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Mini RGB直顯助推未來顯示產業變革

自2020年Mini LED直顯逐漸量產,并應用于監控指揮、高清演播、高端影院、辦公顯示、會議交互、虛擬現實等領域,Mini RGB(直顯)越來越受到市場重視,今年已經有部分LED屏企宣布在Mini RGB產品上實現量產,因此,行業普遍認為2021年是Mini LED正式商用放量元年。Mini LED主要分為兩條技術路線:一條是Mini背光,另一條是Mini直顯。而在直接顯示領域,Mini RGB(直顯)有何過“屏”之處,Mini RGB與Mini背光哪個更具“錢”景?未來Mini RGB能否占據市場主流?


   不同于Mini LED背光,Mini RGB是將RGB LED燈珠直接作為顯示像素點,以此提供成像的基本單位,從而實現圖像顯示。Mini RGB具有自發光、更薄、色域更廣、對比度更高、壽命長、可靠性更高,壽命更長等優點。而Micro LED顯示產品商業化應用量產仍需要較長時間,在Micro LED技術成熟前,Mini LED作為過渡方案應運而生。此外,Mini LED直顯作為下一代新型顯示技術Micro LED的前哨站,在技術難度上更高,直接筑高了Mini RGB產品成本。


   Mini RGB幾種技術路線分析


   COB封裝


   Mini RGB封裝技術主要以COB技術和IMD技術為主。COB技術是直接將LED裸芯片封裝到PCB基板上,再對每個單元進行整體模封;而IMD技術則是將多組(兩組、四組或六組)RGB燈珠集成封裝在一個小單元。


   自2016年COB封裝引起關注以來,潛心研究Mini/Micro LED技術發展并結合COB封裝技術在LED顯示行業內蔚然成風。隨著我國超高清視頻產業規模市場的爆發,用戶對LED顯示屏超高清畫質的要求越來越嚴苛,5G+8K技術助推Mini LED產品走向市場化,加快LED屏企對更小點間距的開發。因為PCB板等材料使得物料成本增加,P1.0以下模組開發受限,工藝流程復雜使得工藝成本增加,為了克服這一難題,COB封裝技術在LED顯示屏領域得以大展身手。再加上COB封裝具有低功率、散熱效果好、高飽和度、高分辨率、屏幕尺寸無限制等優點,正裝COB和倒裝COB產品在市場上越來越受歡迎。


   然而,對于采用倒裝COB技術的LED顯示屏,其最主要的難點在于制造工藝和產線設備布局與傳統分立器件的企業差異極大。它需要整合芯片、封裝、顯示全產業鏈的環節,除了成本投入巨大以外,在各個環節面臨的核心技術難點也需要企業去逐個進行突破。這不僅限制了企業的產能,同時也拉長了產品技術的更新周期。而產品良率不足、墨色一致性不高、死燈維修成本高、模塊色差等問題,仍舊是困擾LED顯示行業的痛點,亟待突破瓶頸。


   目前COB的產業鏈正在逐步建立完善起來,COB產品單位面積的成本比SMD高,未來隨著COB顯示封裝產業鏈逐漸成熟,COB顯示封裝市占率將快速提升,成本也會逐漸降下來。此外,COB沒有單燈尺寸限制和貼片技術限制,點間距可以做到更小,在Mini LED應用中,COB封裝具有更高的可靠性和穩定性,更容易實現超小間距顯示,因此,COB封裝是Mini RGB的未來發展技術趨勢之一。隨著COB技術的不斷成熟,希達電子倒裝COB已經突破到0.4mm的Mini LED界限,PCB板墨色一致性和光學一致性得到不斷提升,COB技術必將在Mini RGB領域發揮“助推劑”的作用。


   IMD封裝


   目前市場上小間距封裝主流工藝除COB封裝工藝外,還有IMD集成封裝工藝,IMD 封裝是SMD 與COB 的折中技術,即將兩個及以上的像素結構集合在一個封裝單元里。IMD可看成一個小的COB,所面臨挑戰和COB封裝技術類似,但難度有所降低。IMD工藝上雖然沿用的是表貼工藝,但是結合了SMD、COB的優點。目前以四合一技術應用最為成熟,IMD“四合一”即一個封裝結構中有四個基本像素結構,其本質上依然是四個由12顆RGB-LED芯片合成的“燈珠”?!八暮弦弧盠ED模組采用的是正裝的芯片,隨著封裝廠家對芯片做出更多的要求,“六合一”“八合一”甚至“N合一”等各種方案也在向市場推出。


