TFT-Micro LED有多美？利亚德也入局了
来源:中国半导体行业协会发布时间:2021-05-10
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借助mini/microled技术，LED显示产业正在打开崭新的应用空间：1.类似于苹果IPAD的miniled背光源应用，2.面向4k/8k时代，直接LED显示，在0.x-150英寸室内、手持和近眼应用中的microled智慧显示大屏。
“这将是两个带给LED技术每年千亿美元憧憬的未来市场！”这当然会吸引越来越多的行业巨头关注。例如，利亚德于3月与TCL华星达成战略合作，双方成立协同创新办公室，合作领域包括开发MiniLED背光模组，以及COG/MIP模式的MicroLED新产品。
这是全球第二的液晶显示屏企业与全球小间距LED显示第一品牌之间的“联谊”。其战略影响不可谓之不深刻。此前，华星光电也已经与全球最大的LED上游企业三安光电成立联合实验室。巨头携手背后则是LED显示微型化技术，特别是COG/MIP模式的TFT-MicroLED产品正在跨越式的走向市场！
（COG是一种TFT玻璃基板上，超精细IC部件的集成工艺，COG产品生产工艺要求1000级的洁净度。MIP则是指Memory-In-Pixel像素记忆技术，其优势是增加传统液晶显示设备的开口率和更为节能。MIP在移动性显示设备上应用规模更大。）
“解决行业痛点”，TFT玻璃基板与LED大屏结合
2021年是mini-led背光显示产品的元年。行业预计，仅仅彩电产品上，这一新技术的应用就会成长20倍。但是，也许很多人已经发现，采用了mini-led背光的彩电产品，“大多数厚度有所增长”。这是为什么呢？
TFT-MicroLED有多美？利亚德也入局了
目前mini-led背光彩电厚度增加的部分，主要来自于背光采用PCB板，及其背光驱动电源和控制系统。因为，mini-led背光意味着显示设备背光灯珠十倍、百倍、乃至更高数量级的增加。其对背后的驱动电路结构有了更高的质量和品质需求。这成为其背光结构更为复杂、稳定性冗余要求更高背景下，最终产品厚度增加的根本原因。
但是，也有部分产品采用了TFT玻璃基板驱动的mini-led背光源技术。这种产品的厚度变化就要更小。这显然得益于长期以来液晶电视产品在TFT驱动结构上的“超薄技术积淀”：虽然暂时看成本有所增加，但是TFT技术比较PCB板，优势依然明显。
例如，除了厚度问题之外，TFT结构天然的是“更适合更为精细的MicroLED显示产品”的技术。和PCB产品比较，如果要在电脑显示器或者手持设备上应用MicroLED技术背光源，乃至于直接MicroLED显示技术，在10英寸对角线尺寸上，集成上万颗LED晶体、乃至于千万颗LED晶体，PCB板需要的精度、强度、柔韧性冗余和成本都面临很高的考验。
当然，此前也有过“硅基驱动MicroLED”产品的设想。但是，单晶硅驱动板的成本、柔韧性和大型化的尺寸限制，是其在常规显示应用中：如手机、PC显示器、数字化的车载后视镜等上实现商业化的最大障碍。硅基驱动MicroLED，更多更适合与近眼显示，即VR等的应用结合。
TFT玻璃基板驱动结构的另一个天然好处是“特别适合于‘巨量转移技术’”。道理非常简单，TFT玻璃基板表面是光滑的；而PCB基板表面是有电路铜箔凸起结构的。这种差异决定了，在MicroLED显示应用，无论是直显还是背光产品上，在向更为精细和高密度LED颗粒集成工艺演进的时候，TFT玻璃基板是目前最理想的技术选择。“巨量转移”是MicroLED显示技术成熟发展中，“最大的障碍”，玻璃基板比较PCB能够降低这一技术的难度，这一点足以决定市场中会有越来越多的头部MicroLED品牌进入TFT基板的COG/MIP模式产品市场。
除了以上三个优势之外，TFT玻璃基板应用在MicroLED等显示产品上，还拥有另一个一般不被注意的优势：即PCB板主要是PM驱动方式，TFT板则是AM驱动方式。
PM驱动方式，这种无源驱动采用横竖扫描线交*点亮的电路结构，驱动像素点上的LED晶体是以“闪烁”的方式工作的。这导致两个问题，1.闪烁问题，传统解决方案是更高频的闪烁让人眼睛觉察不到；2.实现持续恒定亮度输出，LED晶体实际工作时点的峰值亮度要更高（通常是恒定亮度值的3倍以上），这不利用采用更小尺寸的LED晶体颗粒。
