摘要：目前，LED顯示屏發(fā)展已進(jìn)入規(guī)模化、機(jī)器化生產(chǎn)階段。成本控制、產(chǎn)能提升成為各個(gè)企業(yè)努力的方向。總的來說，LED顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一段穩(wěn)定的發(fā)展期，從上游芯片、封裝再到配套設(shè)備等不同專業(yè)領(lǐng)域，在技術(shù)、工藝、產(chǎn)能等方面都得到快速發(fā)展。
1907年，Henry Joseph Round 在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象開始，到上世紀(jì)50年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了*個(gè)具有現(xiàn)代意義的LED，并于60年代面世。
當(dāng)時(shí)，商用的LED僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，被迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。發(fā)展到60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了*個(gè)可見的紅光LED，磷化鎵的改變使得LED更、發(fā)出的紅光更亮。
在隨后的若干年內(nèi)，在LED方面的研究也不斷發(fā)展，一直到20世紀(jì)90年代中期，半導(dǎo)體材料的快速進(jìn)步，建立在銦鋁磷化鎵、氮化鎵、銦氮鎵等材料上的.超高亮度紅、綠、藍(lán)三基色LED相繼問世，從此LED的運(yùn)用進(jìn)入了迅猛發(fā)展的階段。
隨著亮度的提高和顏色種類的增加，LED在單色屏和雙色屏中得到使用，被廣泛運(yùn)用在交通誘導(dǎo)屏、證券期貨等信息發(fā)布場所。
當(dāng)LED三基色出現(xiàn)后，全彩顯示屏應(yīng)運(yùn)而生，LED以其壽命長、亮度高、功耗低、方向性好、色澤鮮艷等優(yōu)點(diǎn)，成為戶外廣告行業(yè)的新寵。
顯示屏進(jìn)入高速發(fā)展期
隨著LED半導(dǎo)體芯片的不斷發(fā)展，在亮度均勻性、色度均勻性、方向性、光效等方面都有了很大的提高。產(chǎn)品的劃分、成本的控制越來越精細(xì)化，形成了適應(yīng)不同要求的眾多規(guī)格產(chǎn)品。戶外系列產(chǎn)品有636、446、546、346、236、3636等；戶內(nèi)系列產(chǎn)品有：3528、3535、2828、2121、1515、1010等等；市場運(yùn)用的成熟，導(dǎo)致在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上更趨于標(biāo)準(zhǔn)化。與此同時(shí)，建立在標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的差異化創(chuàng)意也得到廣泛運(yùn)用，現(xiàn)階段戶內(nèi)顯示產(chǎn)品主要有P10、P8、P6、P5、P4、P3、P2.5、P1.875、P1.6等，戶外系列產(chǎn)品有P20、P16、P12、P10、P8等。
目前，LED顯示屏發(fā)展已進(jìn)入規(guī)模化、機(jī)器化生產(chǎn)階段。成本控制、產(chǎn)能提升成為各個(gè)企業(yè)努力的方向。總的來說，LED顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一段穩(wěn)定的發(fā)展期，從上游芯片、封裝再到配套設(shè)備等不同專業(yè)領(lǐng)域，在技術(shù)、工藝、產(chǎn)能等方面都得到快速發(fā)展。
近兩年來，小尺寸芯片、小封裝新產(chǎn)品也不斷問世，助推了LED在小間距高密度運(yùn)用產(chǎn)品的發(fā)展。隨著市場的擴(kuò)大，小間距高密度LED產(chǎn)品不斷快速的發(fā)展，將成為戶內(nèi)平板顯示工程類運(yùn)用的主要產(chǎn)品之一。
