小型ピクセルピッチLEDディスプレイの将来のトレンド
過去3年間、小型ピクセルピッチLED大型スクリーンの供給と販売は、年平均成長率80％以上を維持しています。この成長率は、今日の大型スクリーン業界でトップクラスの技術であるだけでなく、大型スクリーン業界の高い成長率でもあります。市場の急速な成長は、小型ピクセルピッチLED技術の大きな活力を示しています。
COB：「第二世代」製品の台頭
COB（Chip on Board）封装技術を使用した小型ピクセルピッチLEDスクリーンは、「第二世代」小型ピクセルピッチLEDディスプレイと呼ばれています。昨年から、この種の製品は市場で急速な成長傾向を示しており、ハイエンドのコマンドセンターやディスパッチセンターに焦点を当てた一部のブランドにとって「最良の選択肢」となっています。
SMD、COBからMicroLEDへ、大型ピクセルピッチLEDスクリーンの将来のトレンド
COBは、Chip on Boardの略です。最も初期の技術は1960年代に始まりました。これは、超微細電子部品のパッケージ構造を簡素化し、最終製品の安定性を向上させることを目的とした「電気設計」です。簡単に言えば、COBパッケージの構造は、元のベアチップまたは電子部品を回路基板に直接はんだ付けし、特別な樹脂で覆うというものです。
LEDアプリケーションでは、COBパッケージは主に高出力照明システムと小型ピクセルピッチLEDディスプレイで使用されます。前者はCOB技術がもたらす冷却の利点を考慮し、後者はCOBの製品冷却における安定性の利点を最大限に活用するだけでなく、一連の「性能効果」において独自性を実現しています。
小型ピクセルピッチLEDスクリーンにおけるCOB封装の利点には、次のものがあります。1. より良い冷却プラットフォームを提供します。COBパッケージは、PCBボードに直接密着した粒子結晶であるため、「基板面積」を最大限に活用して熱伝導と放熱を実現できます。放熱レベルは、小型ピクセルピッチLEDスクリーンの安定性、点欠陥率、および耐用年数を決定する重要な要素です。より良い放熱構造は、当然のことながら、より優れた全体的な安定性を意味します。
2. COBパッケージは、真に密閉された構造です。PCB回路基板、結晶粒子、はんだ付けフット、リードなどを含め、すべて完全に密閉されています。密閉構造の利点は明らかです。たとえば、湿気、衝撃、汚染による損傷、およびデバイスの表面の清掃が容易になります。
3. COBパッケージは、よりユニークな「ディスプレイ光学」機能を設計できます。たとえば、そのパッケージ構造、非晶質領域の形成は、黒色の光吸収材料で覆うことができます。これにより、COBパッケージ製品のコントラストがさらに向上します。もう1つの例として、COBパッケージは、結晶上の光学設計に新しい調整を加え、ピクセル粒子の自然化を実現し、従来の小型ピクセルピッチLEDスクリーンのシャープな粒子サイズと眩しい明るさの欠点を改善できます。
4. COB封装の結晶はんだ付けは、表面実装SMTリフローはんだ付けプロセスを使用しません。代わりに、熱圧着、超音波溶接、金線ボンディングなどの「低温はんだ付けプロセス」を使用できます。これにより、壊れやすい半導体LED結晶粒子が240度を超える高温にさらされることがなくなります。高温プロセスは、小型ギャップLEDのデッドスポットとデッドライト、特にバッチデッドライトの重要なポイントです。ダイアタッチプロセスでデッドライトが表示され、修理が必要な場合、「二次高温リフローはんだ付け」も発生します。COBプロセスはこれを完全に排除します。これは、COBプロセスの不良率が表面実装製品の10分の1であることの鍵でもあります。
もちろん、COBプロセスにも「弱点」があります。1つ目はコストの問題です。COBプロセスは、表面実装プロセスよりもコストがかかります。これは、COBプロセスが実際には封装段階であり、表面実装がターミナル統合であるためです。表面実装プロセスが実装される前に、LED結晶粒子はすでに封装プロセスを受けています。この違いにより、COBは、LEDスクリーンビジネスの観点から、より高い投資閾値、コスト閾値、および技術閾値を持つことになりました。ただし、表面実装プロセスの「ランプパッケージとターミナル統合」をCOBプロセスと比較すると、コストの変化は十分に許容範囲であり、プロセスの安定性とアプリケーション規模の開発に伴いコストが減少する傾向があります。
2つ目は、COB封装製品の視覚的な一貫性には、後期の技術調整が必要です。封装接着剤自体のグレーの一貫性と、発光結晶の明るさレベルの一貫性を含め、産業チェーン全体の品質管理と、その後の調整レベルをテストします。ただし、この欠点は、どちらかといえば「ソフトな経験」の問題です。一連の技術的進歩を通じて、業界のほとんどの企業は、大規模生産の視覚的な一貫性を維持するための主要技術を習得しています。