   2018年,隨著IMD封裝的異軍突起,迅速受到了市場的追捧,Mini LED IMD是在傳統SMD成熟工藝基礎上巧妙創新的產物,良率高,產品的穩定性和可靠性也大幅提升。IMD 繼承傳統SMD 優勢,產業鏈友好,為目前 Mini LED 直顯主流方案,經過三年的發展,IMD封裝的微間距產品可以做到0.9mm,隨著間距不斷縮小,IMD方案存在一定的物理極限,P0.7mm以下間距的產品基本難以實現量產。

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   當小間距產品進入P0.X時代時,基于分立器件(NPP)的小間距產品劣勢開始逐漸顯露出來。IMD可以對器件進行波長、亮度精挑細選,并且不同模具出來的器件在編帶前得到了均勻分散,有效避免了封裝時細微差異導致貼板后出現局部色差,因此色彩一致性更好。COB的封裝形式決定了其無法對模組中的每一單元像素進行分光分色,不同批次的膠水、不同批次的板厚、不同時期的配比、液態高溫流動性,都或多或少存在微小差異。IMD技術提升了應用端貼裝效率,提升芯片RGB的封裝可靠性。COB技術投入資金大,成本高,使得很多顯示屏企業望而卻步,一直不敢重金投入COB市場。目前,IMD方案應用較廣,COB方案雖然性能領先但技術難度較大,未來發展前景廣闊。

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   現階段,相比COB技術,RGB顯示市場上采用IMD技術的廠商占多數,但是也存在性能缺陷的問題??偟膩碚f,技術難題在不斷突破,Mini LED 顯示行業正在努力實現Micro LED的技術目標,不管是COB技術還是IMD技術,各技術路線的關鍵在于快速降本并實現量產。隨著小間距市場的爆發,市場對超高清技術的需求提升,COB封裝和IMD封裝兩種不同技術路線的封裝形式,都將為小間距改良方案做出有利探索。


   除了采用COB、IMD這兩種傳統主流技術之外,還有一些企業采用了與眾不同的技術路線,來豐富和發展Mini RGB。


   COG方案


   利亞德在Mini RGB上正在積極研究玻璃基板技術(COG玻璃基封裝技術是指將LED芯片直接固晶到玻璃基板,利用TFT驅動實現顯示),并與TCL華星強強聯合共同研發COG模式的Mini LED直顯產品;還有京東方積極布局MLED產品,以打造主動式驅動、COG為核心,大力發展COG(玻璃基)Mini LED產品,并且可根據客戶需求,提供不同工藝、類型和成本的Mini RGB產品和解決方案,京東方前不久對外宣布玻璃基MLED直顯產品已經實現量產。


   COG方案采用玻璃基板,在平整度、線寬線距、耐熱方面具備天然優勢,可以滿足高精度拼接需求,成本上相較于PCB 基板,玻璃基板更便宜,COG玻璃基更具有得天獨厚的優勢。由于材料本身限制,PCB 基板散熱性相對較弱,在穩定性和精度性方面無法滿足于新興顯示產品的要求,但PCB 基板的技術發展更為成熟,供應鏈也相對完整,良率也遠遠高于COG玻璃基,目前在顯示市場滲透率更高。而玻璃基板在打孔、固膠、切割等環節易碎裂,相對來說產業的成熟度較低,現階段玻璃基Mini LED 產品良率要遠遠低于PCB 基Mini LED 產品。且尺寸越大的玻璃基板越易碎,導致生產良率較低,因此在中大尺寸領域,PCB基板占據優勢。而COG玻璃基板具有極大的潛在價值,相信COG在解決技術上的良率問題后,有望具備性價比優勢,在Mini RGB市場占有一席之地。