LED顯示在拼接、亮度、色彩、視角、壽命、一致性等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)戶內(nèi)平板顯示工程類產(chǎn)品如：DLP、液晶等。當(dāng)然，若想進(jìn)軍家居領(lǐng)域，似乎還很遙遠(yuǎn)，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)大的突破，寄希望于材料的革新、產(chǎn)品的突破、技術(shù)的創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈的整合等。
配套芯片及封裝工藝革新
現(xiàn)階段采用的絕大多數(shù)的LED芯片，都適用于固晶和焊線的封裝形式，也有芯片廠家開始(或進(jìn)行中)研制“倒裝"芯片，采用這種方式的芯片，可以直接將芯片焊接到基板或骨架上，實(shí)現(xiàn)電氣連通，不需要再通過焊線的方式實(shí)現(xiàn)電氣連通。
這種制造工藝的實(shí)現(xiàn)，在降低成本的同時(shí)，還可以提高產(chǎn)能。從市場反饋的非公開信息來看，已有廠家研制出倒裝紅、綠、藍(lán)LED芯片，因成本、工藝、技術(shù)、設(shè)備等相關(guān)因素的限制，可適應(yīng)的產(chǎn)品范圍較窄。
更有甚者，還有公司研制出在同一基板上長出RGB三晶的倒裝三合一，目前尚在實(shí)驗(yàn)探索階段，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，加上原有封裝廠家前期大規(guī)模的設(shè)備投入，全面閑置或更換，勢必造成較大的損失，在市場上大力推廣的意愿上也不強(qiáng)烈。
因此，倒裝芯片的研制與探索，一但在成本、技術(shù)及工藝等方面的問題得到解決，將會強(qiáng)有力的推動低成本、高產(chǎn)能的倒裝LED芯片在顯示屏市場的運(yùn)用，給LED芯片、封裝及配套設(shè)備行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)會。
一體化設(shè)計(jì)成趨勢
組成顯示屏箱體單元的基本單元就是模組，就使用環(huán)境來分有戶內(nèi)與戶外兩大類型，按常規(guī)產(chǎn)品來講，戶內(nèi)產(chǎn)品的構(gòu)成是：底殼、面罩、燈板及附件等；戶外產(chǎn)品的構(gòu)成是：密封圈、底殼、面罩、燈板、密封膠及附件等。
針對模組類產(chǎn)品的組成架構(gòu)，撇開原有的設(shè)計(jì)思維模式，按照“一體化"模組的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行各組成部分的非獨(dú)立(具有相關(guān)性)設(shè)計(jì)，將會大幅降低模組類產(chǎn)品的成本，具體可從以下幾大方面分別敘述：
燈板的一體化設(shè)計(jì)：燈板作為模組的重要組成部分，其成本的高低會直接影響到終端產(chǎn)品的銷售價(jià)格，換句話講與產(chǎn)品帶來的利潤息息相關(guān)。通常，燈板主要是由以下幾部分組成的LED、線路板、驅(qū)動電路等構(gòu)成。
對于顯示屏制造商來說，設(shè)計(jì)人員是將這些分開獨(dú)立的部件產(chǎn)品，設(shè)計(jì)在一個(gè)模組產(chǎn)品上，通過電子加工的方式組合到一起，形成模組產(chǎn)品，倘若在模組產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，可以將這些獨(dú)立的部件進(jìn)行局部整合或全部整合，將會使模組產(chǎn)品的成本大幅降低。
首先是LED芯片及封裝的一體化：將LED芯片直接綁定在線路板中間層面上，然后在綁定的凹孔處直接灌入密封膠，便形成一體化模組不可分割的LED顯示部分。如下圖1、圖2所示，綠色部分表示LED芯片，紅色部分表示密封膠、黑色部分表示多層電路板。
