玻璃基板：LED顯示的下一個(gè)焦點(diǎn)

    2020年，LED顯示行業(yè)最熱門的概念莫過(guò)于mini-led與Micro LED。尤其是7月份利亞德P0.4 Micro LED產(chǎn)品的發(fā)布，幾乎標(biāo)志著LED顯示進(jìn)入“液晶 PPI”標(biāo)準(zhǔn)時(shí)代的開始。LED顯示成為能夠滿足中等屏幕到超大屏幕顯示主流需求，產(chǎn)品尺寸線覆蓋最長(zhǎng)的直接顯示技術(shù)門類。

    超微間距LED顯示產(chǎn)品的成熟，代表了未來(lái)產(chǎn)業(yè)的核心方向。但是，在贊嘆“間距指標(biāo)”和“巨量轉(zhuǎn)移”技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，另一個(gè)關(guān)鍵方向的突破卻沒有得到應(yīng)有的重視。這就是的超間距時(shí)代，LED矩陣“基板”問題：從PCB到玻璃基板的升級(jí)大幕也已經(jīng)在2020年拉開。

    從液晶背光源的新需求談起

    mini-led固然可以大量用于獨(dú)立顯示產(chǎn)品，但是行業(yè)認(rèn)為“液晶背光源”才是mini-led技術(shù)第一個(gè)“規(guī)模市場(chǎng)”：一方面，新的HDR效果標(biāo)準(zhǔn)和mini-led幾乎是絕配，另一方面更高的PPI必然要求mini-led技術(shù)的支持。

    即，無(wú)論是筆記本和PC屏幕的4K化，還是TV產(chǎn)品的8K化，或者5G時(shí)代虛擬現(xiàn)實(shí)和特種顯示應(yīng)用的超高清商用顯示需求，液晶顯示大中小屏幕的“PPI”都在越來(lái)越高。而更高的PPI必然對(duì)應(yīng)，1.更低的LCD開口率和更高效的背光亮度要求、2.更精細(xì)的細(xì)節(jié)展示和更精細(xì)的背光調(diào)節(jié)需求、3.以及高端產(chǎn)品自身的輕薄性需求。

    對(duì)于液晶這種需要背光系統(tǒng)支持的顯示產(chǎn)品，以上三個(gè)要求無(wú)一不指向一個(gè)共同技術(shù)，即mini-led。mini-led可以提供單位面積上更多的LED發(fā)光晶體焊接數(shù)量，進(jìn)而在亮度、可調(diào)控精細(xì)度上持續(xù)升級(jí)，更為符合4K/8K超高清和HDR效果的需求。

    同時(shí)，對(duì)于超薄的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求，此前廣泛應(yīng)用的技術(shù)選擇是“側(cè)邊式”背光。但是，“側(cè)邊式”背光無(wú)論在任何顯示效果指標(biāo)上看，都是“低效果選擇”——這種超薄設(shè)計(jì)，本質(zhì)是犧牲了畫面質(zhì)量的。mini-led技術(shù)，每個(gè)LED顆粒的體積都更小，封裝、焊接結(jié)構(gòu)也更小，顯然也就更適合于“直下式”超薄設(shè)計(jì)。

    但是，在滿足mini-led背光進(jìn)一步升級(jí)的設(shè)計(jì)中，mini-led技術(shù)帶來(lái)了“更高的熱量密集度”，對(duì)產(chǎn)品散熱需求更高。而傳統(tǒng)的LED顯示和背光采用PCB基板，在散熱性能上存在極限，且不能無(wú)限超薄化——尤其是面對(duì)大尺寸的LED單屏或者液晶背光顯示時(shí)，PCB超薄化的熱變形與LED晶體自身，及其集成工藝的微型化“形成了空前的矛盾”。

    因此，為mini-led尋找新的“驅(qū)動(dòng)背板”，就成為在散熱、穩(wěn)定性、超薄集成、高密度集成控制等方面保持最優(yōu)產(chǎn)品技術(shù)特性的關(guān)鍵：這時(shí)候，玻璃基板隆重登場(chǎng)——因?yàn)椴ＡЩ�板的核心材質(zhì)與LED晶體都是無(wú)機(jī)半導(dǎo)體結(jié)晶，二者在熱效應(yīng)變形系數(shù)上更為接近、玻璃自身的超薄化強(qiáng)度和散熱能力也更強(qiáng)。同時(shí)，實(shí)踐證明，玻璃基板對(duì)巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)也更為友好。因此，在mini-led和Micro LED上實(shí)現(xiàn)“玻璃基板”應(yīng)用，就成了一個(gè)“新方向”。

    行業(yè)瞄準(zhǔn)玻璃基板，引入新產(chǎn)品

    近日，國(guó)星Mini COG方案正式亮相。據(jù)國(guó)星光電介紹，Mini COB方案具有超大尺寸集成封裝、一次光學(xué)小OD薄型設(shè)計(jì)、曲面封裝等特性，在超多分區(qū)顯示方面更具技術(shù)性和適用性。且該技術(shù)，現(xiàn)階段主要作為高端液晶顯示背光源產(chǎn)品，未來(lái)則渴望銜接Micro LED，可直接取代大尺寸OLED與LCD面板，成為下一代顯示主流技術(shù)。

