對mini LED來說已經不再適用,目前使用更高精度固晶基板及固晶設備尤為關鍵。此外,由於mini LED精度要求在25um以下,因此傳統貼片機必須將貼片速度降低到原有貼片速度的30-50%。為了避免顯示幕生產效率的下降,未來能夠獲得更高效的貼片機是一個挑戰。
薄型化封裝:在背光領域,mini LED超薄化需求尤為重要,但當PCB厚度低於0.4mm時,在回流焊、Molding工藝中,由於樹脂基材與銅層熱膨脹系統不同,會誘發晶片虛焊,而Molding封裝過程中,封裝膠與PCB熱膨脹係數不同也會導致膠裂。
驅動IC關鍵技術
驅動控制與散熱:由於mini LED點間距較小,所用發光晶片尺寸小且數量多,使得驅動IC對電流的精准控制要求更高。此外,因為使用大量的驅動IC和LED晶片,這也導致散熱困難出現,而過多的熱量會損害顯示品質和產品的可靠性,因此高集成和低功耗的驅動IC將是顯示幕驅動IC的發展方向。
區域調光:在採用分區域調光方案時,背光模組面臨著分區亮度和均勻度、刷新頻率、背光光效、集成度、精細調光解析度提升等一系列技術門檻。

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