   巨量轉移技術


   值得注意的是,中麒光電采用自產芯片和自主研發的Micro LED巨量轉移技術(巨量轉移指的是通過某種高精度設備將大量Micro LED晶?;蚱骷D移到目標基板上或者電路上)應用到Mini LED產品中,解決Mini RGB的痛點。中麒光電在設備精密度、制程良率、制程時間、制程技術、檢測方式、可重復性、加工成本等七大要素做了努力,目前實現了99.99%的巨量轉移良率。在巨量轉移技術的加持下,在保證顯示屏高顯示效果的情況下,Mini RGB巨量轉移技術使得P1.0以下產品進一步普及,也給生產成本帶來了下降空間。


   總的來說,Mini LED技術難題正在有條不紊的被攻克,相對于Micro LED的巨量轉移技術,Mini LED的芯片尺寸較大,因此轉移難度相對較小,結合巨量轉移和COB封裝技術,得益于LED小間距滲透率逐步提升以及LED顯示屏成本的下降,可以有效提升Mini RGB的量產周期,Mini RGB產業爆發或許即將到來。


   Mini RGB直顯市場應用


   Mini RGB市場


   Mini RGB直顯主要應用領域為商顯市場,如電影院顯示、交通顯示控制大廳、租賃顯示、體育場館顯示等以及公共顯示領域的拼接電視墻等。Mini直顯市場潛力巨大,市場空間遠高于Mini背光市場,但Mini直顯在技術成熟度仍有較大提升空間,因此很多LED顯示上下游企業紛紛布局Mini RGB,著眼未來,以期在未來顯示市場扎穩腳跟。


   市場規模方面:目前Mini LED商業化應用已成熟,正在大規模普及,具有巨大的市場前景。相關機構報告顯示,2020年Mini LED全球市場規模達到0.61億美元,其中Mini LED市場正在快速成長,預計2023年全球市場規模將擴張至9.31億美元。到2024年,全球Mini/Micro LED市場規模將達42億美元。國內市場方面,2020年全國Mini LED市場規模大約為37.8億元,2026年市場規模將會達到431億元,2020年到2026年CAGR將達到50%。


   出貨面積方面:2019年全球LED小間距顯示屏市場出貨面積約為41萬平方米,同比2018年增長54%。預計2019-2023年年復合增速將到達34%,繼續保持高速增長。

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   LED顯示已在商用大屏推動數十年,小間距的興起與COB等技術的導入帶動了Mini RGB市場的迅速發展。從國際上看,蘋果、三星、索尼等大廠推出的Mini LED顯示屏也多是采用COB 技術路線。從國內面板巨頭BOE,華星2020年相繼推出采用COB 技術路線Mini/Micro LED屏,所謂眾人拾柴火焰高,這對于COB產業來說,將是一個利好趨勢。在LED顯示產業鏈各環節龍頭廠商大力推進下,Mini RGB作為新一代顯示技術方案正在快速滲透下沉,市場規模迅速提升,而Micro LED受限于微縮制程、巨量轉移等技術瓶頸,在技術、行業及周期上短期內難以實現商業化,未來幾年Mini LED市場需求有望迎來爆發。


   值得一提的是,Mini RGB直顯產品,在110英寸以上超大尺寸領域具有巨大的應用優勢,而Mini LED背光產品在110英寸以下占據優勢,Mini RGB與Mini LED背光產品在商用領域形成良好的互補。此外,有業內人士表示,若Micro LED技術遲遲無法取得突破,Mini RGB則是非暫時性的過渡技術,很有可能“鳩占鵲巢”,真正成為下一代顯示技術的主流。當下加快Mini LED直顯產品的應用進程,迅速降低成本、提高產品良率已經迫在眉睫!


   技術永遠是為市場服務,整體來看,Mini LED既有對存量市場的替代,也有增量市場可挖掘。Mini LED成為LED顯示發展新周期已經到來,Mini RGB直顯產業鏈已具備關鍵技術、量產、產品良率的條件。而Mini RGB各項技術,無論是COB、IMD等主流技術,還是COG等技術,仍將在直顯市場上激烈競爭廝殺,最終哪種技術能笑到最后,仍有待市場校驗。未來,Mini RGB上下游之間產品附加值更多,行業整合度更加明顯,對創新型顯示技術要求也越來越高,若要笑傲“屏”湖,Min RGB必須加強修煉自身“內功”,加大研發投入,強化技術革新,方能繼續扮演引領Mini/Micro LED邁向商用化征程的關鍵角色。


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