    同時(shí)，Mini COG作為一種以玻璃為基板的技術(shù)方案，已經(jīng)是“第二代”產(chǎn)品：早期玻璃基板制程采用傳統(tǒng)的貼片工藝，需要借助金屬遮罩工藝，不僅成本高且加劇不良率風(fēng)險(xiǎn)。Mini COG則基于新型芯片轉(zhuǎn)移貼片和封裝技術(shù)在保持玻璃基板散熱性好、成本優(yōu)、亮度高等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，更具有效率高，一致性好的無(wú)損工藝優(yōu)勢(shì)。

    無(wú)獨(dú)有偶，沃格光電近日亦宣布，針對(duì)Mini LED工藝流程多、良率低等問題，開發(fā)出了一種雙面單層加工工藝，應(yīng)用于陶瓷、玻璃基材等新型led驅(qū)動(dòng)板材料。該工藝通過(guò)激光鉆孔（50um）、A面PVD銅膜沉積、B面PVD銅膜沉積、黃光蝕刻線路，使得雙面薄膜電阻小于0．1歐姆，實(shí)現(xiàn)Mini LED工藝路線更簡(jiǎn)單、良率更高、電阻更低。目前，沃格光電Mini LED玻璃基板樣品已經(jīng)通過(guò)國(guó)內(nèi)知名面板廠商測(cè)試。

    在玻璃基板mini-led上，國(guó)內(nèi)面板巨頭走的“更快”：TCL華星2019年8月就已經(jīng)發(fā)布了其首款采用TFT-LCD制程結(jié)合非晶硅玻璃基板驅(qū)動(dòng)主動(dòng)式Mini LED的顯示屏產(chǎn)品——MLED星曜屏。TCL華星表示，和傳統(tǒng)PCB基板比較，玻璃基板技術(shù)更節(jié)能、成本更低，且可達(dá)到同樣的顯示效果。國(guó)內(nèi)另一家液晶面板大廠京東方，也在年初在互動(dòng)易平臺(tái)，由董秘透露，“公司計(jì)劃于2020年下半年量產(chǎn)玻璃基Mini LED背光及Mini LED產(chǎn)線產(chǎn)品。”

    不一而足！2020年“玻璃基板LED”技術(shù)已經(jīng)不再是一種“可行的技術(shù)路線研究”，而是進(jìn)入“產(chǎn)品化的階段”，距離真正走向“市場(chǎng)化”只有一步之遙。且在PC、NB和TV市場(chǎng)，LCD新型mini-led背光源并沒有PCB和玻璃基板之外的“更多路線選擇”。這幾乎決定了，玻璃基板LED產(chǎn)品未來(lái)必然“規(guī)模化”成長(zhǎng)。

    玻璃基板技術(shù)，改變LED與液晶顯示的未來(lái)

    如果只是將玻璃基板視為mini-led背光源的一種技術(shù)選擇，那么就小瞧了這種嶄新的技術(shù)進(jìn)步和突破。實(shí)際上，玻璃基板LED技術(shù)恰是改變“LED顯示與LCD顯示”關(guān)系的“變量”。

    早期，LED顯示著重于“超大屏幕”，LCD顯示則只集中在100英寸以下市場(chǎng)。二者沒有終端產(chǎn)品形態(tài)交集，或者說(shuō)交集有限（液晶拼接大屏上的有限交集競(jìng)爭(zhēng)）。同時(shí)，LED作為液晶顯示的背光源，也獲得了很大的市場(chǎng)規(guī)模，呈現(xiàn)出“上中游”產(chǎn)業(yè)鏈上的合作關(guān)系。

    但是，隨著mini-led技術(shù)和Micro LED的發(fā)展，LED獨(dú)立顯示產(chǎn)品分辨率性能日益提高，在液晶拼接產(chǎn)品上，體現(xiàn)出替代性優(yōu)勢(shì)。且隨著Micro LED進(jìn)入利亞德最新發(fā)布的p0.4間距時(shí)代，在50-100英寸的液晶顯示主流市場(chǎng)，也呈現(xiàn)出一定的市場(chǎng)替代和特殊需求的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。結(jié)合mini-led在高端和8K液晶顯示上的應(yīng)用，LED顯示和液晶技術(shù)進(jìn)入“中端和中上游產(chǎn)業(yè)鏈”全面競(jìng)合階段。

