玻璃基板：LED显示的下一个焦点

    2020年，LED显示行业最热门的概念莫过于mini-led与Micro LED。尤其是7月份利亚德P0.4 Micro LED产品的发布，几乎标志着LED显示进入“液晶 PPI”标准时代的开始。LED显示成为能够满足中等屏幕到超大屏幕显示主流需求，产品尺寸线覆盖最长的直接显示技术门类。

    超微间距LED显示产品的成熟，代表了未来产业的核心方向。但是，在赞叹“间距指标”和“巨量转移”技术进步的同时，另一个关键方向的突破却没有得到应有的重视。这就是的超间距时代，LED矩阵“基板”问题：从PCB到玻璃基板的升级大幕也已经在2020年拉开。

    从液晶背光源的新需求谈起

    mini-led固然可以大量用于独立显示产品，但是行业认为“液晶背光源”才是mini-led技术第一个“规模市场”：一方面，新的HDR效果标准和mini-led几乎是绝配，另一方面更高的PPI必然要求mini-led技术的支持。

    即，无论是笔记本和PC屏幕的4K化，还是TV产品的8K化，或者5G时代虚拟现实和特种显示应用的超高清商用显示需求，液晶显示大中小屏幕的“PPI”都在越来越高。而更高的PPI必然对应，1.更低的LCD开口率和更高效的背光亮度要求、2.更精细的细节展示和更精细的背光调节需求、3.以及高端产品自身的轻薄性需求。

    对于液晶这种需要背光系统支持的显示产品，以上三个要求无一不指向一个共同技术，即mini-led。mini-led可以提供单位面积上更多的LED发光晶体焊接数量，进而在亮度、可调控精细度上持续升级，更为符合4K/8K超高清和HDR效果的需求。

    同时，对于超薄的产品设计需求，此前广泛应用的技术选择是“侧边式”背光。但是，“侧边式”背光无论在任何显示效果指标上看，都是“低效果选择”——这种超薄设计，本质是牺牲了画面质量的。mini-led技术，每个LED颗粒的体积都更小，封装、焊接结构也更小，显然也就更适合于“直下式”超薄设计。

    但是，在满足mini-led背光进一步升级的设计中，mini-led技术带来了“更高的热量密集度”，对产品散热需求更高。而传统的LED显示和背光采用PCB基板，在散热性能上存在极限，且不能无限超薄化——尤其是面对大尺寸的LED单屏或者液晶背光显示时，PCB超薄化的热变形与LED晶体自身，及其集成工艺的微型化“形成了空前的矛盾”。

    因此，为mini-led寻找新的“驱动背板”，就成为在散热、稳定性、超薄集成、高密度集成控制等方面保持最优产品技术特性的关键：这时候，玻璃基板隆重登场——因为玻璃基板的核心材质与LED晶体都是无机半导体结晶，二者在热效应变形系数上更为接近、玻璃自身的超薄化强度和散热能力也更强。同时，实践证明，玻璃基板对巨量转移技术也更为友好。因此，在mini-led和Micro LED上实现“玻璃基板”应用，就成了一个“新方向”。

    行业瞄准玻璃基板，引入新产品

    近日，国星Mini COG方案正式亮相。据国星光电介绍，Mini COB方案具有超大尺寸集成封装、一次光学小OD薄型设计、曲面封装等特性，在超多分区显示方面更具技术性和适用性。且该技术，现阶段主要作为高端液晶显示背光源产品，未来则渴望衔接Micro LED，可直接取代大尺寸OLED与LCD面板，成为下一代显示主流技术。

    同时，Mini COG作为一种以玻璃为基板的技术方案，已经是“第二代”产品：早期玻璃基板制程采用传统的贴片工艺，需要借助金属遮罩工艺，不仅成本高且加剧不良率风险。Mini COG则基于新型芯片转移贴片和封装技术在保持玻璃基板散热性好、成本优、亮度高等优点同时，更具有效率高，一致性好的无损工艺优势。

    无独有偶，沃格光电近日亦宣布，针对Mini LED工艺流程多、良率低等问题，开发出了一种双面单层加工工艺，应用于陶瓷、玻璃基材等新型led驱动板材料。该工艺通过激光钻孔（50um）、A面PVD铜膜沉积、B面PVD铜膜沉积、黄光蚀刻线路，使得双面薄膜电阻小于0．1欧姆，实现Mini LED工艺路线更简单、良率更高、电阻更低。目前，沃格光电Mini LED玻璃基板样品已经通过国内知名面板厂商测试。

    在玻璃基板mini-led上，国内面板巨头走的“更快”：TCL华星2019年8月就已经发布了其首款采用TFT-LCD制程结合非晶硅玻璃基板驱动主动式Mini LED的显示屏产品——MLED星曜屏。TCL华星表示，和传统PCB基板比较，玻璃基板技术更节能、成本更低，且可达到同样的显示效果。国内另一家液晶面板大厂京东方，也在年初在互动易平台，由董秘透露，“公司计划于2020年下半年量产玻璃基Mini LED背光及Mini LED产线产品。”

