工業(yè)和信息化部、國(guó)家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)日前聯(lián)合印發(fā)《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2019-2022年)》，可見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)高清、超高清超大面積顯示產(chǎn)品的需求日益迫切，為新一代超高密度小間距LED顯示技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)千載難逢的發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)將新增近千億的市場(chǎng)空間。

　　一、COB小間距LED顯示技術(shù)發(fā)展綜述

　　長(zhǎng)春希達(dá)電子技術(shù)有限公司首創(chuàng)開(kāi)發(fā)的COB(集成三合一)小間距LED顯示產(chǎn)品，從2005年開(kāi)始進(jìn)行前沿創(chuàng)新探索，2007年完成首臺(tái)樣機(jī)。中央電視臺(tái)2007年11月16日新聞聯(lián)播報(bào)道《世界首臺(tái)LED“集成三合一”顯示屏在我國(guó)誕生》(圖1);2008年《2008科學(xué)發(fā)展報(bào)告》介紹了高清晰LED全彩色集成三合一顯示屏，使中國(guó)第一次站在世界LED顯示領(lǐng)域的最前沿;2014年進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用;伴隨COB技術(shù)的不斷完善以及市場(chǎng)對(duì)COB技術(shù)的逐漸認(rèn)可，2017年希達(dá)電子作為牽頭單位，承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)(指南6.5)超高密度小間距LED顯示關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用示范，項(xiàng)目結(jié)題時(shí)，將實(shí)現(xiàn)0.5-0.8mm點(diǎn)間距COB LED顯示的技術(shù)突破，為國(guó)家重大項(xiàng)目需求提供產(chǎn)品支撐，這是科技部新興顯示領(lǐng)域唯一的小間距LED顯示項(xiàng)目;2019年小間距已經(jīng)成為顯示屏行業(yè)新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)，伴隨COB技術(shù)的持續(xù)升溫，該技術(shù)對(duì)行業(yè)市場(chǎng)格局的影響也已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)小間距LED顯示屏來(lái)說(shuō)，COB是超高密度小間距的未來(lái)，同時(shí)也是超高密度小間距顯示屏發(fā)展的必然趨勢(shì)，LED顯示業(yè)內(nèi)對(duì)此已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。

　　圖1 中央電視臺(tái)2007年11月16日新聞聯(lián)播報(bào)道

　　COB封裝引入顯示屏行業(yè)已有幾年時(shí)間，但擁有COB技術(shù)的顯示屏企業(yè)卻非常的少。主要原因是COB封裝對(duì)技術(shù)、設(shè)備和資金的要求非常高，絕大多數(shù)中小企業(yè)沒(méi)有足夠的實(shí)力去進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)與生產(chǎn)。而擁有先進(jìn)設(shè)備和充足資金的大型企業(yè)，又因無(wú)法繞過(guò)相關(guān)的專(zhuān)利問(wèn)題，對(duì)COB技術(shù)的態(tài)度謹(jǐn)小慎微。新進(jìn)加入COB技術(shù)的企業(yè)雖有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，可以走捷徑，但想要越過(guò)現(xiàn)有專(zhuān)利走一條新路子還是比較困難。

　　任何一項(xiàng)新技術(shù)的推廣與普及，都不可能僅靠少數(shù)幾家廠(chǎng)商就可以做到，而必須由行業(yè)中大多數(shù)的企業(yè)共同完成，形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈。隨著COB技術(shù)的逐漸升溫，開(kāi)始進(jìn)行COB研究的企業(yè)越來(lái)越多，從目前的發(fā)展趨勢(shì)看， COB技術(shù)在未來(lái)兩三年就能形成一定的市場(chǎng)規(guī)模。

　　二、SMD小間距LED顯示技術(shù)瓶頸

　　小間距LED顯示屏從封裝實(shí)現(xiàn)方式上可以分為SMD技術(shù)路線(xiàn)和COB技術(shù)路線(xiàn)。SMD技術(shù)路線(xiàn)，即已經(jīng)普及化應(yīng)用的表貼LED技術(shù)。這一技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是繼承了傳統(tǒng)間距LED顯示屏的全部工程工藝特點(diǎn)，中上游市場(chǎng)高度成熟，但隨著用戶(hù)對(duì)超高清、高可靠性顯示產(chǎn)品的需求逐步提高，SMD技術(shù)在小間距顯示領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸，主要原因如下：

