《显示π》— 展威科技COB墨色一致性解决方案研究

摘要：墨色一致性是制约COB（Chip on Board）封装技术产业化应用的核心问题，基板底色差异、封装工艺缺陷及光学材料性能不足易导致墨色不均，行业对ΔE值的控制要求已至＜0.5。针对该痛点，东莞市展威电子科技有限公司研发出以多层复合光学膜为核心的COB墨色一致性整体解决方案。本文系统分析主流COB封装封闭工艺的技术短板，从多层光学膜的结构设计、墨色均一化实现原理、核心层体制程优化、可靠性验证等方面展开研究，并通过实验验证该方案可将板厂PCB基板间4.67的ΔE值差异降至0.12以下，远优于行业标准。同时，该方案兼具成本低、生产效率高、兼容性广及可靠性优异等优势，还对芯片喷印、光波焊接和纳米压印等后续技术研发方向进行展望，为COB封装墨色一致性控制技术的升级与应用提供参考。

关键词：COB封装；墨色一致性；多层光学膜；ΔE值；封装工艺

COB封装技术通过将LED芯片直接固晶于PCB基板并完成一体化封装，省去了SMD封装的灯珠制作与贴片环节，在小间距显示、户外大屏、车载显示等领域展现出高集成度、高显示亮度、高稳定性等显著优势，成为Mini/Micro LED显示技术的核心发展方向之一。墨色一致性作为COB封装产品的关键品质指标，指非发光区域的颜色均匀度，以ΔE值为量化评价标准，其优劣直接决定显示模组的视觉效果与应用体验，高端显示应用对墨色一致性的要求已提升至ΔE值＜0.5。

在实际生产过程中，不同板厂、不同生产周期的PCB基板、芯片、锡膏等存在固有底色差异，加之传统封装工艺在胶水涂布、固化条件、模具精度等方面的控制缺陷，以及光学封装材料遮盖能力、光学调控性能的不足，极易出现墨色不均、底色映出等问题。当前行业内主流的COB封装封闭工艺如模压+贴膜、点胶底涂+贴膜、双贴膜等，均存在墨色控制与生产效率、可靠性难以兼顾的技术短板。展威科技依托自研多层复合光学膜材料及配套工艺，从材料设计、光学原理、工艺控制多维度协同发力，形成了一套可量产、高性价比的COB墨色一致性解决方案，经实验与量产验证，该方案可有效解决基板底色差异导致的墨色不均问题，为COB封装技术的产业化升级提供技术支撑。

当前行业内主流的COB封装封闭工艺主要包括复合膜（ZW）、模压+贴膜、点胶底涂+贴膜、双贴膜及光刻封装膜五种，各工艺在墨色遮盖能力、兼容性、成本结构、生产效率及可靠性等方面存在显著差异，具体性能对比如表1所示。

表1 主流COB封装封闭工艺性能对比

从墨色一致性控制角度分析，主流工艺的核心技术短板主要体现在三方面：①遮盖能力不足，模压+贴膜工艺无法遮盖基板底色，点胶底涂+贴膜工艺遮盖率低，底色映出现象直接导致墨色不均；②工艺稳定性差，双贴膜工艺虽能实现完全遮盖，但长时间固化产生的热应力易造成基板翘曲，间接影响墨色一致性，光刻封装膜虽精准遮盖，但设备投入高，难以大规模量产；③性能难以兼顾，现有工艺或墨色控制效果优异，但生产效率低、成本高，或效率与成本占优，但墨色一致性无法满足高端需求。

展威科技研发的复合膜工艺在实现完全遮盖、不挑底色的墨色控制核心需求基础上，兼具工艺简单、成本低、生产效率高（48秒/节拍）及可靠性优异等优势，成为解决COB墨色一致性问题的最优工艺选择。