采用這種設(shè)計(jì)方式的模組類產(chǎn)品，比生產(chǎn)點(diǎn)陣模塊的傳統(tǒng)工藝要簡單許多，從固晶、焊線、點(diǎn)密封膠等相關(guān)環(huán)節(jié)均可采用自動化設(shè)備完成，在產(chǎn)能方面大幅提升，密封材料的使用量可控，并且其使用量也大幅減少。
從成本來看，同采用常規(guī)工藝流程制造的模組類產(chǎn)品相比，主要減少兩部分成本，*是LED封裝產(chǎn)品市場銷售的利潤及其部分材料成本(支架與外殼)；第二封裝產(chǎn)品的后續(xù)電子加工費(fèi)用。
當(dāng)然，除以上直接成本降低外，還有無形成本的降低，比如加工工藝的簡單化，帶來的產(chǎn)能的提升，產(chǎn)品合格率的升高，降低了生產(chǎn)制造成本及售后服務(wù)費(fèi)用；產(chǎn)品線制造環(huán)節(jié)的減少，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期；效率的提高、人員的減少等諸多因素改善，帶來管理費(fèi)用的大幅降低，LED制造業(yè)將往制造業(yè)邁出一大步。
綜合考慮針對不同規(guī)格的模組產(chǎn)品，尤其是小間距高密度產(chǎn)品，采用這種COB綁定的生產(chǎn)方式，其成本同目前常規(guī)做法的同類產(chǎn)品相比，降低幅度在40-70%，亦或更高。
其次是驅(qū)動及控制設(shè)計(jì)的一體化：對于高密度小間距模組產(chǎn)品，若采用現(xiàn)有的常規(guī)驅(qū)動方式與控制系統(tǒng)，在電氣方面將會使用很多的元器件，造成設(shè)計(jì)上非常復(fù)雜，會對產(chǎn)品的可靠性及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響，增加在生產(chǎn)、加工、組裝等制程中的難度，為了不降低產(chǎn)品的合格率，相對而講，對產(chǎn)品的工藝控制要求就更嚴(yán)格。
由于密度增加，單位面積內(nèi)控制卡處理的信息量增大，為了不降低相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，比如灰度、刷新率等等，單位面積內(nèi)使用的控制卡數(shù)量將會增加，在狹小的空間內(nèi)，要做到產(chǎn)品具備良好的工藝性，變得非常困難。如果采用智能化驅(qū)動的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，可能會充分解決以上矛盾，具體可從以下兩個(gè)主要方面簡述：
驅(qū)動部分(跟IC制造商或其它聯(lián)合)將現(xiàn)有驅(qū)動IC的集成度大幅提升，根據(jù)目前小間距產(chǎn)品的規(guī)格信息以及設(shè)計(jì)的便利性與可靠性，確定驅(qū)動輸出的端口數(shù)量，同時(shí)在輸出的引腳分布上，zui大限度滿足PCB設(shè)計(jì)的方便性要求，至于驅(qū)動IC產(chǎn)品的形式可采用封裝與綁定兩種方式。
對普通使用者，采用封裝形式，在設(shè)計(jì)與使用方面會比較靈活；對于具有綁定設(shè)備的使用者，可采用直接將IC綁定在線路板的方式設(shè)計(jì)，使用這種方法容易做到驅(qū)動IC的體積更小，成本比采用封裝形式的更低，缺點(diǎn)是不具有通用性，售后服務(wù)是難點(diǎn)。
控制部分( 跟控制卡制造商或其它聯(lián)合)建立在驅(qū)動I C集成度大幅提升的基礎(chǔ)上，由此節(jié)省出的物理空間，可將接收控制卡的電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到驅(qū)動板上完成，這樣驅(qū)動與控制設(shè)計(jì)在一起，就形成了智能型驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)這種方案的效果不僅可以使產(chǎn)品的工藝性提升，而且與產(chǎn)品相關(guān)的穩(wěn)定性、可靠性都會*改善。
