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100寸以上的显示方案为什么COB最合适?
  2019-06-02

   传统的LED显示屏主要应用于户内、户外的大屏幕显示市场,显示面积从几平方米到几百、上千平方米。随着P2.5以下的LED小间距产品的出现,以及点间距的不断缩小,LED小间距产品开也始应用于一两百英寸的商业显示市场。传统的户内显示技术以LCD液晶显示、激光投影等技术为主, LED小间距产品,在100英寸以上的显示市场上,与液晶、激光投影等技术产生了交集。LED小间距产品包括传统的SMD小间距产品、COB微间距产品,在100英寸以上的显示技术,哪种技术是最佳的选择呢?下面我们从各种不同技术方案的特点来进行分析。
    首先来看液晶显示技术。
    液晶显示技术用于100英寸以上显示时,由于100英寸以上大尺寸液晶显示面板的生产良率低,导致成本无法降低,价格居高不下。三星2019年发布的98英寸QLED电视,接近100万元的价格,的确非常昂贵。
    液晶显示技术,100英寸以上电视的另外一个问题是运输、入户困难。下表是100英寸到150英寸电视的长宽尺寸。


    100英寸以上电视长宽尺寸

    从表中可以看到,当电视机尺寸超过100英寸以上时,不含外包装的整机尺寸,长超过了2米,宽超过了1米,在运输环节存在诸多的困难,在入户环节,电视通过电梯入户也极其困难。
    接下来我们看看激光投影技术。
    激光投影电视是近几年发展起来的一种大屏显示技术,也是一种被动发光的显示技术。通过激光短焦投影机投到抗光幕,可以获得100英寸以上的大屏幕显示。激光投影电视存在三个先天不足,导致无法达到其他显示技术的显示效果。一个是抗光幕与其他显示方式相比,对比度非常低。另外一个是抗光幕反射后色域损失较大。第三个是投影显示的亮度较低。


    抗光幕的锯齿状微结构示意图

    激光投影抗光幕示意图如图所示,抗光幕微结构为锯齿状的光学结构,锯齿结构上方为涂覆黑色材料的吸光层,下方为涂覆特殊材料的白色反光层。黑色层可以吸收环境光,提高对比度,白色反光层用于投影时反射图像。从抗光幕的微结构可以发现,幕布无法实现全部黑色,还有相当一部分白色,导致幕布的对比度不高,无法实现高品质的画面显示。 
    抗光幕除了对比度比较低之外,显示图像的色域也会比较低,色彩损失比较大。由于幕布是被动反射发光,激光投影通过技术改进,投影机的色域可以提高,但是抗光幕本身是被动反射发光的显示方式,会导致较大的色彩损失,幕布反射后的图像色域较低。
    激光投影电视的亮度低,也是导致显示品质不高的主要原因之一。激光投影电视由于采用被动反射显示方式,导致虽然投影机的亮度标称值虽然很高,但是通过抗光幕反射后的图像亮度很低,导致图像泛白,清晰度损失较大,特别是有环境光的条件下泛白现象更明显。整体显示效果难以达到人们对大屏幕高显示品质的基本需求。
    我们再来看看第三个SMD LED小间距显示技术。
    SMD LED小间距显示技术用于100英寸以上电视机,有两个难以逾越的技术障碍,使得这种技术难以成为100英寸以上电视采用的技术。一个技术障碍是LED灯珠防撞能力差,像素可靠性低。用SMD 1010器件制作的LED小间距显示屏,其推力比COB显示屏的推力小了一个数量级,导致其可靠性低,特别是在P1.0以下点间距的低可靠性,基本无法实现量产。