　　1、間距尺寸的局限，使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)更小間距的產(chǎn)品，因此無(wú)法滿(mǎn)足超高清顯示應(yīng)用。目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)比較成熟的SMD發(fā)光管尺寸是1010封裝，單燈1010封裝SMD技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)1.2mm點(diǎn)間距以上產(chǎn)品，2019年荷蘭ISE展上，90%的傳統(tǒng)SMD廠(chǎng)商不再推廣1.2mm以下單燈SMD產(chǎn)品，從展品趨勢(shì)分析，單燈SMD技術(shù)在1.2mm以下點(diǎn)間距無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的批量化供貨產(chǎn)品。

　　2、SMD小間距顯示產(chǎn)品被用戶(hù)廣泛詬病的是使用過(guò)程中遇到的大量可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。SMD封裝氣密性、防護(hù)性差，導(dǎo)致死燈、毛毛蟲(chóng)等可靠性問(wèn)題偏多;燈珠焊盤(pán)焊接面積小，搬運(yùn)、安裝、使用中的磕碰極易損壞燈珠;燈珠焊盤(pán)裸露，干燥環(huán)境下人體觸碰屏幕，靜電的影響極易導(dǎo)致燈珠擊穿。

　　圖2 單燈SMD產(chǎn)品示意圖

　　目前市場(chǎng)出現(xiàn)N合1SMD(4合1、6合1)產(chǎn)品，是SMD技術(shù)路線(xiàn)的一個(gè)延伸，也是傳統(tǒng)SMD生產(chǎn)廠(chǎng)的一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品，這種產(chǎn)品仍是采用SMT技術(shù)進(jìn)行貼裝，使用0.9375mm4合1燈珠，燈珠邊緣與內(nèi)部焊點(diǎn)間距離約0.1mm，燈珠邊緣氣密性、焊腳裸露等核心問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決，產(chǎn)品可靠性問(wèn)題將在交付使用過(guò)程中再次暴露出來(lái)，沒(méi)有得到有效改善。通常條件下，燈珠之間需要保留0.25mm間隙，加上分立器件尺寸規(guī)格，基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)0.9mm以下批量供貨。同時(shí)，N合1的產(chǎn)品在顯示效果上顆粒感更強(qiáng)，在側(cè)視角離散性麻點(diǎn)嚴(yán)重。更重要的是，目前N合1SMD產(chǎn)品規(guī)格單一，只能實(shí)現(xiàn)固定少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)間距，工程顯示產(chǎn)品無(wú)法通過(guò)不同的點(diǎn)間距設(shè)計(jì)不同的箱體，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異性，滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化需求。

　　圖3 4合1SMD產(chǎn)品示意圖

　　圖4 4合1SMD模組實(shí)拍圖

　　GOB SMD產(chǎn)品通過(guò)特殊材料及工藝對(duì)常規(guī)SMD小間距LED顯示模組進(jìn)行表面灌膠處理，一定程度上解決了產(chǎn)品耐候性、防磕碰等問(wèn)題。目前GOB SMD大多使用1010封裝的SMD燈珠，能夠?qū)崿F(xiàn)1.5mm點(diǎn)間距以上產(chǎn)品，此種技術(shù)帶來(lái)的燈珠難以維修、模組變形、模塊墨色等問(wèn)題無(wú)法根本解決。

　　圖5 GOB SMD顯示屏黑屏實(shí)拍圖

　　N合1SMD(4合1、6合1)和GOB SMD這兩種產(chǎn)品是對(duì)目前單燈SMD的一種提升，但仍為SMD技術(shù)路線(xiàn)，無(wú)法突破SMD小間距發(fā)展的瓶頸，只是過(guò)渡產(chǎn)品。

　　三、COB小間距顯示產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　COB技術(shù)路線(xiàn)是以COB集成封裝的方式，取代了傳統(tǒng)表貼工藝和燈珠封裝。COB集成封裝技術(shù)是將LED發(fā)光芯片與基板通過(guò)特定方式實(shí)現(xiàn)固定和導(dǎo)電鍵合的集成封裝自發(fā)光顯示產(chǎn)品(圖6)。

　　圖6 SMD與COB技術(shù)路線(xiàn)的對(duì)比

　　COB技術(shù)路線(xiàn)不受SMD發(fā)光管封裝物理尺寸、支架、引線(xiàn)限制，可以突破SMD間距極限，實(shí)現(xiàn)更高像素密度，具備更靈活的點(diǎn)間距設(shè)計(jì)，從0.5mm至3.3mm區(qū)間，可以實(shí)現(xiàn)每0,1mm即有一款COB小間距產(chǎn)品。(圖7)，

