玻璃基板：LED顯示的下一個焦點

LED顯示行業(yè)最熱門的概念莫過于mini-led與Micro LED。尤其是7月份利亞德P0.4 Micro LED產品的發(fā)布，幾乎標志著LED顯示進入“液晶 PPI”標準時代的開始。LED顯示成為能夠滿足中等屏幕到超大屏幕顯示主流需求，產品尺寸線覆蓋最長的直接顯示技術門類。

超微間距LED顯示產品的成熟，代表了未來產業(yè)的核心方向。但是，在贊嘆“間距指標”和“巨量轉移”技術進步的同時，另一個關鍵方向的突破卻沒有得到應有的重視。這就是的超間距時代，LED矩陣“基板”問題：從PCB到玻璃基板的升級大幕也已經在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立顯示產品，但是行業(yè)認為“液晶背光源”才是mini-led技術第一個“規(guī)模市場”：一方面，新的HDR效果標準和mini-led幾乎是絕配，另一方面更高的PPI必然要求mini-led技術的支持。

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

對于液晶這種需要背光系統(tǒng)支持的顯示產品，以上三個要求無一不指向一個共同技術，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，進而在亮度、可調控精細度上持續(xù)升級，更為符合4K/8K超高清和HDR效果的需求。

同時，對于超薄的產品設計需求，此前廣泛應用的技術選擇是“側邊式”背光。但是，“側邊式”背光無論在任何顯示效果指標上看，都是“低效果選擇”——這種超薄設計，本質是犧牲了畫面質量的。mini-led技術，每個LED顆粒的體積都更小，封裝、焊接結構也更小，顯然也就更適合于“直下式”超薄設計。

但是，在滿足mini-led背光進一步升級的設計中，mini-led技術帶來了“更高的熱量密集度”，對產品散熱需求更高。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，且不能無限超薄化——尤其是面對大尺寸的LED單屏或者液晶背光顯示時，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“驅動背板”，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)產品技術特性的關鍵：這時候，玻璃基板隆重登場——因為玻璃基板的核心材質與LED晶體都是無機半導體結晶，二者在熱效應變形系數(shù)上更為接近、玻璃自身的超薄化強度和散熱能力也更強。同時，實踐證明，玻璃基板對巨量轉移技術也更為友好。因此，在mini-led和Micro LED上實現(xiàn)“玻璃基板”應用，就成了一個“新方向”。

行業(yè)瞄準玻璃基板，引入新產品

近日，國星Mini COG方案正式亮相。據(jù)國星光電介紹，Mini COB方案具有超大尺寸集成封裝、一次光學小OD薄型設計、曲面封裝等特性，在超多分區(qū)顯示方面更具技術性和適用性。且該技術，現(xiàn)階段主要作為高端液晶顯示背光源產品，未來則渴望銜接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。

同時，Mini COG作為一種以玻璃為基板的技術方案，已經是“第二代”產品：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險。Mini COG則基于新型芯片轉移貼片和封裝技術在保持玻璃基板散熱性好、成本優(yōu)、亮度高等優(yōu)點同時，更具有效率高，一致性好的無損工藝優(yōu)勢。

無獨有偶，沃格光電近日亦宣布，針對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，應用于陶瓷、玻璃基材等新型led驅動板材料。該工藝通過激光鉆孔（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，實現(xiàn)Mini LED工藝路線更簡單、良率更高、電阻更低。目前，沃格光電Mini LED玻璃基板樣品已經通過國內知名面板廠商測試。

在玻璃基板mini-led上，國內面板巨頭走的“更快”：TCL華星2019年8月就已經發(fā)布了其首款采用TFT-LCD制程結合非晶硅玻璃基板驅動主動式Mini LED的顯示屏產品——MLED星曜屏。TCL華星表示，和傳統(tǒng)PCB基板比較，玻璃基板技術更節(jié)能、成本更低，且可達到同樣的顯示效果。國內另一家液晶面板大廠京東方，也在年初在互動易平臺，由董秘透露，“公司計劃于2020年下半年量產玻璃基Mini LED背光及Mini LED產線產品?！?/p>

不一而足！2020年“玻璃基板LED”技術已經不再是一種“可行的技術路線研究”，而是進入“產品化的階段”，距離真正走向“市場化”只有一步之遙。且在PC、NB和TV市場，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產品未來必然“規(guī)?；背砷L。

