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    TFT-Micro LED有多美?利亞德也入局了

    來源:投影時代 更新日期:2021-05-07 作者:那山那水

        借助mini/micro led技術,LED顯示產業正在打開嶄新的應用空間:1.類似于蘋果IPAD的mini led背光源應用,2.面向4k/8k時代,直接LED顯示,在0.x-150英寸室內、手持和近眼應用中的micro led智慧顯示大屏。

        “這將是兩個帶給LED技術每年千億美元憧憬的未來市場!”這當然會吸引越來越多的行業巨頭關注。例如,利亞德于3月與TCL華星達成戰略合作,雙方成立協同創新辦公室,合作領域包括開發Mini LED背光模組,以及COG/MIP模式的Micro LED新產品。

        這是全球第二的液晶顯示屏企業與全球小間距LED顯示第一品牌之間的“聯誼”。其戰略影響不可謂之不深刻。此前,華星光電也已經與全球最大的LED上游企業三安光電成立聯合實驗室。巨頭攜手背后則是LED顯示微型化技術,特別是COG/MIP模式的TFT-Micro LED產品正在跨越式的走向市場!

        (COG是一種TFT玻璃基板上,超精細IC部件的集成工藝, COG產品生產工藝要求1000級的潔凈度。MIP則是指Memory-In-Pixel像素記憶技術,其優勢是增加傳統液晶顯示設備的開口率和更為節能。MIP在移動性顯示設備上應用規模更大。)

        “解決行業痛點”,TFT玻璃基板與LED大屏結合

        2021年是mini-led背光顯示產品的元年。行業預計,僅僅彩電產品上,這一新技術的應用就會成長20倍。但是,也許很多人已經發現,采用了mini-led背光的彩電產品,“大多數厚度有所增長”。這是為什么呢?

    TFT-Micro LED有多美?利亞德也入局了

        目前mini-led背光彩電厚度增加的部分,主要來自于背光采用PCB板,及其背光驅動電源和控制系統。因為,mini-led背光意味著顯示設備背光燈珠十倍、百倍、乃至更高數量級的增加。其對背后的驅動電路結構有了更高的質量和品質需求。這成為其背光結構更為復雜、穩定性冗余要求更高背景下,最終產品厚度增加的根本原因。

        但是,也有部分產品采用了TFT玻璃基板驅動的mini-led背光源技術。這種產品的厚度變化就要更小。這顯然得益于長期以來液晶電視產品在TFT驅動結構上的“超薄技術積淀”:雖然暫時看成本有所增加,但是TFT技術比較PCB板,優勢依然明顯。

        例如,除了厚度問題之外,TFT結構天然的是“更適合更為精細的Micro LED顯示產品”的技術。和PCB產品比較,如果要在電腦顯示器或者手持設備上應用Micro LED技術背光源,乃至于直接Micro LED顯示技術,在10英寸對角線尺寸上,集成上萬顆LED晶體、乃至于千萬顆LED晶體,PCB板需要的精度、強度、柔韌性冗余和成本都面臨很高的考驗。

        當然,此前也有過“硅基驅動Micro LED”產品的設想。但是,單晶硅驅動板的成本、柔韌性和大型化的尺寸限制,是其在常規顯示應用中:如手機、PC顯示器、數字化的車載后視鏡等上實現商業化的最大障礙。硅基驅動Micro LED,更多更適合與近眼顯示,即VR等的應用結合。

        TFT玻璃基板驅動結構的另一個天然好處是“特別適合于‘巨量轉移技術’”。道理非常簡單,TFT玻璃基板表面是光滑的;而PCB基板表面是有電路銅箔凸起結構的。這種差異決定了,在Micro LED顯示應用,無論是直顯還是背光產品上,在向更為精細和高密度LED顆粒集成工藝演進的時候,TFT玻璃基板是目前最理想的技術選擇。“巨量轉移”是Micro LED顯示技術成熟發展中,“最大的障礙”,玻璃基板比較PCB能夠降低這一技術的難度,這一點足以決定市場中會有越來越多的頭部Micro LED品牌進入TFT基板的COG/MIP模式產品市場。

        除了以上三個優勢之外,TFT玻璃基板應用在Micro LED等顯示產品上,還擁有另一個一般不被注意的優勢:即PCB板主要是PM驅動方式,TFT板則是AM驅動方式。

        PM驅動方式,這種無源驅動采用橫豎掃描線交叉點亮的電路結構,驅動像素點上的LED晶體是以“閃爍”的方式工作的。這導致兩個問題,1.閃爍問題,傳統解決方案是更高頻的閃爍讓人眼睛覺察不到;2.實現持續恒定亮度輸出,LED晶體實際工作時點的峰值亮度要更高(通常是恒定亮度值的3倍以上),這不利用采用更小尺寸的LED晶體顆粒。