    不一而足！2020年“玻璃基板LED”技术已经不再是一种“可行的技术路线研究”，而是进入“产品化的阶段”，距离真正走向“市场化”只有一步之遥。且在PC、NB和TV市场，LCD新型mini-led背光源并没有PCB和玻璃基板之外的“更多路线选择”。这几乎决定了，玻璃基板LED产品未来必然“规模化”成长。

    玻璃基板技术，改变LED与液晶显示的未来

    如果只是将玻璃基板视为mini-led背光源的一种技术选择，那么就小瞧了这种崭新的技术进步和突破。实际上，玻璃基板LED技术恰是改变“LED显示与LCD显示”关系的“变量”。

    早期，LED显示着重于“超大屏幕”，LCD显示则只集中在100英寸以下市场。二者没有终端产品形态交集，或者说交集有限（液晶拼接大屏上的有限交集竞争）。同时，LED作为液晶显示的背光源，也获得了很大的市场规模，呈现出“上中游”产业链上的合作关系。

    但是，随着mini-led技术和Micro LED的发展，LED独立显示产品分辨率性能日益提高，在液晶拼接产品上，体现出替代性优势。且随着Micro LED进入利亚德最新发布的p0.4间距时代，在50-100英寸的液晶显示主流市场，也呈现出一定的市场替代和特殊需求的竞争优势。结合mini-led在高端和8K液晶显示上的应用，LED显示和液晶技术进入“中端和中上游产业链”全面竞合阶段。

    而未来，一旦以高PPI、超低像素间距、高效能超薄设计为中心的玻璃基板mini-led背光、Micro LED独立显示屏进入市场化阶段，LED产品集成将依赖于液晶显示的核心技术：TFT玻璃基板。LED与液晶显示的关系将进一步螯合，成为你中有我、我中有你的关系。液晶面板企业、背光企业、整机企业，与LED显示屏的中上游企业、终端大屏企业之间的竞争关系也会改变，整个产业的市场结构将从“LED显示、LED背光、液晶显示”三个板块各自拥有相对独立性，进一步向“复杂混态”化转变。同时，玻璃基板LED技术，也将成为液晶TFT玻璃基板的重要消化端口，显著改变该产业上下游供给需求的匹配关系。

    或者说，玻璃基板LED技术，将带来从液晶显示到LED显示，从上游到终端的“产业链”重构，成为mini-led/Micro LED之外，改变显示产业格局的“又一个重大创新”。

    玻璃基板LED：更好性能与更低成本的兼得

    “超薄、散热、高密度驱动”这是玻璃基板目前最多被广泛提及的优势。但是，这不是玻璃基板的全部优势。

    从Micro LED技术角度看，未来的像素间距已经是P1之下的，甚至是P0.5之下的。同时，Micro LED晶体颗粒的大小会从100微米向10微米前进。在这样的趋势下，精细的大面积PCB产品制造越来越困难，成本越来越高。

    虽然，PCB驱动板在精细度上可以达到电脑CPU或者内存条等产品的“极高水平”，但是对于显示应用（无论是独立LED大屏，还是LED背光源）而言，其最大的特点却是“要使用超精细且更大面积”的PCB板块。——历史上的超精细PCB都是高价格产品小板块，Micro LED等需要的则是具有成本优势的大面积板块。这种需求差异，决定了PCB在未来Micro LED等技术不断进步下的“应用瓶颈”。

    反观玻璃基板工艺，采用半导体、光刻和先进铜工艺，可以在大面积上取得超精细的TFT驱动结构。如，成熟的液晶10.5代线玻璃基板尺寸为3370mm×2940mm。这么大基板上可以一次性成型像素间距小于0.3毫米的TFT驱动结构。可以说，这样的成熟的、大规模量产的技术，在满足mini-led和Micro LED应用的背板需求时“绰绰有余”。

    同时，进入数十年发展，TFT玻璃基板的设备、工艺早已经成熟。甚至，随着OLED的兴起，还有一批二手产品线可以购买，其市场供给能力和规模也远超过“超精细PCB”板。甚至15年前已经成熟的6代TFT玻璃基板都能满足“Micro LED拼接大屏的结构单元应用尺寸需求”。

    所以，两厢对比，玻璃基板LED虽然是崭新工艺路线，但是却是一个“上游高度成熟”的产品——至少比PCB板在超精细、超大板卡上更为成熟和具有规模成本与工艺成本优势。且，如果应用巨量转移技术，玻璃基板的友好性也更高——PCB的平整度对于50微米以下的Micro LED转移，将是一个比较大的瓶颈，玻璃基板则没有这个问题。据媒体报道， 此前Sony小于 30um的LED晶粒尺寸移至 PCB板的过程中，必须要先转移至一个暂时的基板，才能再次转移至 PCB板上。

    综上所述，玻璃基板LED将很可能是mini-led和Micro LED技术继续进步的“绝配”：超微LED晶体、COB和倒装、巨量转移、玻璃基板的TFT等有望组成下一代LED独立显示屏和新一代液晶显示背光产品进步的“四梁八栋”，为人类显示产业的极限性能带来难以思议的新境界。