    而未來(lái)，一旦以高PPI、超低像素間距、高效能超薄設(shè)計(jì)為中心的玻璃基板mini-led背光、Micro LED獨(dú)立顯示屏進(jìn)入市場(chǎng)化階段，LED產(chǎn)品集成將依賴于液晶顯示的核心技術(shù)：TFT玻璃基板。LED與液晶顯示的關(guān)系將進(jìn)一步螯合，成為你中有我、我中有你的關(guān)系。液晶面板企業(yè)、背光企業(yè)、整機(jī)企業(yè)，與LED顯示屏的中上游企業(yè)、終端大屏企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系也會(huì)改變，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)將從“LED顯示、LED背光、液晶顯示”三個(gè)板塊各自擁有相對(duì)獨(dú)立性，進(jìn)一步向“復(fù)雜混態(tài)”化轉(zhuǎn)變。同時(shí)，玻璃基板LED技術(shù)，也將成為液晶TFT玻璃基板的重要消化端口，顯著改變?cè)摦a(chǎn)業(yè)上下游供給需求的匹配關(guān)系。

    或者說(shuō)，玻璃基板LED技術(shù)，將帶來(lái)從液晶顯示到LED顯示，從上游到終端的“產(chǎn)業(yè)鏈”重構(gòu)，成為mini-led/Micro LED之外，改變顯示產(chǎn)業(yè)格局的“又一個(gè)重大創(chuàng)新”。

    玻璃基板LED：更好性能與更低成本的兼得

    “超薄、散熱、高密度驅(qū)動(dòng)”這是玻璃基板目前最多被廣泛提及的優(yōu)勢(shì)。但是，這不是玻璃基板的全部?jī)?yōu)勢(shì)。

    從Micro LED技術(shù)角度看，未來(lái)的像素間距已經(jīng)是P1之下的，甚至是P0.5之下的。同時(shí)，Micro LED晶體顆粒的大小會(huì)從100微米向10微米前進(jìn)。在這樣的趨勢(shì)下，精細(xì)的大面積PCB產(chǎn)品制造越來(lái)越困難，成本越來(lái)越高。

    雖然，PCB驅(qū)動(dòng)板在精細(xì)度上可以達(dá)到電腦CPU或者內(nèi)存條等產(chǎn)品的“極高水平”，但是對(duì)于顯示應(yīng)用（無(wú)論是獨(dú)立LED大屏，還是LED背光源）而言，其最大的特點(diǎn)卻是“要使用超精細(xì)且更大面積”的PCB板塊�！�—?dú)v史上的超精細(xì)PCB都是高價(jià)格產(chǎn)品小板塊，Micro LED等需要的則是具有成本優(yōu)勢(shì)的大面積板塊。這種需求差異，決定了PCB在未來(lái)Micro LED等技術(shù)不斷進(jìn)步下的“應(yīng)用瓶頸”。

    反觀玻璃基板工藝，采用半導(dǎo)體、光刻和先進(jìn)銅工藝，可以在大面積上取得超精細(xì)的TFT驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。如，成熟的液晶10.5代線玻璃基板尺寸為3370mm×2940mm。這么大基板上可以一次性成型像素間距小于0.3毫米的TFT驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)�？梢哉f(shuō)，這樣的成熟的、大規(guī)模量產(chǎn)的技術(shù)，在滿足mini-led和Micro LED應(yīng)用的背板需求時(shí)“綽綽有余”。

    同時(shí)，進(jìn)入數(shù)十年發(fā)展，TFT玻璃基板的設(shè)備、工藝早已經(jīng)成熟。甚至，隨著OLED的興起，還有一批二手產(chǎn)品線可以購(gòu)買，其市場(chǎng)供給能力和規(guī)模也遠(yuǎn)超過(guò)“超精細(xì)PCB”板。甚至15年前已經(jīng)成熟的6代TFT玻璃基板都能滿足“Micro LED拼接大屏的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)用尺寸需求”。

    所以，兩廂對(duì)比，玻璃基板LED雖然是嶄新工藝路線，但是卻是一個(gè)“上游高度成熟”的產(chǎn)品——至少比PCB板在超精細(xì)、超大板卡上更為成熟和具有規(guī)模成本與工藝成本優(yōu)勢(shì)。且，如果應(yīng)用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，玻璃基板的友好性也更高——PCB的平整度對(duì)于50微米以下的Micro LED轉(zhuǎn)移，將是一個(gè)比較大的瓶頸，玻璃基板則沒有這個(gè)問題。據(jù)媒體報(bào)道， 此前Sony小于 30um的LED晶粒尺寸移至 PCB板的過(guò)程中，必須要先轉(zhuǎn)移至一個(gè)暫時(shí)的基板，才能再次轉(zhuǎn)移至 PCB板上。

    綜上所述，玻璃基板LED將很可能是mini-led和Micro LED技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步的“絕配”：超微LED晶體、COB和倒裝、巨量轉(zhuǎn)移、玻璃基板的TFT等有望組成下一代LED獨(dú)立顯示屏和新一代液晶顯示背光產(chǎn)品進(jìn)步的“四梁八棟”，為人類顯示產(chǎn)業(yè)的極限性能帶來(lái)難以思議的新境界。