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波音国际平台COBLED正在全彩显示范围的利用

来源:波音国际日期:2020/03/08 浏览:

  单个像素类型的全彩SMD LED 封装器件,已经做到了0606规格了,向更小尺寸发展,LED灯的可靠性,SMT工艺难度,遇到了巨大的挑战。此时,COB显示应运而生,SONY Crystal LED以惊艳的效果面世,宣告了COB时代的到来。随后三星展示了The Wall,达科、Deepsky、LEDMAN、LUMENS、聚积科技等,也展示了各自的COBLED显示屏产品。同时GOB(Glue On Board,SMD产品表面灌胶)、集成封装(多灯合一的SMD器件)产品的出现,改进了SMD LED的某些特性,丰富了SMD产品的应用类型。

  COB LED和SMD LED显示屏产品的有本质区别,首先是封装结构上的差异:

  SMD(Surface Mounted Devices)分立器件显示产品,是把LED发光芯片,通过支架封装成分立发光器件,再通过表面贴装工艺SMT,焊接到驱动PCB板上。

  COB(Chip On Board)显示产品,是把LED发光芯片,直接封装在PCB驱动板上,省去中间封装成独立器件再SMT的环节。Micro LED与Mini LED,从工艺过程划分,也属于COB范畴,区别是使用的LED发光芯片的类型(正装芯片、倒装芯片)与尺寸不同,发光芯片的转移贴装方式不同。

  其次,由于COB是直接把LED发光芯片密封固定在驱动板上,没有SMT过程,没有导电管脚外露。所以产品的防水,防潮,防尘,抗静电,抗撞击,防虚焊等性能得到了大幅提高。像素间距也可以做到更小,进而拓宽了LED显示屏产品的应用领域,或对原有SMD LED显示屏的效果进行了提升。

  LED租赁显示屏产品的应用特点:1.需要经常安装拆卸,易产生磕碰。2.不使用时候,会存放在航空箱里,容易受潮。

  LED灯珠磕碰损坏和灯珠受潮失效,是SMD分立器件类型小间距租赁产品损坏的重要原因。需要花费大量的时间检修,给使用者带来巨大的使用成本。

  影响LED灯珠抗冲击的因素,主要是LED灯珠的附着力、附着面积和受磕碰时候受到的力矩大小。M(力矩)=F(作用力)*L(力臂)。在同样作用力的情况下,LED灯珠高度越高,所受的力臂L越大,越容易被损坏。

  1010灯珠的高度L一般为1mm,长宽尺寸为1mm*1mm,有效的附着面积是4个焊盘的尺寸,约0.8mm。

  通过简单计算,COB封装单个像素,所能承受的最大推力F,是SMD的5.6倍。(实际测试,LEDMAN P1.5 COB LED 单个像素可以承受的推力,是1010规格SMD LED的5倍左右。)所以能大幅减少磕碰造成的LED结构损坏。

  LED分立器件受潮损坏的原因,是水蒸汽进入LED灯体内部,与金属发生化学反应,导致断路或短路。水蒸汽进入LED灯内部的通道,通常是两种材料的结合面。

  CHIP型SMD LED,每个LED灯的材料结合面四面都外露。水蒸气容易进入LED灯体内部导致损坏。

  COB类型,PCB中部不存在缝隙。只有在PCB边缘一周,有结合面外露。因此水蒸气不易进入LED灯体内部导致的损坏。

  110寸以上的家用电视机,液晶、OLED因工艺、成本、安装运输等问题,目前无法大规模量产;投影、激光电视,以低成本优势,占据了部分市场份额,但是在亮度,对比度,色域等方面,表现差强人意。

  一些公司用SMD小间距显示产品,在家用LED电视机领域进行了探索。因像素失效率高,售价过高等原因,始终未能大规模打开市场。

  像素失效率过高的主要原因,是连接点过多。一个像素,其LED灯内部,有5根金线个红色芯片底部银胶连接点,共需11个连接点,其外部需加4个锡膏焊点,共计15个连接点。以1920*1080分辨率的屏为例,共有3110万个连接点。如果按1PPM的连接点不良率计算,就有31个不良的LED灯。再加上金属迁移引起的不良,使用过程中是无法接受的。

  COB显示产品,若采用正装芯片,连接点个数比SMD减少26%。若采用倒装芯片,连接点个数比SMD减少60%,而且采用倒装芯片,红灯不用银胶,没有金属迁移的隐患。再加上COB采用全密封的工艺,杜绝了LED成品受潮损坏的可能。整体LED显示屏的失效率,可做到5 PPM以内,接近液晶面板的表现。

  据估算,2K的108寸SMD LED显示屏,售价预计在人民币40万元左右,这超出了大部分人的承受范围。COBLED在生产过程中,省去了支架材料和SMT工序。在规模化生产之后,成本会比SMD LED产品更低,有较大的机会进入110寸以上高端家用LED电视机领域。

  目前的LED白色背光液晶显示器,基本采用两种背光方式:侧入式白色背光和直下式白色背光。其优劣势对比见下表:

  采用COB LED红绿蓝三色直下式背光,可以兼有侧入式背光和直下式背光的优势。在比较薄的尺寸内,做到分区点亮,提高对比度。同时,采用红绿蓝三基色混合白光,比蓝光加荧光粉背光有更宽的显示色域。

  因为COB LED比SMD LED高度尺寸更小,像素间距可以做到更密,从而可减小混光距离,把显示器做的更薄。COB LED背光像素间距更小时,分区点亮可做得更精细,对比度更高。因而能用较低的成本,达到和OLED显示器接近的对比度和厚度效果。

  三星在2018年发布了Onyx,P2.5 SMD影院显示屏,4K分辨率。,支持3D,HDR,,校正后亮度300-500nit,通过了DCI(Digital Cinema Initiatives)认证,开启了LED显示屏在影院应用的先河。韩国乐天影城使用LED显示屏开业后,上座率比使用投影机的影院上升了12%,观众满意度达到80%(据三星官网和宣传资料)。

  目前采用投影放映机的影院,屏幕亮度只有50nit左右。若在电影院使用LED显示屏达到和投影机接近的亮度,就需要解决用SMD LED屏亮度过高的问题。但是,若把SMD LED屏最大亮度降到50nit使用,灰度一致性,刷新频率效果就会变差。

  COB显示屏的出现,为低亮度LED显示提供了一个良好的解决方案。COB显示屏可以对密封LED芯片的透镜进行个性化定制。通过调整透镜形状、尺寸、厚度、掺杂物质,来改变显示屏的亮度、锐度、对比。

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