谈Mini RGB显示COB技术和IMD技术难题

　　随着LED技术进步与市场需求增多，以Mini/Micro LED为代表的新型显示技术应运而生。自新概念提出以来，Mini/Micro LED一直处于聚光灯之下，近两年来掀起一波又一波的浪潮。虽然Micro LED(<100μm)是新型显示时代的终极目标，但由于巨大的技术瓶颈问题，对于大部分厂商来说，目前还触不可及。而Mini LED(100μm—300μm)作为Micro LED的前哨站，技术相对较成熟。2018年下半年开始，相关厂商相继推出新产品，其中，有些产品在送样布局阶段，也有些产品已小量或批量生产。

　　具体来看，Mini LED的应用分为两种：背光和RGB显示应用。现阶段，由于技术难度和成本问题，Mini RGB显示产品相对较少。从产业链来看，材料、设备、芯片、驱动IC、PCB设计、封装等各个环节都面临新的技术难题。从技术本身来看，主要是效率、良率、一致性和可靠性的问题。

　　从芯片端看，由于尺寸微缩化，芯片使用量大大提高，芯片的生产和检测等过程都存在高难度和效率低下的问题。而且，Mini LED显示产品对芯片的电流和颜色等的一致性和可靠性要求很高。另外，红光倒装芯片的技术难度大，芯片转移过程的良率和可靠性仍不高。

　　从封装端看，锡膏等材料的选择和固晶机的精度等也需要不断突破。效率、良率与成本息息相关，每一个环节都面临技术难题。同时，显示屏对画质和显示效果要求极高，而封装表面的处理工艺不同，像素间也存在光色差异，容易导致混光不一致，校正难度高等问题，进而影响高质量显示效果。

　　Mini LED封装主要包括COB(Chip on Board)技术和IMD(Integrated Mounted Devices)集合封装技术两种方案。COB技术是将LED芯片直接封装到模组基板上，再对每个大单元进行整体模封。而IMD技术(N合1)则是将两组、四组或六组RGB灯珠集成封装在一个小单元中。

　　采用COB方案的厂商主要有雷曼光电、希达电子和鸿利智汇。其中，希达电子表示，Mini COB封装技术的难题主要体现在光学一致性和PCB板墨色一致性两个方面，该公司在光学一致性校正上取得成效。同时，随着工艺技术的进步，其PCB板墨色一致性不断提升。产品包括正装芯片和全面倒装芯片两个系列，目前一次性生产良率已接近100%。

　　除了良率和PCB墨色一致性问题，模块之间的缝隙也是技术难题之一。今年推出P0.7mm Mini LED产品的鸿利智汇就表示实现无缝拼接也是COB技术的一个难点，如果模块或单元之间的间隙太大，显示效果和整体美观都会受影响。鸿利智汇目前从工艺的优化以及设备的改良上均实现突破，产品一致性、良率，效率上都获得了长足的进步，预期产品在今年Q3至Q4正式推出。该公司认为，相较常规产品，COB封装的优点包括功率低，散热效果好，色彩饱和度高，分辨率更高清，屏幕尺寸无限制等。但其局限就在于良率不好会造成极高的成本。

　　现阶段，相比COB技术，RGB显示市场上采用IMD技术的厂商占多数，例如宏齐、国星光电、晶台光电、东山精密及兆驰股份等。

　　在Mini LED封装产品生产过程中，晶台光电强调像素间的混光一致性和表面一致性的问题，IMD器件对Mini LED芯片光电性能的一致性提出了更高的要求。来料芯片的差异较大，会导致显示花屏。并且，因封装的表面处理工艺不同，即使保证了芯片的一致性，同样会导致出光效果差异较大。同时，由于SMT技术的局限性，P0.7mm以下间距的产品基本难以实现量产。此外，随着间距微缩化，产品综合成本升高。目前，晶台光电的首款Mini LED产品蜂鸟MAX将贴片效率提升了一倍，通过新的表面处理技术，解决了表面一致性问题，单像素显示效果也能够保持一致。

　　近年来在小间距显示屏和Mini LED技术不断加大研发投入的兆驰股份认为，IMD也可以看成一个小的COB单元，所面临的技术难题与COB封装技术相似，但难度有所降低。目前市场上有正装和倒装IMD方案，相比之下，倒装技术难度更高，但可靠性更好。该公司主要研发倒装技术和CSP技术，现已通过精细化的工艺控制在Mini倒装4合1方案上取得进步，去年就已进入量产阶段。相比COB技术，IMD技术提升了应用端的贴装效率，提升了芯片RGB的封装可靠性。但该公司也指出，随着间距不断缩小，IMD方案存在一定的物理极限，无法无限缩小像素间距。

　　从应用端来看，显示屏厂商奥拓电子表示，Mini LED IMD是在传统SMD成熟工艺基础上巧妙创新的产物，所以良率本身没有问题，产品的鲁棒性和可靠性也大大提升。一致性方面，该公司专利的沟槽设计及特别的校正技术能够解决COB及GOB技术难以逾越的实际问题。

　　洲明科技则认为，对小厂而言，采用IMD方案降低了生产难度，良品率会有所提升，对于实力比较强的大厂而言，良率则基本一样。但从显示效果来看，IMD产品一致性微低于单颗封装灯珠的一致性。因为IMD方案中，波长可能比以前多1-2 nm左右。亮度比方面，IMD方案的比值更大(约1：1.4或1：1.5)。因此，从不同角度看，整屏的均匀性和一致性均较弱。例如，采用4合1方案的显示屏会常出现以4个像素为单位(即一个封装体)的偏色，稍微偏一点角度看就能发现这个问题。直观而言，整屏颗粒感较强，一致性稍差。

　　总的来说，Mini LED技术难题正在不断突破中。