    SMD小间距与COB微间距防撞推力比较

    从失效机理上看,1010小间距常见的不亮现象,其原因有可能是外封胶与支架剥离或者外力撞击导致金线断开。为此,我们通过失效分析找出了失效原因,从而针对胶水密封性或者胶水力学性能进行进一步设计。同时,我们的COB技术取消了SMD的支架与SMT回流焊环节,无虚焊风险,可靠性更高。在推力测试中,雷曼COB承受推力是SMD灯至少10倍以上,灯珠防撞能力更强。 
    SMD小间距显示技术的另外一个是技术障碍,是清晰度无法达到显示要求。随着4K、8K显示要求的不断发展,对清晰度的要求越来越高,而SMD小间距技术只能实现P1.0以上点间距显示屏,在P1.0以下实现量产非常困难。


    SMD小间距显示与COB微间距显示能实现的点间距范围比较

    最后再来看看COB微间距LED显示技术。
    COB 微显示技术,在国外叫做Micro LED显示技术,三星在2018年发布了一款146英寸的Micro LED电视产品——The Wall。 这是全球显示巨头三星在LED电视拼接墙市场上发布的第一款产品。另外一家国际显示巨头索尼,更是早在2016年就发布了采用Micro LED 的产品Crystal黑彩晶。
    COB微显示作为LED封装技术与LED显示技术的集成,有70%的技术是属于封装技术,因此封装技术是COB微显示主要的技术难点。雷曼光电从十五年前开始积累封装专利,COB集成封装技术先后攻克了基板、芯片转移、封胶、在线维修、可靠性、拼接、一致性、校正算法等方面的近100项技术难关,成长为国内COB微显示的领头羊。
    100英寸以上 COB 微显示电视,与液晶电视相比,由于采用的是拼接技术,没有100英寸以上液晶电视的运输与入户问题。COB 微显示技术与液晶显示技术、激光投影技术相比,亮度更高,在显示品质方面也具有压倒性的优势。下图是COB微显示技术的实测色域范围。


    COB 微显示实测色域

    从图中可以看到,COB 微显示技术的色域范围,与当前影视业采用的DCI-P3标准、ITU-R BT.709标准相比,COB LED微显示技术的色域范围要宽广得多,与液晶显示与激光投影相比,对色彩的表现能力更强。
    COB 微显示技术与SMD LED小间距显示技术相比,在像素可靠性方面,COB具有很高的可靠性,用户端使用时像素失效率小于10PPM,比SMD 小间距显示技术低一到两个数量级。
    在实现更小的点间距方面,COB 微间距显示技术可以实现P0.5以上的点间距,SMD 小间距显示技术一般用于P1.0以上的点间距,COB技术可以实现更清晰的显示。
    因此COB LED微显示技术与SMD小间距技术相比,具有非常明显的技术优势。
    随着4K电视的普及,8K电视也开始向我们走来,4K、8K电视对分辨率提出了更高的要求,也呼唤着更大的超高清大尺寸面板的出现。三星、索尼等国际显示巨头在100英寸以上的显示技术,都不约而同地选择了采用COB微显示技术路线,这不是巧合,而是随着市场需求向着100英寸以上超高清大尺寸显示不断发展,要求国际显示巨头需要提出能够满足市场要求的技术方案,而随着采用COB显示技术的Mini LED、Micro LED的不断成熟,采用COB微显示技术也是水到渠成。
    再看国内市场,截至目前,雷曼光电已顺利实现了P1.9、P1.5、P1.2、P0.9等微间距产品的量产,其产品在国内二十多个行业和地区及海外十个国家实现批量应用,技术水平业界领先。在研发COB微显示产品的过程中,雷曼光电还获得了大量的知识产权,截止2019年一季度,COB微显示技术获得了约30项的技术专利。
    通过以上的分析可以发现,COB LED微显示技术的确是100英寸以上大屏幕电视的最佳技术,是100英寸以上大屏幕电视的最佳选择。雷曼作为国内COB微显示的主流厂家,目前与三星、索尼都采用相同的技术路线,对于100英寸以上的超大屏幕显示市场,雷曼会逐渐推出100—300英寸的标准大屏幕产品,为客户提供100英寸以上超大尺寸显示的解决方案。

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