AM驱动方式，每个Micro-LED像素有其对应的独立驱动电路，驱动电流由驱动晶体管提供。当扫描线结束对像素点扫描时，通过驱动电容的供电，像素点仍然可以处于点亮状态。这等于LED晶体天然位于需求的恒定亮度状态。AM驱动天然不具有频闪问题，与PM驱动产品比，在同等恒定亮度输出时，可以采用更小的LED晶体；或者在同等LED晶体上实现更高的亮度输出。
行业认为，AM驱动的TFT背板在Micro-LED产品上拥有很多优点，有源选址的驱动能力更强，可实现更大面积的驱动、有源选址有更好的亮度均匀性和对比度、有源选址可实现低功耗高效率、像素具有高独立可控性，避免驱动像素串扰、适配更高的PPI像素密度显示……
从厚度和体积优势、到更适应于巨量转移、再到更高的像素密度，以及AM驱动的更多优势、玻璃基板在透明显示上的先天优势等等，可以说，当小间距LED显示产品，进入mini/micro时代，向P0.X结构，乃至于Micro-LED直接显示在移动、车载、8K大屏电视等领域应用进军的时候，TFT玻璃基板技术和上游产能资源，正在成为“必争之地”。这也就是利亚德和华星光电“联姻”的秘密所在。
“技术共存期”，PCB和TFT玻璃是分工关系
玻璃基AMLED显示”已经向业界大踏步走来。2020年8月和10月，TCL华星先后展示了全球首款采用a-Si驱动MiniLED阵列产品，以及全球首款142英寸IGZO玻璃基主动式MLED显示屏。这证明，各种TFT技术，可以“良好的支持LED”显示进入新的进化阶段。
但是，这并不意味着玻璃基板和PCB基板已经建立明确的“替代关系”。实际上，玻璃基板依然有其“成本上的问题”。典型的在P1.0以上间距市场，LED显示产品采用玻璃基板的成本会显著高于PCB基板。成本问题是新技术“市场接受度”的关键门槛。行业认为，P1.0将是PCB和玻璃基板的第一个分界线。
同时，在P0.5-p1.0产品上，TFT基板的优势能不能很好的覆盖它的成本劣势，值得怀疑。如果PCB高精度板的成本持续下降，且这些产品未必需要采用巨量转移工艺，那么PCB板产品就依然具有竞争优势。同时，P0.5以上间距产品的终端厂商，如果转向TFT玻璃基板，也就意味着“设备和生产条件”的天翻地覆，这也是一项重要的成本考量。
但是，如果基于micro-led技术的背光或者直接显示设备，进入P0.5以下间距，尤其是掌上设备等更小尺寸市场，巨量转移技术成为必须选择的工艺，那么TFT玻璃基板的优势就会进一步放大。且在更小的尺寸更高的精度条件下，PCB板的可行性、成本优势也会丧失。这些产品也将完全针对与传统LED大屏不相关的应用领域，厂商本就需要完全建立崭新的生产条件和采购设备，厂商对具有技术先进性的路线选择也会更为青睐。
除了以上提到的间距指标外，是不是要采用玻璃基板还与LED晶体转移方式有巨大关系：即，如果决定应用巨量转移技术，那么TFT玻璃基板可能就具有天然的优势――即直接显示巨量转移LED屏未来将基本以TFT玻璃基板为主导。比如，利亚德就透露COG/MIP模式的MicroLED新产品，首要的目标将是面向LED直显市场（虽然暂时还没有相应产品问世，但是这显然是一个重要的前瞻性技术投资方向）。
不是所有产品都需要巨量转移、也不是所有产品都需要玻璃基板。”同时，也有一些产品“必须采用TFT玻璃基板，甚至VR用MicroLED产品可能最佳的驱动选择是单晶硅CMOS基板产品。”行业人士指出，LED显示产品面向各种完全不同的应用时，其LED晶体封装与转移技术、LED板的驱动材料与工艺技术必然不同。这是市场细分需求的“分工”关系。
综上所述，因为LED显示市场潜在的增长空间和技术进步需求，TFT玻璃基板技术在行业中的“受关注程度”正在不断增加。这几乎将液晶显示和LED显示整合成了一个既有内部竞争、也有必然合作的命运共同体。对TFT玻璃基板技术LED显示的投资与否，将决定一些显示企业的未来定位。那些目标是不断向高端前进、争取更多市场通吃的品牌，显然必须进入TFT玻璃基板LED显示领域。COB、P0.X和巨量转移之后，TFT玻璃基板正在成为LED显示行业的新竞争高地。
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