Xu hướng tương lai của Màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ
Trong ba năm qua, nguồn cung và doanh số bán hàng của màn hình lớn LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ đã duy trì tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trên 80%. Mức tăng trưởng này không chỉ đứng trong số các công nghệ hàng đầu trong ngành công nghiệp màn hình lớn hiện nay mà còn ở tốc độ tăng trưởng cao của ngành công nghiệp màn hình lớn. Sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường cho thấy sức sống tuyệt vời của công nghệ LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ.
COB: Sự trỗi dậy của các sản phẩm "Thế hệ thứ hai"
Màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ sử dụng công nghệ đóng gói COB được gọi là màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ "thế hệ thứ hai". Kể từ năm ngoái, loại sản phẩm này đã cho thấy xu hướng tăng trưởng thị trường tốc độ cao và đã trở thành lộ trình "lựa chọn tốt nhất" cho một số thương hiệu tập trung vào các trung tâm chỉ huy và điều phối cao cấp.
SMD, COB đến MicroLED, Xu hướng tương lai cho Màn hình LED có khoảng cách lớn
COB là viết tắt của ChipsonBoard (Chip trên bảng mạch). Công nghệ sớm nhất bắt nguồn từ những năm 1960. Đây là một "thiết kế điện" nhằm mục đích đơn giản hóa cấu trúc đóng gói của các linh kiện điện tử siêu nhỏ 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 ban đầu được hàn trực tiếp trên bảng mạch và được phủ 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 khoảng cách điểm ảnh nhỏ. Cái trước xem xét các ưu điểm làm mát do công nghệ COB mang lại, trong khi cái sau không chỉ tận dụng tối đa các ưu điểm về độ ổn định của COB trong việc làm mát sản phẩm mà còn đạt được sự độc đáo trong một loạt các "hiệu ứng hiệu suất".
Những lợi ích của việc đóng gói COB trên màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ bao gồm: 1. Cung cấp một nền tảng làm mát tốt hơn. Vì gói COB là một tinh thể hạt trực tiếp tiếp xúc gần với bảng PCB, nó có thể tận dụng tối đa "diện tích bề mặt" để đạt được dẫn nhiệt và tản nhiệt. Mức tản nhiệt là yếu tố cốt lõi quyết định độ ổn định, tỷ lệ khuyết tật điểm và tuổi thọ của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ. Một cấu trúc tản nhiệt tốt hơn tự nhiên có nghĩa là độ 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, v.v. đều được niêm phong hoàn toàn. Những lợi ích của một cấu trúc kín là rõ ràng - ví dụ, độ ẩm, va đập, hư hỏng do ô nhiễm và dễ dàng làm sạch bề mặt của thiết bị.
3. Gói COB có thể được thiết kế với các tính năng "quang học hiển thị" độc đáo hơn. Ví dụ, cấu trúc đóng gói của nó, sự hình thành của vùng vô định hình, có thể được phủ bằng vật liệu hấp thụ ánh sáng đen. Điều này làm cho sản phẩm gói COB thậm chí còn tốt hơn về độ tương phản. 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 hóa của các hạt điểm ảnh và cải thiện những nhược điểm về kích thước hạt sắc nét và độ sáng chói của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ thông thường.
4. Hàn tinh thể đóng gói COB không sử dụng quy trình hàn lại 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 dễ vỡ không phải chịu nhiệt độ cao vượt quá 240 độ. Quá trình nhiệt độ cao là điểm mấu chốt của các điểm chết và đèn chết LED có khoảng cách nhỏ, đặc biệt là đèn chết hàng loạt. Khi quá trình gắn khuôn hiển thị đèn chết và cần được sửa chữa, "hàn lại nhiệt độ cao thứ cấp" cũng sẽ xảy ra. Quá trình COB loại bỏ hoàn toàn điều này. Đây cũng là chìa khóa để 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". Đầu tiên là vấn đề chi phí. Quy trình COB tốn kém hơn quy trình gắn trên bề mặt. Điều này là do quy trình COB thực sự là một giai đoạn đóng gói và gắn trên bề mặt là tích hợp cuối cùng. Trước khi quy trình gắn trên 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 góc độ kinh doanh màn hình LED. Tuy nhiên, nếu so sánh "gói đèn và tích hợp cuối cùng" của quy trình gắn trên bề mặt với quy trình COB, sự thay đổi chi phí là đủ chấp nhận được và có xu hướng chi phí giảm khi độ ổn định của quy trình và sự phát triển quy mô ứng dụng.