3つ目は、大型ピクセル間隔の製品に対するCOB封装は、製品の「生産の複雑さ」を大幅に増加させます。言い換えれば、COB技術は優れていても、P1.8の間隔の製品には適用されません。なぜなら、より大きな距離では、COBはより大きなコスト増加をもたらすからです。 - これは、表面実装プロセスがLEDディスプレイを完全に置き換えることができないのと同様です。なぜなら、p5以上の製品では、表面実装プロセスの複雑さによりコストが増加するからです。将来のCOBプロセスも、主にP1.2以下のピッチ製品で使用される予定です。
COB封装小型ピクセルピッチLEDディスプレイの上記の利点と欠点があるからこそ、次のようになります。1. COBは、小型ピクセルピッチLEDディスプレイの初期のルート選択ではありません。小型ピクセルピッチLEDは、大型ピッチ製品から徐々に進歩しているため、表面実装プロセスの成熟した技術と生産能力を必然的に継承します。これは、今日の表面実装小型ピクセルピッチLEDが小型ピクセルピッチLEDスクリーンの市場の大部分を占めているというパターンも形成しました。
2. COBは、小型ピクセルピッチLEDディスプレイがさらに小さなピッチに移行し、よりハイエンドの屋内アプリケーションに移行するための「避けられないトレンド」です。なぜなら、より高いピクセル密度では、表面実装プロセスのデッドライト率が「完成品欠陥の問題」になるからです。COB技術は、小型ピクセルピッチLEDディスプレイのデッドランプ現象を大幅に改善できます。同時に、よりハイエンドのコマンドセンターやディスパッチセンター市場では、表示効果の核心は「明るさ」ではなく、支配的な「快適性と信頼性」です。これはまさにCOB技術の利点です。
したがって、2016年以降、COB封装小型ピクセルピッチLEDディスプレイの加速的な発展は、「より小さなピッチ」と「よりハイエンドの市場」の組み合わせと見なすことができます。この法則の市場パフォーマンスは、コマンドセンターやディスパッチセンターの市場に関与しないLEDスクリーン企業はCOB技術にほとんど関心がないこと、コマンドセンターやディスパッチセンターの市場を主にターゲットとするLEDスクリーン企業はCOB技術の開発に特に関心があるということです。
技術は無限であり、大型スクリーンMicroLEDもその道を歩んでいます
LEDディスプレイ製品の技術的変化は、インライン、表面実装、COBの3つの段階を経験し、2回の革命を経験しました。インラインから表面実装、COBへの移行は、より小さなピッチとより高い解像度を意味します。この進化のプロセスは、LEDディスプレイの進歩であり、ますますハイエンドのアプリケーション市場も発展させてきました。では、この種の技術的進化は今後も続くのでしょうか？答えはイエスです。
インラインから表面へのLEDスクリーンの変化は、主に統合プロセスとランプビーズパッケージの仕様の変化です。この変化の利点は、主に高い表面統合能力です。小型ピクセルピッチ段階のLEDスクリーンは、表面実装プロセスからCOBプロセスへの変化であり、統合プロセスとパッケージ仕様の変化に加えて、COBの統合と封装の統合プロセスは、業界チェーン全体の再分割のプロセスです。同時に、COBプロセスは、より小さなピッチ制御能力をもたらすだけでなく、より優れた視覚的な快適性と信頼性の経験をもたらします。
現在、MicroLED技術は、先進的なLED大型スクリーンの研究のもう一つの焦点となっています。その前世代のCOBプロセス小型ピクセルピッチLEDと比較して、MicroLEDの概念は、統合または封装技術の変化ではなく、「小型化」を強調しています。
超高ピクセル密度の小型ピクセルピッチLEDスクリーン製品には、2つの独自の技術的要件があります。まず、高いピクセル密度は、それ自体がより小さなランプサイズを必要とします。COB技術は、結晶粒子を直接封装します。表面実装技術と比較して、すでに封装されているランプビーズ製品ははんだ付けされています。当然のことながら、幾何学的寸法の利点があります。これは、COBがより小さなピッチのLEDスクリーン製品に適している理由の1つです。2つ目は、より高いピクセル密度は、各ピクセルの必要な明るさレベルが低下することも意味します。超小型ピクセルピッチLEDスクリーンは、主に屋内および近距離の視聴距離に使用され、屋外スクリーンで数千ルーメンから数百ルーメン以下に減少した独自の明るさ要件があります。さらに、単位面積あたりのピクセル数の増加、単一結晶の発光輝度の追求は低下します。
MicroLEDのマイクロ結晶構造の使用は、より小さな形状（一般的なアプリケーションでは、MicroLED結晶サイズは現在の主流の小型ピクセルピッチLEDランプ範囲の1万分の1から10分の1になる可能性があります）を満たすだけでなく、より低い明るさの結晶粒子とより高いピクセル密度要件の特性を満たします。同時に、LEDディスプレイのコストは、主にプロセスと基板の2つの部分から構成されています。より小さな微結晶LEDディスプレイは、より少ない基板材料の消費を意味します。または、小型ピクセルピッチLEDスクリーンのピクセル構造が、大型と小型のLED結晶の両方で同時に満たされる場合、後者を採用することは、より低いコストを意味します。