　　圖7 不同產(chǎn)品形式的可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)間距

　　在可靠性方面，COB技術(shù)省去SMD發(fā)光管封裝過(guò)程、分光分色、編帶、貼片等工藝流程，縮短工藝路徑，提高產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。COB產(chǎn)品面板整體灌封，具有抗潮、防撞，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP54，沒(méi)有引腳裸露，防靜電擊穿，提高使用過(guò)程可靠性，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其平均失效率比SMD降低1個(gè)數(shù)量級(jí)，有效改善了SMD LED顯示屏可靠性與穩(wěn)定性的問(wèn)題。

　　圖8 COB與SMD封裝形式對(duì)比

　　圖9 COB-LED顯示屏表面IP54

　　COB技術(shù)實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)” 光源到“面” 光源的轉(zhuǎn)換，無(wú)像素顆粒感;對(duì)像素中心亮度能夠做到有效控制，降低光強(qiáng)輻射，抑制莫爾紋、眩光及刺目對(duì)視網(wǎng)膜的傷害，適合近距離、長(zhǎng)時(shí)間觀(guān)看，不易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，是近屏場(chǎng)景，例如會(huì)議、監(jiān)控、指控中心等最佳解決方案。

　　圖10 COB面光源技術(shù)對(duì)視覺(jué)顯示柔化舒緩

　　另外，COB在技術(shù)上涉及兩個(gè)非常重要的問(wèn)題：一是逐點(diǎn)校正技術(shù)，另一個(gè)就是單點(diǎn)維修。希達(dá)電子是國(guó)內(nèi)首家研制成功亮色度逐點(diǎn)一致化校正技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)校正技術(shù)的LED顯示屏廠(chǎng)家，也是在行業(yè)內(nèi)率先研制成功“LED集成三合一(COB)”產(chǎn)品的企業(yè)，在COB顯示屏發(fā)展方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了其他同行之前。同時(shí)，希達(dá)電子在專(zhuān)利方面的布局比較完整，在競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。與傳統(tǒng)表貼或直插LED顯示屏相比，業(yè)界絕大多數(shù)人認(rèn)為COB顯示屏在維護(hù)方面要比前二者更復(fù)雜，更難以維護(hù)，這其實(shí)是一種誤解，由于COB產(chǎn)品的防護(hù)性能相當(dāng)出色，售后維護(hù)其實(shí)沒(méi)有什么成本，只是客戶(hù)、集成商只能維修到PCB板部分，因此感覺(jué)維修工藝復(fù)雜，其實(shí)COB技術(shù)的可維修程度要比表貼更為優(yōu)秀。表貼產(chǎn)品壞了一個(gè)燈，維修后容易留下十分明顯的痕跡(圖11 )，而COB產(chǎn)品利用希達(dá)獨(dú)有的專(zhuān)利單點(diǎn)維修技術(shù)，則不存在這樣的問(wèn)題。

　　圖11 2019年荷蘭ISE展某國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商4合1制式顯示產(chǎn)品

　　四、倒裝LED COB小間距顯示產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　目前采用正裝LED發(fā)光芯片的COB技術(shù)路線(xiàn)，經(jīng)過(guò)近幾年的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)孕育，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)間距1.0mm以上規(guī)?；a(chǎn)，得到客戶(hù)的廣泛認(rèn)可。希達(dá)電子瞄準(zhǔn)世界前沿顯示技術(shù)、國(guó)家超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展、高端商業(yè)顯示及家庭應(yīng)用等需求，積極研發(fā)采用倒裝LED發(fā)光芯片的新一代COB小間距顯示產(chǎn)品，在<1.0mm超高密度超高清顯示、超高可靠性、近屏體驗(yàn)等方面近乎完美，引領(lǐng)超高密度小間距顯示的未來(lái)。倒裝LED COB產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)LED倒裝無(wú)引線(xiàn)芯片級(jí)封裝，主要有以下三大優(yōu)勢(shì)：

　　超高可靠性。

　　可靠性方面COB封裝LED顯示產(chǎn)品比SMD顯示產(chǎn)品高一個(gè)數(shù)量級(jí)，采用倒裝技術(shù)及工藝的COB顯示產(chǎn)品，又較前一代COB顯示屏高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　(1)正裝每個(gè)像素單元紅芯片1根金屬線(xiàn)2焊點(diǎn)、綠芯片2根金屬線(xiàn)4焊點(diǎn)、藍(lán)芯片2根金屬線(xiàn)4焊點(diǎn)，共計(jì)5根金屬線(xiàn)，10個(gè)焊接點(diǎn)，倒裝每個(gè)像素單元實(shí)際只需要6個(gè)金屬鍵合點(diǎn)，不但省掉焊線(xiàn)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，又有效的解決了由于焊線(xiàn)虛焊，斷線(xiàn)不良問(wèn)題，可靠性進(jìn)一步提升。