Thứ hai, tính nhất quán về mặt hình ảnh của các sản phẩm đóng gói COB yêu cầu các điều chỉnh kỹ thuật muộn. Bao gồm tính nhất quán về 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 chuỗi công nghiệp và mức độ điều chỉnh sau đó. Tuy nhiên, nhược điểm này là vấn đề về "kinh nghiệm mềm". Thông qua một loạt các tiến bộ công nghệ, hầu hết các công ty trong ngành đã nắm vững các công nghệ chính để duy trì tính nhất quán về mặt hình ảnh của sản xuất quy mô lớn.
Thứ ba, việc đóng gói COB trên các sản phẩm có khoảng cách điểm ảnh lớn làm tăng đáng kể "độ phức tạp 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 lớn hơn, COB sẽ mang lại sự gia tăng chi phí đáng kể hơn. - Điều này cũng giống như quy trình gắn trên bề mặt không thể thay thế hoàn toàn màn hình LED, bởi vì trong các sản phẩm p5 trở lên, độ phức tạp của quy trình gắn trên bề mặt dẫn đến tăng chi phí. Quy trình COB trong tương lai cũng sẽ được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm có khoảng cách P1.2 trở xuống.
Chính vì những ưu điểm và nhược điểm trên của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ đóng gói COB mà: 1. COB không phải là lựa chọn lộ trình sớm nhất cho màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ. Bởi vì LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ đang dần tiến triển từ sản phẩm có khoảng cách lớn, nó chắc chắn sẽ kế thừa công nghệ và năng lực sản xuất trưởng thành của quy trình gắn trên bề mặt. Điều này cũng hình thành mô hình mà ngày nay LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ gắn trên bề mặt chiếm phần lớn thị trường màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ.
2. COB là một "xu hướng tất yếu" để màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ chuyển đổi hơn nữa sang các khoảng cách nhỏ hơn và các ứng dụng trong nhà cao cấp hơn. Bởi vì, ở mật độ điểm ảnh cao hơn, tỷ lệ đèn chết của quy trình gắn trên bề mặt trở thành "vấn đề khuyết tật sản phẩm hoàn thiện". Công nghệ COB có thể cải thiện đáng kể hiện tượng đèn chết của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ. Đồng thời, trong thị trường trung tâm chỉ huy và điều phối 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 là lợi thế của công nghệ COB.
Do đó, kể từ năm 2016, sự phát triển nhanh chóng của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ đóng gói COB có thể được coi là sự kết hợp của "khoảng cách nhỏ hơn" và "thị trường cao cấp hơn". Hiệu suất thị trường của quy luật này là các công ty màn hình LED không tham gia vào thị trường của các trung tâm chỉ huy và điều phối ít quan tâm đến công nghệ COB; các công ty màn hình LED chủ yếu tập trung vào thị trường của các trung tâm chỉ huy và điều phối 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 hiển thị LED đã trải qua ba giai đoạn: in-line, gắn trên bề mặt, COB và hai cuộc cách mạng. Từ in-line, gắn trên bề mặt, đến COB có nghĩa là khoảng cách nhỏ hơn và độ phân giải cao hơn. Quá trình tiến hóa này là sự tiến bộ của màn hình LED và nó cũng đã phát triển ngày càng nhiều thị trường ứng dụng cao cấp. Vậy liệu loại hình tiến hóa công nghệ này có tiếp tục trong tương lai không? Câu trả lời là có.