展威科技COB墨色一致性解决方案的核心为自研多层复合光学膜材料，膜材从外到内依次设计为AF层、AR层、AG层、PET层、黑色层及光学扩散胶层，结构如图1所示。各层采用定制化材料配方与专属制程工艺，协同实现墨色均一化、低反射、高硬度、高粘结、耐老化等多重功能，各层的工艺简介、核心功能、测试指标及标准依据如表2所示。

图1 展威光学膜层解图

表2 展威科技多层光学膜材料各层性能参数及标准

各功能层在墨色一致性控制中各司其职、协同作用：AF层避免表面污渍干扰墨色视觉均一性；AR层降低环境光反射与镜面反射，减少反射光不均导致的墨色差异；AG层通过激光纳米纹理设计抑制光的波动性对对比度的影响，减少视角反射差异；PET层为各功能层提供稳定支撑，避免基底变形变色导致墨色不均；黑色层为核心墨色控制层，通过AI算法精准调控油墨比例，实现高对比度与高透过率的平衡，完全遮盖基板底色；光学扩散胶层为双重遮盖层，通过复合光扩散粒子实现匀光与底色遮盖，同时保证膜材与基板的牢固粘合。各层协同实现ΔE值＜0.2的墨色一致性核心指标，符合并高于行业标准。

4.1 墨色均一化核心原理

展威科技多层光学膜材料实现COB墨色均一化的核心原理围绕光学调控、底色双重遮盖、工艺精准控制三大维度展开，四大核心原理形成闭环控制，从根本上解决基板底色差异问题：

（1）AG层激光纳米纹理均匀化：在PET表面对AG层进行高精细激光纳米纹理处理，形成规则、均匀的表面纹理结构，精准控制表面光泽度并改善眩光，避免因纹理不均导致的光反射差异，从视觉呈现端保证墨色一致；同时通过激光恒定功率控制，确保辊轮表面GU一致性，减少左右不同视角的反射差异，进一步提升墨色的视角均一性。

（2）AR层低反射与相消干涉优化：采用二氧化硅中空粒子制备低折射涂布液，在AG层表面形成AR增透涂层，涂层折射率取空气与PET折射率的几何平均值（n≈1.28），将空气与PET界面6%的反射率降至1%以下；同时将AR涂层厚度精准控制为入射波长的1/4（δ=137.5nm，λ=550nm），利用相消干涉原理抵消两次反射光，减少镜面反射，彻底避免反射光不均对墨色的干扰。

（3）复合光扩散粒子多层折射双重遮盖：光学扩散胶层采用复合光扩散粒子，掺杂多重折射率材料，使光线在胶层内发生多层折射，实现对基板底色的完全遮盖，同时降低外反射、提升光源透过率，兼顾墨色一致性与显示模组出光效率；黑色层与光学扩散胶层形成双重底色遮盖体系，从材料端彻底解决不同基板的底色差异问题。

（4）贴膜工艺参数数字化精准控制：对贴膜过程中的温度、压力、治具等关键参数进行数字化管控，实现压力与温度的自动补偿，确保膜材与不同基板、不同位置的贴合效果高度一致，避免因贴合工艺差异导致的局部墨色不均，从制程端保证墨色一致性。

此外，通过高低折结构层的设计实现光源聚光，在提升显示模组出光率与有源光强透过率的同时，进一步优化光的均匀性，间接提升墨色的视觉均一性。

4.2 墨色一致性实验验证

 4.2.1 实验设计

为验证多层光学膜材料的墨色均一化效果，选取不同板厂、不同生产周期的常规PCB基板（板厂A、板厂B）为实验样本，测试贴膜前后基板表面的L值（亮度）、A值（红绿色差）、B值（黄蓝色差）及核心色差值ΔE，对比分析膜材对不同底色基板的墨色均一化控制能力。