　　(2)電極與接板接觸面積大，不但提高焊接牢固性，同時(shí)LED芯片熱量直接通過(guò)焊點(diǎn)直接傳導(dǎo)到基板，降低結(jié)溫，提高器件壽命及色彩穩(wěn)定性[5]。

　　圖12 不同形式LED發(fā)光芯片示意圖

　　圖13 正裝LED COB與倒裝LED COB封裝形式對(duì)比

　　2、超高密度超高清顯示。

　　(1)COB封裝是真正的芯片級(jí)封裝，無(wú)需打線(xiàn)，從物理空間尺寸來(lái)看，COB封裝只有發(fā)光芯片尺寸限制，突破正裝芯片的點(diǎn)間距極限，可以實(shí)現(xiàn)更高密度的解決方案。

　　(2)正裝結(jié)構(gòu)的LED芯片,需要在p-GaN上鍍一層透明導(dǎo)電層使電流分布更均勻,而這一透明導(dǎo)電層會(huì)對(duì)LED發(fā)出的光產(chǎn)生部分吸收,且電極會(huì)遮擋住部分光,這就限制了LED芯片的出光效率。采用倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片,可以避開(kāi)p-GaN上透明導(dǎo)電層吸光和電極焊盤(pán)遮光的問(wèn)題,以此提高芯片亮度，亮度最高可達(dá)1000cd/m2 , 芯片面積在PCB板上占比更小，除發(fā)光芯片以外區(qū)域全部變成黑色，黑屏?xí)r更黑，可提高顯示屏的對(duì)比度。對(duì)比度最高可達(dá)10000：1以上，為HDR使用提供基本條件。可呈現(xiàn)更高的亮度和更高的對(duì)比度，

　　圖14 正裝LED COB與倒裝LED COB對(duì)比

　　3、近屏體驗(yàn)更佳

　　(1)由倒裝產(chǎn)品因?yàn)闆](méi)有打線(xiàn)，封裝層厚度進(jìn)一步降低(圖13)，可弱化模塊間的彩線(xiàn)及亮暗線(xiàn)問(wèn)題，近距離觀(guān)看效果更佳。

　　(2)更好的亮場(chǎng)、黑場(chǎng)視覺(jué)一致性，倒裝芯片封裝后，表面無(wú)遮擋，有良好的可視角度和側(cè)視顯示均勻性，配合平面化光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)最大廣角與最佳顯示效果，大視角下不偏色，可達(dá)到近180度完美的觀(guān)看效果。

　　(3)同等亮度，功耗降低20%，顯示屏節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)屏體表面溫度大幅降低，降低對(duì)近屏人員影響。

　　五、顛覆傳統(tǒng)，未來(lái)已來(lái)

　　創(chuàng)新是戰(zhàn)略制高點(diǎn)、變革是競(jìng)爭(zhēng)力源泉，在2019年荷蘭ISE展會(huì)上，希達(dá)電子攜0.7mm倒裝產(chǎn)品精彩亮相，標(biāo)志著LED顯示進(jìn)入超微間距時(shí)代。0.7mm到3.3mm點(diǎn)間距全系列倒裝COB產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，倒裝LED COB超高密度小間距顯示產(chǎn)品登上歷史舞臺(tái)。倒裝COB技術(shù)現(xiàn)在不僅是小間距LED顯示行業(yè)的技術(shù)挑戰(zhàn)、創(chuàng)新方向，更是改變小間距LED顯示行業(yè)格局的“分水嶺”!COB封裝小間距LED屏需要高技術(shù)支撐和重資產(chǎn)投入，這是對(duì)企業(yè)跨越不連續(xù)性的挑戰(zhàn)。希達(dá)電子作為COB技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者和領(lǐng)航者，正在擘畫(huà)LED顯示領(lǐng)域的全新藍(lán)圖，推動(dòng)著中國(guó)LED顯示產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。

　　作者簡(jiǎn)介

　　汪洋，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，長(zhǎng)春希達(dá)電子技術(shù)有限公司副總經(jīng)理。長(zhǎng)春市第六批有突出貢獻(xiàn)專(zhuān)家。主要從事COB小間距LED顯示與大功率LED照明產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作。授權(quán)專(zhuān)利20余項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)，發(fā)表論文4篇。獲得吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中照照明科技創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，第22界廣州光亞展阿拉丁獎(jiǎng)十大產(chǎn)品獎(jiǎng)。負(fù)責(zé)及參與國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，目前是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料專(zhuān)項(xiàng)“高效高可靠LED燈具關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目課題負(fù)責(zé)人。