Màn hình LED từ in-line đến bề mặt của những thay đổi, chủ yếu là quy trình tích hợp và thông số kỹ thuật gói hạt đèn thay đổi. Những lợi ích của sự thay đổi này chủ yếu là khả năng tích hợp bề mặt cao hơn. Màn hình LED trong giai đoạn khoảng cách điểm ảnh nhỏ, từ quy trình gắn trên bề mặt đến các thay đổi quy trình COB, ngoài quy trình tích hợp và các thay đổi thông số kỹ thuật gói, quy trình tích hợp và đóng gói COB là quá trình tái phân đoạn toàn bộ chuỗi công nghiệp. Đồng thời, quy trình COB không chỉ mang lại khả năng kiểm soát khoảng cách nhỏ hơn mà còn mang lại trải nghiệm thoải mái và độ tin cậy về mặt hình ảnh 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 thế hệ trước của nó, màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ quy trình COB, khái niệm MicroLED không phải là sự thay đổi trong công nghệ tích hợp hoặc đóng gói, mà nhấn mạnh vào "thu nhỏ" các tinh thể hạt đèn.
Trong các sản phẩm màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ mật độ điểm ảnh cực cao, có hai yêu cầu kỹ thuật độc đáo: Thứ nhất, mật độ điểm ảnh cao, bản thân nó đòi hỏi kích thước đèn nhỏ hơn. Công nghệ COB đóng gói trực tiếp các hạt tinh thể. So với công nghệ gắn trên bề mặt, các sản phẩm hạt đèn đã được đóng gói đã được hàn. Tự 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 có khoảng cách nhỏ hơn. Thứ hai, mật độ điểm ảnh cao hơn cũng có nghĩa là mức độ sáng cần thiết của mỗi điểm ảnh giảm đi. Màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh cực nhỏ, chủ yếu được sử dụng cho khoảng cách xem trong nhà và gần, có yêu cầu riêng về độ sáng, đã giảm từ hàng nghìn lumen trong màn hình ngoài trời xuống dưới một nghìn, hoặc thậm chí hàng trăm lumen. Ngoài ra, sự gia tăng số lượng điểm ảnh trên một đơn vị diện tích, việc theo đuổi độ sáng phát quang của một tinh thể đơn lẻ sẽ giảm.
Việc sử dụng cấu trúc vi tinh thể của MicroLED, đó là 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 phạm vi đèn LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ chính thống hiện tại), cũng đáp ứng các đặc điểm của các hạt tinh thể có độ sáng thấp hơn với các yêu cầu về mật độ điểm ảnh cao hơn. Đồng thời, chi phí của màn hình LED phần lớn bao gồm hai phần: quy trình và chất nền. Màn hình LED vi tinh thể nhỏ hơn có nghĩa là tiêu thụ ít vật liệu chất nền hơn. Hoặc, khi cấu trúc điểm ảnh của màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ có thể được đáp ứng đồng thời bởi các tinh thể LED kích thước lớn và kích thước nhỏ, việc áp dụng sau có nghĩa là chi phí thấp hơn.
Tóm lại, những lợi ích trực tiếp của MicroLED đối với màn hình lớn LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ bao gồm chi phí vật liệu thấp hơn, hiệu suất thang độ xám cao, độ sáng thấp hơn và hình học nhỏ hơn.
Đồng thời, MicroLED có một số ưu điểm bổ sung cho màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ: 1. Các hạt tinh thể nhỏ hơn có nghĩa là diện tích phản xạ của vật liệu tinh thể đã giảm đáng kể. Màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ như vậy có thể sử dụng vật liệu và kỹ thuật hấp thụ ánh sáng trên một diện tích bề mặt lớn hơn để tăng cường hiệu ứng thang độ xám đen và tối của màn hình LED. 2. Các hạt tinh thể nhỏ hơn để lại nhiều không gian hơn cho thân màn hình LED. Các không gian cấu trúc này có thể được sắp xếp với các thành phần cảm biến khác, cấu trúc quang học, cấu trúc tản nhiệt, v.v. 3. Màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ của công nghệ MicroLED kế thừa 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 có khoảng cách điểm ảnh nhỏ thông thường và màn hình LED đóng gói COB thông thường, nhược điểm chính của MicroLED là "một quy trình đóng gói công phu hơn". Ngành công nghiệp gọi đây là "một lượng lớn công nghệ chuyển giao". Tức là, hàng triệu tinh thể LED trên một tấm wafer và hoạt động tinh thể đơn lẻ sau khi tách không thể hoàn thành một cách cơ học đơn giản mà cần có thiết bị và quy trình chuyên dụng.