 4.2.2 实验结果与分析

不同PCB基板贴膜前后的墨色参数测试结果如表3和图2所示。

表3 墨色参数测试结果对比表

图2 贴膜前后实物对比图

实验结果表明：

贴膜前，板厂B的PCB基板存在显著的底色差异，ΔE值达4.67，远超出行业墨色一致性控制要求，若直接进行COB封装，将出现明显的墨色不均、底色映出现象；

经展威科技多层光学膜材料贴合后，两款基板的L、a、b值趋于高度一致，ΔE值降至0.12（≤0.15），远优于行业ΔE＜0.5的标准。

该实验充分验证了展威科技多层光学膜材料对不同底色基板的墨色均一化控制能力，可有效解决因基板差异导致的COB封装墨色不均问题，且墨色一致性控制精度远高于行业要求。

5.1 核心功能层体制程优化

为保证多层光学膜材料的墨色一致性控制效果与批次稳定性，展威科技对AF/AR层、AG层、光学扩散胶层等核心层体的制程工艺进行精细化优化，设置关键控制点（KCP）与在线检测环节，形成标准化、可量产的工艺流程，核心层体的关键制程与控制要点如下：

5.1.1 AF/AR层湿法涂布工艺

（1）涂布液制备：将二氧化硅中空粒子分散于溶剂中，加入含氟助剂与粘结剂配制，关键控制点：确保粒子单分散无团聚，保证涂层折射均匀性；

（2）基材预处理：对PET薄膜进行电晕处理，关键控制点：保证基材表面清洁度，提升涂层附着力；

（3）湿法涂布：采用微凹版涂布技术涂布，关键控制点：精确控制涂布速度与压力，确保涂层厚度均匀；

（4）固化定型：80~120℃热风干燥，关键控制点：采用低温工艺，兼容热敏基材并形成稳定闭孔结构；

（5）在线检测：全面检测反射率、折射率、附着力等指标，剔除不合格品，保证批次稳定性。

5.1.2 AG层激光转印工艺

（1）AG模具制备：采用喷砂或光刻工艺制备微米级凹凸纹理模具， 关键控制点 ：保证纹理均匀性，决定雾度与光泽度一致性；

（2）UV胶涂布：在PET膜上涂覆UV固化树脂胶层，关键控制点：胶层厚度与模具纹理深度精准匹配，确保纹理完整复制；

（3）转印贴合：辊压使胶层完全填充模具纹理，关键控制点：压力与速度稳定，避免气泡产生；

（4）UV固化：紫外线照射定型，关键控制点：控制固化能量均匀，防止膜材黄变；

（5）功能层复合：复合AR/AF层，关键控制点：不破坏原有AG纹理结构，保证光学调控效果。

5.1.3 光学扩散胶层热熔共挤工艺

（1）原料准备：EVA树脂除湿干燥， 关键控制点：含水率低于0.02%，避免膜材产生气泡；

（2）配料混合：复合光扩散粒子与EVA粒子精准配比、充分搅拌，关键控制点：各组分分散均匀，避免团聚影响匀光效果；

（3）熔融挤出：双螺杆挤出机熔融塑化，T型模头挤出，关键控制点：控制挤出温度与速度，保证熔体均匀；

（4）流延冷却：流延辊冷却成型，关键控制点：精准控制辊温与速度，保证膜厚均匀；

（5）在线检测：实时检测膜厚、外观等指标，关键控制点：全程监控，保证产品一致性。

5.2 多层光学膜材料可靠性验证

墨色一致性的长效稳定性是COB封装产品的重要要求，展威科技依据国家/行业标准，对多层光学膜材料进行力学性能、密封性能、耐候性能、耐老化性能等全维度可靠性测试，测试项目、试验条件及结果如表4所示。

表4 展威科技多层光学膜材料可靠性测试结果

所有测试项目均通过国家/行业标准验证，结果表明：展威科技多层光学膜材料不仅实现了优异的墨色一致性，还具备高粘合、高密封、耐黄变、耐温变、耐盐雾、耐UV老化等优异的可靠性性能，可满足户外、工业、车载、商用显示等多场景的COB封装应用需求，确保墨色一致性的长效稳定。