玻璃基板技術，改變LED與液晶顯示的未來

如果只是將玻璃基板視為mini-led背光源的一種技術選擇，那么就小瞧了這種嶄新的技術進步和突破。實際上，玻璃基板LED技術恰是改變“LED顯示與LCD顯示”關系的“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。二者沒有終端產品形態(tài)交集，或者說交集有限（液晶拼接大屏上的有限交集競爭）。同時，LED作為液晶顯示的背光源，也獲得了很大的市場規(guī)模，呈現(xiàn)出“上中游”產業(yè)鏈上的合作關系。

但是，隨著mini-led技術和Micro LED的發(fā)展，LED獨立顯示產品分辨率性能日益提高，在液晶拼接產品上，體現(xiàn)出替代性優(yōu)勢。且隨著Micro LED進入利亞德最新發(fā)布的p0.4間距時代，在50-100英寸的液晶顯示主流市場，也呈現(xiàn)出一定的市場替代和特殊需求的競爭優(yōu)勢。結合mini-led在高端和8K液晶顯示上的應用，LED顯示和液晶技術進入“中端和中上游產業(yè)鏈”全面競合階段。

而未來，一旦以高PPI、超低像素間距、高效能超薄設計為中心的玻璃基板mini-led背光、Micro LED獨立顯示屏進入市場化階段，LED產品集成將依賴于液晶顯示的核心技術：TFT玻璃基板。LED與液晶顯示的關系將進一步螯合，成為你中有我、我中有你的關系。液晶面板企業(yè)、背光企業(yè)、整機企業(yè)，與LED顯示屏的中上游企業(yè)、終端大屏企業(yè)之間的競爭關系也會改變，整個產業(yè)的市場結構將從“LED顯示、LED背光、液晶顯示”三個板塊各自擁有相對獨立性，進一步向“復雜混態(tài)”化轉變。同時，玻璃基板LED技術，也將成為液晶TFT玻璃基板的重要消化端口，顯著改變該產業(yè)上下游供給需求的匹配關系。

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

玻璃基板LED：更好性能與更低成本的兼得

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

從Micro LED技術角度看，未來的像素間距已經是P1之下的，甚至是P0.5之下的。同時，Micro LED晶體顆粒的大小會從100微米向10微米前進。在這樣的趨勢下，精細的大面積PCB產品制造越來越困難，成本越來越高。

雖然，PCB驅動板在精細度上可以達到電腦CPU或者內存條等產品的“極高水平”，但是對于顯示應用（無論是獨立LED大屏，還是LED背光源）而言，其最大的特點卻是“要使用超精細且更大面積”的PCB板塊?！獨v史上的超精細PCB都是高價格產品小板塊，Micro LED等需要的則是具有成本優(yōu)勢的大面積板塊。這種需求差異，決定了PCB在未來Micro LED等技術不斷進步下的“應用瓶頸”。

反觀玻璃基板工藝，采用半導體、光刻和先進銅工藝，可以在大面積上取得超精細的TFT驅動結構。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驅動結構。可以說，這樣的成熟的、大規(guī)模量產的技術，在滿足mini-led和Micro LED應用的背板需求時“綽綽有余”。

同時，進入數(shù)十年發(fā)展，TFT玻璃基板的設備、工藝早已經成熟。甚至，隨著OLED的興起，還有一批二手產品線可以購買，其市場供給能力和規(guī)模也遠超過“超精細PCB”板。甚至15年前已經成熟的6代TFT玻璃基板都能滿足“Micro LED拼接大屏的結構單元應用尺寸需求”。

所以，兩廂對比，玻璃基板LED雖然是嶄新工藝路線，但是卻是一個“上游高度成熟”的產品——至少比PCB板在超精細、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。且，如果應用巨量轉移技術，玻璃基板的友好性也更高——PCB的平整度對于50微米以下的Micro LED轉移，將是一個比較大的瓶頸，玻璃基板則沒有這個問題。據(jù)媒體報道， 此前Sony小于 30um的LED晶粒尺寸移至 PCB板的過程中，必須要先轉移至一個暫時的基板，才能再次轉移至 PCB板上。

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