        AM驅動方式,每個Micro-LED像素有其對應的獨立驅動電路,驅動電流由驅動晶體管提供。當掃描線結束對像素點掃描時,通過驅動電容的供電,像素點仍然可以處于點亮狀態。這等于LED晶體天然位于需求的恒定亮度狀態。AM驅動天然不具有頻閃問題,與PM驅動產品比,在同等恒定亮度輸出時,可以采用更小的LED晶體;或者在同等LED晶體上實現更高的亮度輸出。

        行業認為,AM驅動的TFT背板在Micro-LED產品上擁有很多優點,有源選址的驅動能力更強,可實現更大面積的驅動、有源選址有更好的亮度均勻性和對比度、有源選址可實現低功耗高效率、像素具有高獨立可控性,避免驅動像素串擾、適配更高的PPI像素密度顯示……

        從厚度和體積優勢、到更適應于巨量轉移、再到更高的像素密度,以及AM驅動的更多優勢、玻璃基板在透明顯示上的先天優勢等等,可以說,當小間距LED顯示產品,進入mini/micro時代,向P0.X結構,乃至于Micro-LED直接顯示在移動、車載、8K大屏電視等領域應用進軍的時候,TFT玻璃基板技術和上游產能資源,正在成為“必爭之地”。這也就是利亞德和華星光電“聯姻”的秘密所在。

        “技術共存期”,PCB和TFT玻璃是分工關系

        玻璃基AM LED顯示”已經向業界大踏步走來。2020年8月和10月,TCL華星先后展示了全球首款采用a-Si驅動Mini LED陣列產品,以及全球首款142英寸IGZO玻璃基主動式MLED顯示屏。這證明,各種TFT技術,可以“良好的支持LED”顯示進入新的進化階段。

        但是,這并不意味著玻璃基板和PCB基板已經建立明確的“替代關系”。實際上,玻璃基板依然有其“成本上的問題”。典型的在P1.0以上間距市場,LED顯示產品采用玻璃基板的成本會顯著高于PCB基板。成本問題是新技術“市場接受度”的關鍵門檻。行業認為,P1.0將是PCB和玻璃基板的第一個分界線。

        同時,在P0.5-p1.0產品上,TFT基板的優勢能不能很好的覆蓋它的成本劣勢,值得懷疑。如果PCB高精度板的成本持續下降,且這些產品未必需要采用巨量轉移工藝,那么PCB板產品就依然具有競爭優勢。同時,P0.5以上間距產品的終端廠商,如果轉向TFT玻璃基板,也就意味著“設備和生產條件”的天翻地覆,這也是一項重要的成本考量。

        但是,如果基于micro-led技術的背光或者直接顯示設備,進入P0.5以下間距,尤其是掌上設備等更小尺寸市場,巨量轉移技術成為必須選擇的工藝,那么TFT玻璃基板的優勢就會進一步放大。且在更小的尺寸更高的精度條件下,PCB板的可行性、成本優勢也會喪失。這些產品也將完全針對與傳統LED大屏不相關的應用領域,廠商本就需要完全建立嶄新的生產條件和采購設備,廠商對具有技術先進性的路線選擇也會更為青睞。

        除了以上提到的間距指標外,是不是要采用玻璃基板還與LED晶體轉移方式有巨大關系:即,如果決定應用巨量轉移技術,那么TFT玻璃基板可能就具有天然的優勢——即直接顯示巨量轉移LED屏未來將基本以TFT玻璃基板為主導。比如,利亞德就透露COG/MIP模式的Micro LED新產品,首要的目標將是面向LED直顯市場(雖然暫時還沒有相應產品問世,但是這顯然是一個重要的前瞻性技術投資方向)。

        不是所有產品都需要巨量轉移、也不是所有產品都需要玻璃基板。”同時,也有一些產品“必須采用TFT玻璃基板,甚至VR用Micro LED產品可能最佳的驅動選擇是單晶硅CMOS基板產品。”行業人士指出,LED顯示產品面向各種完全不同的應用時,其LED晶體封裝與轉移技術、LED板的驅動材料與工藝技術必然不同。這是市場細分需求的“分工”關系。

        綜上所述,因為LED顯示市場潛在的增長空間和技術進步需求,TFT玻璃基板技術在行業中的“受關注程度”正在不斷增加。這幾乎將液晶顯示和LED顯示整合成了一個既有內部競爭、也有必然合作的命運共同體。對TFT玻璃基板技術LED顯示的投資與否,將決定一些顯示企業的未來定位。那些目標是不斷向高端前進、爭取更多市場通吃的品牌,顯然必須進入TFT玻璃基板LED顯示領域。COB、P0.X和巨量轉移之后,TFT玻璃基板正在成為LED顯示行業的新競爭高地。

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