要約すると、MicroLEDが小型ピクセルピッチLED大型スクリーンにもたらす直接的な利点には、材料コストの削減、より優れた低輝度、高階調性能、およびより小さな形状が含まれます。
同時に、MicroLEDは、小型ピクセルピッチLEDスクリーンにいくつかの追加の利点があります。1. より小さな結晶粒子は、結晶材料の反射面積が劇的に減少することを意味します。このような小型ピクセルピッチLEDスクリーンは、より広い表面積で光吸収材料と技術を使用して、LEDスクリーンの黒と暗い階調効果を強化できます。2. より小さな結晶粒子は、LEDスクリーン本体にさらに多くの余地を残します。これらの構造空間には、他のセンサーコンポーネント、光学構造、放熱構造などを配置できます。3. MicroLED技術の小型ピクセルピッチLEDディスプレイは、COB封装プロセスを全体として継承し、COB技術製品のすべての利点を備えています。
もちろん、完璧な技術はありません。MicroLEDも例外ではありません。従来の小型ピクセルピッチLEDディスプレイおよび一般的なCOB封装LEDディスプレイと比較して、MicroLEDの主な欠点は、「より手の込んだ封装プロセス」です。業界では、これを「膨大な量の転送技術」と呼んでいます。つまり、ウェーハ上の数百万のLED結晶と、分割後の単一結晶操作は、単純な機械的な方法では完了できず、専門の設備とプロセスが必要です。
後者は、現在のMicroLED業界における「ボトルネック」でもあります。ただし、VRや携帯電話の画面で使用される超微細、超高密度MicroLEDディスプレイとは異なり、MicroLEDは最初に「ピクセル密度」の制限がない大型ピッチLEDディスプレイに使用されます。たとえば、P1.2またはP0.5レベルのピクセルスペースは、「巨大転送」技術にとってより「達成しやすい」ターゲット製品です。
膨大な量の転送技術の問題に対応して、台湾の企業グループは、2.5世代の小型ピクセルピッチLEDスクリーン、つまりMiniLEDという妥協的なソリューションを作成しました。MiniLED結晶粒子は、従来のMicroLEDよりも大きく、従来の小型ピクセルピッチLEDスクリーンの結晶の10分の1または数十程度です。この技術削減されたMiNILED製品により、Innotecは、1〜2年で「プロセスの成熟度」と量産を達成できると考えています。
全体として、MicroLED技術は、小型ピクセルピッチLEDおよび大型スクリーン市場で使用されており、既存の製品をはるかに超える表示性能、コントラスト、色指標、および省エネレベルの「完璧な傑作」を作成できます。ただし、表面実装からCOB、MicroLEDへと、小型ピクセルピッチLED業界は世代ごとにアップグレードされ、プロセス技術の継続的な革新も必要になります。
職人技の予備は、小型ピクセルピッチLED業界メーカーの「究極の試練」をテストします
LEDスクリーン製品は、インライン、表面からCOBへと、その統合レベルを継続的に改善し、将来のMicroLED大型スクリーン製品では、「巨大転送」技術はさらに困難になります。
インラインプロセスが手作業で完了できる元の技術である場合、表面実装プロセスは機械的に製造する必要があるプロセスであり、COB技術はクリーンな環境、完全に自動化された、数値制御されたシステムで完了する必要があります。将来のMicroLEDプロセスは、COBのすべての機能を備えているだけでなく、多数の「最小限の」電子デバイス転送操作も設計しています。難易度はさらに向上し、より複雑な半導体業界の製造経験が関与します。
現在、MicroLEDが表す膨大な量の転送技術は、Apple、Sony、AUO、Samsungなどの国際的な巨人の注目と研究開発を表しています。Appleはウェアラブルディスプレイ製品のサンプルディスプレイを持っており、SonyはP1.2ピッチのスプライシングLED大型スクリーンの量産を達成しています。台湾企業の目標は、膨大な量の転送技術の成熟を促進し、OLEDディスプレイ製品の競合相手になることです。
LEDスクリーンのこの世代的な進歩において、プロセス難易度が徐々に増加する傾向には利点があります。たとえば、業界の閾値を高め、より無意味な価格競争相手を阻止し、業界の集中度を高め、業界の中核企業を「競争力」のあるものにします。利点「大幅に強化し、より優れた製品を作成します。ただし、この種の産業アップグレードにも欠点があります。つまり、新世代のアップグレード技術の閾値、資金調達の閾値、研究開発能力の閾値が高く、普及を形成するためのサイクルが長く、投資リスクも大幅に増加します。後者の変化は、地元の革新的な企業よりも、国際的な巨人の独占を促進するでしょう。
最終的な小型ピクセルピッチLED製品がどのようなものであっても、新しい技術的進歩は常に待つ価値があります。LED業界の技術的宝物には、COBだけでなくフリップチップ技術など、多くの技術が活用できます。MicroLEDだけでなく、QLED結晶やその他の材料も可能です。
要するに、小型ピクセルピッチLED大型スクリーン業界は、技術革新と進歩を続ける業界です。