Cái sau cũng là "không có nút thắt cổ chai" trong ngành MicroLED hiện tại. Tuy nhiên, không giống như màn hình MicroLED siêu mịn, mật độ siêu cao được sử dụng trong VR hoặc màn hình điện thoại di động, MicroLED lần đầu tiên được sử dụng cho màn hình LED có khoảng cách lớn mà không có giới hạn "mật độ điểm ảnh". Ví dụ, không gian điểm ảnh của mức P1.2 hoặc P0.5 là một sản phẩm mục tiêu dễ "đạt được" hơn đối với công nghệ "chuyển giao khổng lồ".
Để đối phó với vấn đề về một lượng lớn công nghệ chuyển giao, tập đoàn doanh nghiệp Đài Loan đã tạo ra một giải pháp thỏa hiệp, cụ thể là màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ thế hệ 2.5: MiniLED. Các hạt tinh thể MiniLED lớn hơn so với MicroLED truyền thống, nhưng vẫn chỉ bằng một phần mười của các tinh thể màn hình LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ thông thường hoặc một vài chục. Với sản phẩm MiNILED giảm 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 LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ và màn hình lớn, 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 đến COB đến MicroLED, ngành công nghiệp LED có khoảng cách điểm ảnh 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 tay nghề kiểm tra "Thử nghiệm cuối cùng" của các nhà sản xuất ngành LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ
Các sản phẩm màn hình LED từ đường dây, bề mặt đến COB, sự cải tiến liên tục của nó về mức độ tích hợp, tương lai của các sản phẩm màn hình lớn MicroLED, công nghệ "chuyển giao khổng lồ" thậm chí còn khó khăn hơn.
Nếu quy trình in-line là một công nghệ gốc có thể được hoàn thành bằng tay, thì quy trình gắn trên bề mặt là một quy trình phải được sản xuất bằng máy móc và công nghệ COB cần được hoàn thành trong một môi trường sạch, một hệ thống tự động hóa hoàn toàn và được điều khiển bằng 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 thao tác chuyển giao thiết bị điện tử "tối thiểu". Độ khó được nâng cấp hơn nữa, liên quan đến kinh nghiệm sản xuất ngành bán dẫn phức tạp hơn.
Hiện tại, một lượng lớn công nghệ chuyển giao mà MicroLED đại diện thể hiện sự quan tâm và nghiên cứu và phát triển của các công ty khổng lồ quốc tế như Apple, Sony, AUO và Samsung. Apple có một màn hình mẫu của các sản phẩm hiển thị có thể đeo được và Sony đã đạt được sản xuất hàng loạt màn hình lớn LED có khoảng cách 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 hiển thị OLED.
Trong sự tiến bộ thế hệ này của màn hình LED, xu hướng tăng dần độ khó của quy trình có những ưu điểm: ví dụ, tăng ngưỡng ngành, ngăn chặn nhiều đối thủ cạnh tranh về giá vô nghĩa hơn, tăng sự tập trung của ngành và làm cho các công ty cốt lõi của ngành "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. Đó là, ngưỡng cho các thế hệ công nghệ nâng cấp mới, ngưỡng cho tài trợ, ngưỡng cho khả năng nghiên cứu và phát triển cao hơn, chu kỳ hình thành phổ biến cần thiết 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 các công ty khổng lồ quốc tế hơn là sự phát triển của các công ty đổi mới địa phương.
Bất kể sản phẩm LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ cuối cùng có thể trông như thế nào, những tiến bộ công nghệ mới luôn đáng để chờ đợi. Có nhiều công nghệ có thể được khai thác trong kho tàng công nghệ của ngành LED: không chỉ COB mà còn cả công nghệ flip-chip; không chỉ MicroLED mà còn cả tinh thể QLED hoặc các vật liệu khác.
Tóm lại, ngành công nghiệp màn hình lớn LED có khoảng cách điểm ảnh nhỏ là một ngành tiếp tục đổi mới và tiến bộ công nghệ.