同時(shí)，模組類產(chǎn)品的運(yùn)用會更加靈活，比如模組自身的亮度校正數(shù)據(jù)、色度校正數(shù)據(jù)等方面將不受更換或位置的變化影響；模組的組合形式、顯示的信息內(nèi)容等等均可自由變換，這樣不同創(chuàng)意的運(yùn)用，將變得十分簡單。通過這些改變與提升，對市場的再發(fā)展都將起到積極地推動作用。
板材的一體化設(shè)計(jì)：考慮到小間距模組產(chǎn)品的散熱或其它特殊環(huán)境要求的非風(fēng)扇散熱方式要求，將鋁板和環(huán)氧板壓合使用會較好的解決模組產(chǎn)品的散熱問題，同時(shí)也有利于通過EMC測試要求；使得產(chǎn)品整體上符合安規(guī)認(rèn)證的要求。
綜上所述，芯片與封裝的一體化設(shè)計(jì)以及驅(qū)動電路的一體化設(shè)計(jì)，二者通過線路板有機(jī)的結(jié)合在一起，便形成了本文所述的(室內(nèi)用)一體化模組類產(chǎn)品；如果再能將接收控制卡的一體化設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合在驅(qū)動設(shè)計(jì)中，那么就形成了本文所述的(室內(nèi)用)智能型驅(qū)動一體化模組類產(chǎn)品。
戶內(nèi)外產(chǎn)品的一體化：現(xiàn)階段市場使用的戶內(nèi)外模組類產(chǎn)品，套件設(shè)計(jì)*不同，室內(nèi)使用的套件不需要考慮防水，室外使用的套件需要考慮防水，并且大多數(shù)正面都需要灌封防水硅膠，固定結(jié)構(gòu)端面都要安裝防水密封圈。
而一體化模組類室內(nèi)產(chǎn)品可以不使用塑膠套件，安裝連接裝置可直接焊在線路板上，無需同常規(guī)模組那樣，需要經(jīng)過底殼過渡安裝。同時(shí)，由于發(fā)光器件是嵌入到電路板中，使用和運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品的防碰撞性能也比常規(guī)好了許多。
至于一體化模組類的戶外產(chǎn)品，只需將一體化模組類的戶內(nèi)產(chǎn)品，在長寬外形尺寸上縮小一定范圍(比如0.5mm)，能將一體化模組安裝在出光面具有光學(xué)特性且*密封的外殼內(nèi)，加上配套的支架和密封圈，便形成了可在戶外使用的一體化模組類產(chǎn)品，省去了常規(guī)模組需要灌封防水硅膠的環(huán)節(jié)。
與此同時(shí)，光學(xué)特性的外殼，突破了現(xiàn)有LED封裝產(chǎn)品配光曲線的限制，實(shí)現(xiàn)了在光學(xué)方面，產(chǎn)品可二次開發(fā)或滿足市場特殊環(huán)境的定制運(yùn)用。如下圖所示，圖3為室內(nèi)型，圖4為室外型；綜上所述，一體化LED顯示模組類產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，不僅可以帶來降低成本、簡化工藝、提高產(chǎn)能的*性，而且還可以實(shí)現(xiàn)LED模組類產(chǎn)品的全自動化生產(chǎn)，從某種意義上講，一體化模組類產(chǎn)品是一種產(chǎn)業(yè)鏈整合的產(chǎn)品。
不過，在帶來諸多益處的同時(shí)，可能會對現(xiàn)有的一些封裝產(chǎn)品產(chǎn)生沖擊(主要是適用于小間距的封裝產(chǎn)品)；并且對產(chǎn)業(yè)鏈中的一些中間環(huán)節(jié)【比如純封裝企業(yè)、(于顯示屏行業(yè)的)電子加工業(yè)、驅(qū)動IC貿(mào)易商、塑膠套件廠、防水材料廠等】形成較大影響。
與此同時(shí)，和顯示屏配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會有新的發(fā)展機(jī)遇，如自動化配套生產(chǎn)設(shè)備、電路板廠、IC制造業(yè)、新型散熱材料、封裝材料等。本文闡述的一體化LED模組產(chǎn)品，僅代表個(gè)人對顯示屏行業(yè)今后發(fā)展的預(yù)測，實(shí)際如何發(fā)展由市場自身決定。文/深圳LED基地（公眾號：深圳LED基地）
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