为适配Mini/Micro LED COB封装技术的发展趋势，进一步提升墨色一致性控制精度、降低生产成本并提升生产效率，展威科技在现有多层光学膜材料与复合膜工艺的基础上，制定了三大核心技术研发计划，推动COB墨色一致性控制技术的持续升级：

1. 芯片喷印工艺优化：开发有芯片/无芯片喷印工艺，实现光学油墨的高精度、无死角涂布，进一步提升墨色一致性的控制精度。

有芯片喷印工艺步骤：

整面喷涂：整面喷涂——初次固化——流平——二次固化。

河道喷涂：河道画图——河道喷涂——初次固化——流平——二次固化。

图3 有芯片喷印

无芯片喷印工艺步骤：

河道喷涂：CAD河道画图——河道喷涂——初次固化——流平——二次固化——固晶。

图4 无芯片喷印

值得一提的是，展威科技自主研发的面涂机具备出色的适配性，可与不同封装形态的COB产品完美匹配，极大地增强了工艺的兼容性。

图5 展威面涂机

图6 展威面涂机局部图

2. 光波焊接技术研发：研发“焊盘预处理-数码喷印纳米银浆-UV初固化-Mini LED芯片巨量转移－光波焊接”一体化工艺，实现芯片与基板的无胶连接，避免胶水涂布不均导致的墨色差异，同时提升COB封装的生产效率与产品可靠性。

图7 光波焊接

3. 纳米压印技术应用：将纳米压印技术引入AG层与AR层的纹理制备，实现纳米级高精度纹理成型，进一步优化AG层的光调控能力与AR层的相消干涉效果，提升墨色均一化的视觉效果与控制精度。

图8 纳米压印技术

未来，展威科技将继续以COB墨色一致性为核心，结合Mini/Micro LED显示技术的发展需求，持续推进光学材料与封装工艺的协同创新，为行业提供更高效、更可靠、更具性价比的COB封装整体解决方案。

COB墨色一致性的解决需从材料设计、光学原理、工艺控制多维度协同发力，展威科技研发的以多层复合光学膜为核心的COB墨色一致性解决方案，精准解决了基板底色差异这一核心痛点，主要结论如下：

1. 该方案通过AF/AR/AG层的光学调控、黑色层与光学扩散胶层的双重底色遮盖、贴膜工艺的数字化精准控制，形成了墨色均一化的闭环控制体系，实验验证可将不同板厂PCB基板间4.67的ΔE值差异降至0.12以下，远优于行业ΔE＜0.5的标准，墨色一致性控制精度显著提升；

2. 多层光学膜各功能层协同实现抗脏污、低反射、高硬度、耐老化等多重功能，且核心层体制程设置关键控制点与在线检测环节，保证了产品的批次稳定性与量产可行性；

3. 该方案对应的复合膜封装工艺兼具成本低、生产效率高（48秒/节拍）、兼容性广（GOB/COB/COG/MIP）等优势，且膜材通过了全维度可靠性测试，具备优异的耐候、耐老化、耐温变性能，可适配多场景COB封装应用；

4. 芯片喷印、光波焊接、纳米压印等后续研发方向，将进一步提升墨色一致性控制精度与工艺适配性，为COB封装技术的产业化升级提供持续的技术支撑。

展威科技的COB墨色一致性解决方案为行业提供了可量产、可复制的技术参考，对推动Mini/Micro LED COB封装技术的应用拓展具有重要意义。

参考文献

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[6]相关国家标准 / 行业标准：GB/T 30693-2014、GB/T 26332.5-2022、GB/T 43770-2024/IPC-TM-650 2.4.23等.

中国光学光电子行业协会

发光二极管显示应用分会

《显示π》技术专栏编辑部